ATR系列化标准机箱.pdf

M CU ATR 系列化标准机箱 张范华李安良 六三一研 究所 摘要 具体介绍 了M CU AT R 系列化标准机 箱的设计思想 特点及主要技术特性 说明 了选用标准机 箱是 实现 机载计算机来列化 标准化的首要 条件 随着航空电子技术的迅速发展 机载计算 机的水平已成 为衡量飞机性能的重 要标志之 一 回顾机载计算机的发展过程 先后研制了许 多型号的专用计算机 如 用 于火控和飞控的综 合航空电子系统 多功能雷达系统 大气数据处 理系统 武器外挂管理 系统 综合显 示系统 数 据传输系统等不 同类型任务的计算机和中央数 据处理机 这些计算机机型杂而多 互不兼容 研制周期长 效 费比低 可靠性差 不能适应恶 劣的航空飞行条件 给装备部队和维修带来很 多困难 因此加强研制机载标准计算机已是当 务之 急 机载计算机硬件的性能是 由电路特性 和结构特性两部分决定的 结构特性决定着机 载计算机在各种严酷飞行条件下的工作可靠 性 因此首先要高度重视机载计算机机箱的标 准化工作 为机载计算机的系列化 标准化提供 条件 我们研制的MCU ATR 系列标准机箱系 加固 型机箱 专用于在严酷飞行条件下的机载 计算机上 因此要求它的设计必须满足航空技 术要求 采用体积小 重量轻的高密度组装结 构 充分考虑计算机的可维修性和 在各种严酷 飞行条件下工作的可靠性和适用性 下面具体介绍标准机箱的设计思想 技术 特性和研制 中采用的新技术 以便广大用户在 设计各种专用机载标准计算机时选用 1 标准机箱的设计思想 1 1 以国 内外先进标准为设计依据 标准机箱 的研制质量在很大程度上决定着机载计算机的 可靠性 为合理选择机箱外形尺寸 我们首先认 真学 习和分 析了美国 1 9 8 5 年发布的 I x D一 STD一178 8 航空电子设备接口设计标准 认 为该标准采用 国际米制 符合我 国计量标准 规 定的机箱宽度档次多 能满足电子器件发展的 需要 接近国际先进水平 因此我们决定采用 LK D一STD一1788 标准中的 LRU 系列 MCU 机箱外形尺寸设计 SMCU 4MCU 系 列标准机 箱 GJB44 1一88 机载 电子设备机箱 安装架 的安装形式和基本尺寸 正式发布后 我们又根 据航空工业总公司主管部门和主机所的意见 按照 GJB44 1 规定的 AT R机箱外形尺寸系列 设计了 IATR 3 4A TR 12 AT R系列标准机 箱 事实证明以国 内外标准为依 据设计的 MCU和A T R 系列标准机箱外形 美观 大方 适 用性强 标准机箱外形示意图见 图 1 1 2 注重采用先进技术 在合理选择机箱外形 尺寸的基础上 注重采用先进的加固技术也是 我们的主要设计思想之一 加固技术是指在计 算机研制过程中 为使其具有能适应恶劣的航 空 环境要求所采取的预 防措施 恶劣的航空 环 境有气候环境 低温 高温 潮湿和低气压等 机械环境 高强度振动 冲击 碰撞和过载 电 磁环境 电磁干扰和雷击 电化学环境 电化学 腐蚀 生物环境 霉菌 以及人为因素 在 加 固 技术中 机箱结构极其重要 可以说 没有合理 的机箱结构和相应的工艺措施 就不可能有高 可靠性的机载计算机 为此我们充分吸取国内 外先进加固技术 在机箱热设计 隔振 防冲 电 磁兼容 连接与互连和三防等方面 按照美军标 MI L一E一 54 O0 机载电子设备通用规范 采取 航空标准化与质量 拔插装置 出风口 制板模块 拔插装置 圆形电连接器 圆形电连接器 锁 钩 印制板模块 图 1 标准机箱外形示意图 了一系列抗恶劣环境的有效措施 环境试验满 l 把计算机内部的热量传至翅片 足 G J B 1 50 一 8 6 军用设备环境试验方法 2 通过翅片表面和外部冷空气的对流换 1 3 合理选择器材 为了满足机载计算机的性热 把机箱体内热量传至外部冷空气 能要求 我们为标准机箱选用 了高可靠性的器其主要优点如下 材 如强度高且焊接性好 的铝合金 翅片散热 a 传热率高 由于翅片对流体 的扰动 使 板 O 形导电密封条 符合美军 标MI L 一C一 热界膜层不断地破裂 从而强化了对流 389 9 9 高密度小圆形 电连接器 等的各种 电连 b 结构紧凑 铝制翅片换热器单位体积的 接器 航空风机和计时器等 传热面积高达 1 50 0 一2 50 0m 2 m 比一般换热 1 4 认真采纳主机所和用 户提出的技术条件 器增大了 6 3一 1 0 4 倍 充分考虑用户的建议 严格执行协议 合同 的 c 轻巧而牢固 用铝合金 LF2 1 制造的翅 规定 片不仅重量轻 而且它既是散热件 又是散热冷 2主要部件的技术性能 板的支撑件 故强度高 能承受高达4 0 mgc 耐 对标准机箱在热设计 隔振 防冲 电磁兼的表压负荷 容 连接与互连和三 防保护等技术领域开展了 2 2 整体真空钎焊机箱箱体 预先研究 我们研制成 功 的 SMCU 4MCM 目前国内外箱体组装方式主要有三种 IAT R 3 4ATR 1 ZATR 等系 列的翅片式冷 l 精密铸造机箱箱体 该机箱箱体的铸 板结构标准机箱 具有密闭性好 重量轻 强度 造技术复杂 模具试制工作量大 成本高 不适 高和散热性好等优点 其主要部件的技术性能 于单件小批量生产 如下 2 用螺钉连接组装机箱箱体 该机箱箱 2 1 翅片式散热冷板体的结构 和工艺简单 成本低 但机箱结构强度 标准机箱多数为强迫风冷机箱 机箱冷板低 不密封 三防及电磁兼容性能差 全部采用具有高效散热能力的板翅结构 设计 3 整体真空钎焊机箱箱体 该机箱箱体 时根据散热面积 风阻等不同要求选用了不同结构强度较高 密封性好 三防及电磁兼容性能 规格 多种型式 平直型 锯齿型 多孔型 人字好 经分析对比 标准机箱采用 了整体真空钎焊 型等 的翅片 式的箱体 箱体零件 如前后框 导轨板 翅片和 采用翅片式散热冷板作换热器的主要特点 盖板等 半精加工后 采用真空钎焊焊接成整体 是散热表面大 它的作用是 箱体 该结构的主要优点如下 2 2 1996年第4期 a 抗振强度高 能满足机载设备较高的机 械强度要求 经以 109 的加速度 在轴向做 10 5 小时的振动试验 箱体无任何问题 b 传热效率高 因从箱体导轨面到翅片钎 焊成一体 消除了连接面之 间 由于空气隙造成 的热阻 提高了传热效率 电磁屏蔽效能高 由于整体焊接消除了 各组合零部件搭接处的泄漏缝隙 加上整体焊 接的箱体在精加工后进行了导电氧 化表面处 理 故增加了抗射频干扰性能 d 焊接质量好 真空钎焊既能保证零件原 有的加工精度和光洁度 又能保证箱体变形小 2 3 加 固型印制板模块 加固型印制板模块采用 了 国际 国内先进 的技术及工艺 具有以下性能特点 1 传热性好 强度高 在印制板上粘贴了 一块厚为 1 smm 的铝导热板 该导热板按印 制板元器件的排列设计 采用程控线切割工艺 加工成型 表面进行了 阳极化处理 具有导热 耐压 绝缘 抗腐蚀和耐磨等性能 2 粘接性好 印制板和 导热板 的粘接采 用 了对恶劣环境应变力强 具有耐酸碱 耐溶 剂 耐高电压冲击和高低温交变等性能的粘接 剂 因而印制板和导热板的粘接具有高强度的 粘合性 一定的韧性 致密性 导热性和 良好的 绝缘性 3 消除了空气隙 为消除空气隙把 电子 元器件与导热板粘接在一起 从而降低热传导 接触热阻 提高了导热性能 减弱 了元器件和铝 导热板因不同的膨胀系数而导致受力的状奔 4 具有锁紧机构 在模块两侧装有五节 式或三节式楔形锁紧机构 当模块插入机箱导 轨时 拧动楔形锁紧机构的螺杆 可使模块和机 箱形成一个整体刚性结构 从而增大了模块两 侧 的接触压力 消除了导热板与导轨之 间空气 隙 减少了热阻 5 拔插方便 为便于印制板模块的插 拔 在模块上方两侧装有不锈钢拔插件 该拔插 件可使模块沿机箱导轨方便地插入和拔出 6 采取了预防措施 为预防恶劣航空环 境 中的化学腐蚀和霉菌破坏 对装焊调试后 的 印制板模块进行了三防 防潮湿 盐雾 霉菌 涂 覆保护处理 其涂覆层具有绝缘性能 对三防处 理选用的涂料 在配比 干燥时间 稀释剂用量 涂覆工艺等方面都进行了试验 并定型 了材料 和工艺 2 4 满足隔振要求的安装架 安装架作为计算机与飞机间的连接件 主 要具有机载连接 通风冷却连接的作用 如果机 箱采用后面板电连接 则安装架还具有 电连接 和测试连接的作用 不同的标准机箱对隔振设 计的要求不 同 为满足多种要求 现已研制出 2 0多种能与MCU及 ATR标准机箱实现互连 的安装架 例如有隔振带钢丝绳减振器的安装 架 不带减振器的刚性安装架 带后电连接器和 前锁紧装置具有拔插功能的安装架以及带前电 连接器和前紧定装置无拔插功能的安装架等 其 中 有隔振带钢丝绳减振器的安装架可将机 箱振动和冲击响应控制到理 想的程度 并能实 现多向隔振 另外 安装架后端下方有两个紧定器 定位 器 主要用于保证机箱插入后迅速定位 前端 有两个紧定环扣 通过拧紧定环扣 可迅速扣紧 机箱面板下方 的两个紧定钩 保证机箱和安装 架刚性连接成一个整体 当松开紧定环扣时 可 将机箱从安装架上拉 出 2 5 通用性通风接口 标准机箱多数采用翅 片式强迫通风形式 冷却空气可 由飞机供风 也可由自带风机供风 多年来 根据不同的供风方式设计了各种不 同 型号的机箱和安装架 为了减少机箱和安装架 的品种 增加机箱和安装架的通用性 近年来我 们改进了标准机箱及安装架通风接口的结构设 计 机箱只有一种通风接口 即在后板中部设有 通风孔 当插入安装架时 通风孔与安装架上的 密封圈相吻合 安装架的安装板上既可直接装 风机实现风机供风 又可改装 管接 口 实现飞 机供风 航空标准化与质量 2 6 安装方便的前电连接器 面板电连接器的安装有两种方式 即从面 板前面安装和后面安装 标准机箱全部采用从 面板后面安装圆型电连接器的方式 插座连同 引线和印制板底作为一个部件 可一同从机箱 中取出 以这种方式安装的前电连接器给整机 装配工艺和机器的维修带来较多方便 2 7 机箱活动接合面用导电硅橡胶密封条 在机箱各接合处都安装了特制的具有导电 性能的硅橡胶条 该胶条可消除机箱盖板 底板 等结合处的间隙 保证机箱密封性 减少电磁干 扰的泄漏问题 2 8 机箱盖板用不脱螺钉 机箱盖板在使用和维修时需要经常打开 为保证拆装盖板时不会因 丢掉螺钉而造成事 故 为了提高螺纹的耐磨性和强度 盖板固定用 螺钉全部采用 了不脱螺钉 相应机箱箱体上的 螺孔 全部采用了不锈钢螺套 2 9 经过表面处理的零部件 为了增强标准机箱的电磁兼容性能及保证 其具有一定的三防性能 机箱箱体及所有盖板 均进行了化学导电氧化处理 机箱外表面还喷 涂了三防性能好的黑色半光或无光漆 因 而经 表面处理后的机箱散热能力有了很大提高 2 10 机箱外表面用螺钉 为了使机箱外面表用螺钉和机箱颜色取得 一致 所有裸露在机箱外表面的螺钉都采用了 不锈钢螺钉 经黑色氧化处理或电镀过的螺钉 并在经氧化处理或电镀过的螺钉头部再喷涂黑 色 A0 5一9 半光或无光漆 使其颜色与扒箱表 面颜色十分逼近 2 n 标准机箱用 铝材 标准机箱全部选用了具有良好钎焊接性能 和热处理强化性能的铝合金 因而标准机箱具 有重量轻的特点 3 技术鉴定和评价 1 988 年底 航空航天部对标准机箱组织了 技术评审 评审组认为 标准机箱设计合理 工 艺 测试手段和 测试仪器先进 测试数据准确 洲 B 6521份 一 节 导管连接快卸卡箍 1 珠十十十 宣贯问题解答 书琳邹 问 卡箍条带展 开长度尺寸为何与零件实 际长度不一样 答 标准给定的条带展开长度尺寸只是一 参考尺寸 供零件下料时用 不是精确尺寸 问 条带上的椭圆槽尺寸太小 是否应加大 到 5 0mm 以上 答 条带上的椭圆槽是供零件点焊特留的 工艺槽 它与 HB3一9条带上的槽作用不同 故 该尺寸不能加大 问 条带点焊后 焊点尺寸达不到似m m 是否可将尺。