刘霞 张鹏
[摘 要]随着航天器研制任务的增加以及运输环境的变化，现有包装箱在运输过程中要求更加严格，包括公路、铁路、空运以及海运等，存储环境也有了较大变化，这就要求包装箱自身能够适应各种环境，包装箱测控系统在不同环境下都可以正常稳定工作，尤其是航天器运输过程中，可靠性要求更加严格，本文着重介绍了运输过程中不同环境下测控系统的防护措施及验证。
[关键词]包装箱 测控系统 环境适应性
中图分类号：S784 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）04-0186-02
引言
近几年，随着国民经济和国防建设的发展，航天器研制任务大幅度增加，同时，研制任务的性质也发生了变化，型号研制工作有研制应用型向业务服务型转变，由单星研制向星座系统研制和组网运行转变，航天器的可靠性受到了极大的关注。同样，航天器运输包装箱的可靠性要求也需要进一步加强。本文从三方面着重介绍了测控系统环境适应性的设计：电磁兼容性设计、气候环境适应性设计及力学环境适应性设计。针对这几类环境因素的影响，在系统研制、设计的全过程中综合考虑，提高其环境适应性。
1 电磁兼容性设计
电子设备的电磁兼容性（EMC），主要是指电子设备在其所处的电磁环境中按设计要求正常运行的能力，并且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰。满足EMC要求的电子设备即不会影响其它设备的正常运行，也不会受其它设备工作的影响而出现性能下降或故障。根据具体电子设备和其所处的特定电磁环境等多方面数据，做好电子设备的EMC设计工作，主要包括：电气元件布局设计；屏蔽、接地、信号线缆设计；采取适当的滤波、隔离等手段来处理电源等引起的电压瞬变干扰和电流瞬变干扰；选择其它行之有效的方法抑制干扰源和切断干扰传递途徑等。
1.1 电气元件布局设计
PCB板布线原则：按信号特性进行区分，以控制可能得交叉干扰；控制电路板上走线的布局，尽量使其环路面积最小化。
电控箱内的布线原则：各种不同线缆分别独立布线，而且相互间保持一定距离。使用双绞线和屏蔽线减小干扰，增大线间距离，尽可能使干扰源线路与受感应线路成垂直布线。不同线缆分别绑扎，分开敷设，线束间距为50-75mm。
1.2 接地设计
1）平台接地：控制系统采用金属机箱屏蔽，机箱接地良好，接地电阻尽量小，这样放电电流可以由机箱外壳流入大地，防止对控制系统内部的干扰。
2）设备内部接地：内部电路用单点接地与金属外壳相连，防止放电电流流过内部电路。
3）强弱电信号分开接地，防止大功率电路对电子器件产生干扰。
1.3 电缆与屏蔽设计
所谓屏蔽：就是将金属隔板布设在两个空间区域之间，以控制电磁场从一个区域向另一个区域传播。电磁场的屏蔽是由阻挡层对场的反射或吸收来实现的。外壳的屏蔽效能会由于壳体不连续性而降级。
对壳体的屏蔽措施包括：在缝隙和接头处，注意使金属和金属间的接触连续，以确保屏蔽的完整性，缝隙处理首选连续焊接方式；多个孔组合产生的泄漏量要小于同样面积的一个大孔产生的泄漏量，故在单位长度上选择合适数量的螺钉，可以具有更好的屏蔽效果；当设备外壳需要通风时，下列材料（衰减效能递减顺序）可用于覆盖开口处：蜂窝板、多孔的金属板、编织的金属网。
对电缆的屏蔽措施：控制和信号线缆采用屏蔽双绞线缆，使其环路面积最小化，使电路与周围电缆的感应耦合干扰最小。屏蔽层末梢的处理如图1：
1.4 滤波与隔离设计
滤波与隔离的作用类似于屏蔽。主要是防止传导性电磁干扰侵入设备或从设备中泄漏。通常采用旁路、吸收或反射噪声等方法来降低电磁干扰。
选用合适的输入电源线滤波器，是抑制传导发射的最有效方法。同时一定要注意滤波器输入和输出线缆的隔离。若安装不当，也会造成电源工作不稳定。滤波器安装需注意：外壳周向良好接地；输出与输入端隔离；导线与接地线尽量短；滤波器电容与其它元件正交放置。
隔离是另一种处理电磁干扰噪声的方法。电控箱内常见的干扰是电感性负载，如电磁阀、继电器、交流接触器等依靠机械触点开关接通和断开时产生电火花，干扰共用电网的其他设备，特别是数字设备。为消除此类干扰，可以采用独立的电源供电，并结合光电耦合器耦合，切断电磁干扰的传播途径。
2 气候环境适应性设计
包装箱电控系统运输环境包括海陆空运输，并属于全天候工作，地域覆盖全国。其工作条件要求耐高低温、防雨、防盐雾、防潮等，对电控箱的设计需充分考虑上述条件，在材料选择、结构设计和工艺设计等方面进行设计。
2.1 防水、防盐雾设计
电控箱结构进行了防水设计，外表喷漆防止锈蚀，门开合处采用外翻边设计，并在连接处粘贴密封橡胶条，保证雨水无法进入箱内。采用防水线缆和防水航空插头，保证所有裸露在外部的器件都能很好的防水。通过淋雨试验验证，证明该电控箱设计防水性符合要求。
盐雾是海上和沿海地区普遍存在的一种特殊气候，盐雾的腐蚀作用受温度和盐业浓度的影响，长期暴露在盐雾环境下，会加速器件的腐蚀，产生导电的覆盖层，盐沉积物导致电气设备的损坏。针对此环境，首先从元器件的选型入手，选择防潮防盐雾的器件，并对其他裸露器件喷涂三防漆，对螺钉处灌胶，防止潮湿气体侵入结合面缝隙。螺钉选用不锈钢材质，并对电控箱外壳喷涂三防漆达到整体防盐雾的目的。
2.2 耐高低温设计
高温或低温会改变装备所用材料的物理性能或尺寸，因而会暂时或永久性地降低装备的性能。影响装备温度的因素如器件自身的发热以及外界温度的影响等。包装箱运输环境为露天运输，电控箱暴露于外界环境中，温度随天气变化明显，最高时可达40℃以上，最低时-20℃以下。设计时根据以下原则进行：
元器件热性能选择原则：选择热稳定性好、耐温范围宽、功耗低的元器件和导热性能好的印制板。
元器件布局原则：力求热功耗在机箱内分布均衡，避免局部区域因热功耗过于集中而导致元器件温度过高，对温度变化敏感的器件要远离热功耗大、温度变化激烈的元器件，必要时安装散热片，增加散热路径。
元器件安装原则：增大元器件与印制板（或机箱）的安装接触面积，减小接触热阻，减小元器件引线的安装长度。
3 力学环境适应性设计
包装箱在运输过程中要经过公路、铁路、空运、海运，电控设备会频繁受摇摆、振动的影响，结构设计应注意刚度、强度设计和隔振缓冲设计，尽可能避免应力过于集中，保证设备可靠运行。
电控箱内器件安装时要求：降低整机质心，降低整机高度、缩短导热路径，保证板间安全工作。
机箱主结构设计：结构件、结构件间要求足够的强度、刚度，壁板、底板、盖板、支撑板等较大面积的薄壳，应设计加强筋，板间采用子口和咬接或镶嵌配合的连接方式。
所有紧固螺钉均涂防松胶处理。
电控箱安装时采用橡胶垫进行隔振，减小对其的冲击强度。
4 结论
本文针对现有包装箱测控系统进行环境适应性方面的研究，以期提高产品的可靠运行，取得了一定的效果。但环境适应性设计涉及面很广，待解决的问题多，需要不断的研究及完善设计，使产品可以更加可靠无故障的为我们服务。
参考文献
[1] 袁广超，《船用冷却设备的环境适应性研究》，流体机械，2013.11
[2] 王黎明等，《军用装备实验室环境试验方法》，总装备部军标出版发行部，2009.11endprint
