SJZ 21503-2018 数据链设备环境适应性设计指南[电子].pdf
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1、IW 瞿NaYI中 华人民共和国 电子行业标准FL 0109SJ/Z 21503-2018数据链设备环境适应性设计指南Guide of environmental adaptation design for data link equipment2018- 12 -29 发布2019-03-01 实施国家国防科技工业局发布SJ/Z 21503-2018前言范围. 规范性引用文件 术语和定义一般要求.4.1 数据链设备的分类.4.2 环境适应性设计原则4.3 环境适应性设计流多5详细要求.yZ5.1 环境要求.5.2 设计措施.险.5.3 环境适应,峨途日 附录A (资料,嘛/示例墩裔密援海懑密
2、学NndA色SJ/Z 21503-2018刖 5本指导性技术文件的附录A为资料性附录。本指导性技术文件由中国电子科技集团有限公司提出。本指导性技术文件由工业和信息化部电子第四研究院归口。本指导性技术文件起草单位:中国电子科技集团公司第二十研究所。本指导性技术文件主要起草人:王海、张欣、谭伟、马康平、高逸晖、贺永江、亢晓丹。IISJ/Z 21503-2018数据链设备环境适应性设计指南1范围本指导性技术文件规定了数据链设备的环境适应性设计准则,环境适应性设计的设计要求,以及环 境适应性设计验证要求。本指导性技术文件适用于数据链设备蟠搐适应性侬鼠2规范性引用文件下列文件中的条勒 的修改单(不包括戮
3、痛 文件达成协议的备务唧 于本指导性技术育浦为本指导性技术文件的条款 ?凡贺 修订版均不适用于本指导性技术文卒新版本。凡是用文件,其随后所有 整根据本指导性技术 港其最新版本适用GJB 150.10-20WGJB 150.11A9GJB 50./00dGJB 367+2酗 1GJB 423912(K I军用 军用 军用菌试验, 雾试验 劭试验:备通用规范 程通用要求:用通信 名环境第10部5 第11部3 第16部女GJB 4239-2001、剧0和即/Z 27-1992确立的哆歹施用于本指导性技术文件。为便于使用,以下重3.1,语和定义环境适应性 environmental worthigs
4、装备(产品)在其寿命预计可能遇到的渊摒境图枷?能实现其所有预定功能和性能和(或)不 被破坏的能力。是装备(产品)的重要质量特性之一。GJB 4239-2001,定义 3.2环境适应性研制试验 environmental worthiness development test为寻找设计和工艺缺陷,采取纠正措施,增强装备(产品)环境适应性,在工程研制阶段早期进行 的试验,是装备工程研制试验的组成部分。GJB 4239-2001,定义3.171SJ/Z 21503-20183. 3寿命期剖面 life cycle profile装备自出厂到寿命终结的过程中有关事件和条件的时间历程。GJB 4239-
5、2001,定义 3.83. 4寿命期环境剖面 life cycle environmental profile与装备寿命期剖面对应的环境种类及其时序的描述。GJB 4239-2001,定义 3.93. 5环境应力 environmental stress环境因素如温度、湿度、振动和冲击等对产品单一或组合或综合的作用。GJB 6117-2007,定义221.44 一般要求4.1 数据链设备的分类一般分为机载数据链设备、舰载数据链设备、车载数据链设备、地面固定数据链设备。4.2 环境适应性设计原则数据链设备环境适应性设计原则一般包括以下几方面:a)数据链设备应适应平台实际要求;应通过寿命期剖面的环
6、境因素调查分析,确定寿命期环境剖面和环境适应性要求,以此作为环 境项目和具体要求的输入,根据平台要求再确认;环境适应性设计应从两方面着手,一是采取改善环境和减缓环境影响的措施,二是选用耐环境 能力强的结构、材料、元器件和工艺等;b)环境适应性设计应贯彻相关的国家标准、国家军用标准、行业标准和企业标准等技术标准(规 范)及安装平台对设备的环境适应性要求,环境适应性设计总体按照GJB 4239-2001的要求开 展;c)环境适应性设计应优先采用成熟的、可靠性高的环境适应性技术,在此基础上积极开发利用新 技术、新材料、新工艺并通过试验验证其有效性;d)在设计过程中采用“试验一分析一改进一验证”的方法
7、提高设备的环境适应能力;e)环境适应性设计时应综合考虑各种环境因素对设备的影响;f)环境适应性设计应充分利用先进的工程设计工具和试验手段提高效率,降低开发成本。4.3 环境适应性设计流程数据链设备环境适应性一般设计流程如图1所示,主要工作有:a)根据研制总要求或合同要求,确定数据链设备寿命期环境剖面;b)根据环境分析结果,结合数据链设备在寿命期内各个阶段及平台要求再确认环境项目和具体要 求或代替实际产品试验的方案;c)确定环境适应性设计遵循的原则和方法;d)产品研制中采用适当的环境适应性设计方法,开展环境适应性设计;e)在研制中开展环境适应性设计验证,发现产品设计中存在的环境适应性隐患,为提高
8、产品环境 适应性水平提供支持。2SJ/Z 21503-2018环境适应性设计环境适应性设计验证满足要求应性设计流程5详细要求5. 1环境要斗 5.1.1环境分析5. 1.1.1按照上蹄 150.11A-2OO9 加印 个阶段实施环境 邠、 目或代替实际产品锻 5. 1. 1.2应针对设0-2009对数据链设备从交付到退役的寿命期剖面 同要求,形成寿命期环境剖面和环境适应性要犯1A-1009. GJB 内寿命期剖面各 度分析确定环境项使用环境实施环境分析定影响设备的各种环境因素,作为设备研制中第境适应 靠性等的影响,确定各类橇条用 湿热、盐雾、霉菌、振动、冲击笔照素对设备功能、性能、可 时设备提
9、出温度、大气压力、5.1.1.3研制过程中应根据环境适应性耍莱F两境适应性设计手册,采用适当的技术和方法以使设备达到规定的环境适应性水平。环境适应性设计应与工程研制试验紧密结合,充分利用这些试 验的信息,对所发现的环境适应性薄弱环节采取设计措施加以纠正。5.1.1.4为了确保环境适应性分析与设计工作的有效性,确保环境适应性达到规定的要求,应结合设 计评审或单独组织完成环境适应性专项评审工作。5.1.2环境项目及环境适应性具体要求5.1.2. 1环境项目环境项目是确定环境适应性指标要求和开展环境适应性设计的输入。环境项目一般包括:温度、低 气压力、湿热、盐雾、霉菌、振动、冲击等方面的要求;对暴露
10、于舱室外的天线、射频前端等还包括淋 雨、砂尘和太阳辐射等方面的要求。各类数据链设备寿命期的常见环境项目的适用性见表1。3SJ/Z 21503-2018设备在选定的工作温度范围内工作时,其性能应符合规定要求。在规定的贮存温度范围内贮存时, 不应发生裂痕、老化或其他损坏;当经受该温度范围后再恢复到工作温度范围时,设备应能正常工作, 性能不应下降。数据链设备的工作温度和贮存温度由研制要求或合同规定。若无相关规定,数据链设备 一般符合表2环境温度要求。表2环境温度5. 1.2. 3低气压设备类别工作温度,。C贮存温度, C低温高温低温高温露天使用(便携式、移动式、-45、-40、-35、-30、40、
11、45、50、55、55、60地面设备固定式)-2560-50、65、车内使用汽车(方舱)-20、10、055、60-45、70装甲车辆_40、-30、-2060、65-4070舰载设备露天使用-30、-1055、 60、 65-55 -5065、70水面舰船专业舱室-10、050机载设备无温控设备舱-55、-40+70、 +60-55+85温控设备舱-20+55、 +60注:具体温度等级可根据设备使用要求由研制要求或合同选定。地面设备应能在大气压力为53.5 kPa (海拔高度约为5 000 m)的高海拔地区正常工作。机载设备应 能在大气压力为18.8 kPa (海拔高度约为12 200 m)
12、的高空正常工作。有空运、空投要求的设备,能够 经受以不大于10 kPa/min的速度变化到18.8 kPa的低气压工作环境。5. 1.2.4 湿热设备应能在温度30 60 、相对湿度不低于95%的高温高相对湿度环境中工作。能够经受GJB 367A-2001附录A (补充件)中“A07湿热试验”规定的湿热工作环境。5. 1.2.5 盐雾在盐雾环境条件下使用的设备,应采用防腐材料和经防腐处理,保证设备在大气盐雾含量不低于5 mg/n? 的环境条件下能长期使用,正常工作。能够经受GIB150.11A-2009规定的盐雾试验规定的工作环境。 5. 1.2. 6 霉菌数据链设备常用菌种见表3。表3常用菌
13、种菌种名称菌种编号黑曲霉(Aspergillus niger)3.392 8黄曲霉(Aspergillus flavus)3.395 0杂色曲霉(Aspergillus versicolor)3.388 5绳状青霉(Penicillium foniculosum)3.387 2球毛壳霉(Chaetomium globosum)3.425 44SJ/Z 21503-2018一般情况下(包括地面、机载和普通舰载),长霉程度应不低于GJB 150.10A-2009中5.3等级2的要 求,某些特殊情况下(如岛礁环境),长霉程度应不低于GJB150.10A-2009中5.3等级1的要求。5.1.2.7
14、振动设备应能适应车辆、舰船和飞机行驶或运输过程中的各种振动环境。要求在行驶中工作的设备,在 振动环境条件下设备应能正常工作。设备在经受GJB 150.16A-2009规定的随机振动试验后应符合规定要 求。按照GJB 150.16A-2009的规定,振动分为运输和工作两大类,根据设备所处的环境要求进行振动分 类,选择相应的试验量值和持续时间及试验程序。当受试验设备限制时,可采用正弦扫描振动试验。地 面设备参考表4规定条件进行试验,当设备共振频率在5 Hz以下时,可扩展到2 Hz,扫描时间则应增加 3 min;需车载工作的便携式、移动式设备,应按其中较严酷的等级进行试验;试验时间规定为行军每 1
15、600 km振动30 min ,或按产品规范规定的时间。舰载和机载设备能够经受GJB 150.16A-2009规定的振 动应力的工作环境。试验时间设备类型露天使用室内使用汽车拖车表4正主525025.4530150.850 50010试验后,设备及其 表5冲击国(双振幅) mmm/s装甲 自行火,!注:扫描时间5.1.2. 8 冲击5. 1.2. 8.1设备应能鳏在气 表5规定的模拟冲击环赢电 的设备,在经受规定的高强建尸1414-13,5.0820501515420/1 600最大试验 时间 h扫描时间 min士12II12a15高限,再返回到低限为一次扫描时间。运、装卸和运输等过程中性冲击
16、。在经受参考 ,装甲车辆和自行火炮内使用 薜等不应损坏、脱落或松动。5.1.2. 8.2机载设备冲击参考条件为:冲击脉冲波形选用后峰锯齿波。严酷度:峰值加速度20 g,持 续时间11 ms。舰载设备冲击采用落锤冲击,选用轻量级试验设备,冲击条件参考值为:a)落锤高度依次为0.3 m、0.9 m、1.5 m;b)沿设备3个互相垂直的主轴方向各施加3次冲击。设备类型后峰锯齿形脉冲每个轴向 冲击次数峰值加速度 m/s2脉冲宽度 ms峰值加速度 m/s2脉冲宽度 ms露天使用(除固定式)30011400113室内使用(含室外固定式)15011200113车内汽车、拖车、方舱20011300113使用装
17、甲车辆、自行火炮1 00061 0001135SJ/Z 21503-20185. 1.2.9 淋雨数据链设备的天线属于露天安装产品,若无具体要求,天线设计应考虑经受雨滴直径为0.5 mm4.5 mm, 水平风速不小于18m/s的风速,L7mm/min的降雨强度后,结构体内部无水渗入。5.1.2.10太阳辐射数据链设备的天线属于露天安装产品,设计时应考虑产品在太阳照射下能正常工作。天线的表面镀 涂层在较长时间的照射下,防护性能不应劣化。外露的线缆在长期光化学效应的作用下不应失效。5.2设计措施5. 2.1耐温度设计5. 2.1.1耐低温设计5. 2.1.1.1应包括以下几个方面:a)材料选择:根
18、据环境温度要求选用合适的材料、元器件,提高设备的低温适应能力;b)结构设计:优化设备的结构设计,防止在低温环境下出现运动部件失灵或性能降低等情况,必 要时可设计加热装置。5. 2.1.1.2具体设计时,应明确设备面对的低温极限值及在该极值温度下设备的环境应力参数,以此 为基础开展设计。耐低温设计示例参见附录A中A.L1。选用性能及指标满足低温要求的材料及元器件, 并优化结构设计,注意可能出现以下问题:a)材料的硬化和脆化;b)在对温度瞬变的响应中,不同材料产生不同程度的收缩,以及不同零部件的膨胀率不同,引起 零部件相互咬死;c)元器件性能改变;d)减振架刚性增加;e)破裂与龟裂、脆裂、冲击强度
19、改变和强度降低;f)受约束的玻璃产生静疲劳;g)水的冷凝和结冰。5. 2.1.2耐高温设计5. 2. 1.2.1冷却方式的选择与设计包括以下几个方面:a)根据设备的外形尺寸要求及热功耗选择合适的冷却方法,首先应参照GJB/Z 27-1992的要求,根 据设备的热密度来确定;b)优先采用自然冷却方式,当自然冷却方式不能满足散热要求时,可采用强迫风冷、液冷或其他 冷却方式,不宜采用蒸发冷却和蒸发循环冷却方式;c) 一切冷却装置的设计应简化,其结构要便于维修、清洗和更换,安装位置要合理,安全可靠, 不影响对设备的正常操作使用;d)机载数据链设备或高海拔环境使用的地面设备,设备自身热容或热传导设计足以
20、适应低气压环 境;e)若采用风冷,所用风道应通过散热量大的区域,宜焊接波纹板以加大散热面积。5. 2.1.2. 2结构、材料及元器件的安装设计5. 2.1.2. 2.1应明确设备环境的高温极限值及在该极值温度下设备的环境应力参数,选用性能及指标 满足高温要求的材料及元器件,并优化结构设计。结构设计与布局安装主要包括以下几方面:a)发热量大的元器件应分散布局,置于有利的散热位置,避免热源集中并,减少散热途径的热阻;b)热敏感的元器件应远离热源,宜置于设备的冷部(如底部)或采用热绝缘技术或屏蔽结构等措 施将其隔离,禁止直接放在发热元器件之上;c)元器件安装的方式与方向应能最大限度的保证利用对流方式
21、传递热量;6SJ/Z 21503-2018d)应按耐热性能的高低依次分层排列元器件,将对于热敏感元器件放置冷空气的入口处,确保发 热量大、导热性能差的元器件暴露在冷气流中;e)散热片应与机箱一体加工,方向与重力方向一致,宜垂直方向放置印制板;f)应尽量保证通风机箱的进、出风孔间最远空间,在保证电磁兼容性的同时考虑通风孔的形状、 大小。5. 2.1.2. 2.2材料及元器件选用包括以下几方面:a)在发热量大的部件、模块局部采用散热帽、散热片等局部降温措施,对功率较大的集成块(如 功率放大器)采用贴附冷板(如紫铜导热板),将热量迅速传导到机壳,降低局部温度;b)元器件最高结温或环境温度等温度参数应
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