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摘要：现如今，随着我国经济的快速发展和人们生活水平不断提高，社会对于机载电子设备的性能要求越来越高，因此现阶段解决好机载电子设备的结构和性能问题尤为重要；又由于机载电子设备工作的环境不稳定，不可控因素较多，所以对设备的功能的要求也十分复杂，在设备的结构轻型化方面要求较高，在为飞机降低重量的同时，也要提高飞机的抗压能力。所以，本文将对机载电子设备结构轻型化设计及应用进行分析和探究，以期为我国记载电子设备发展提供一定的参考。
关键词：机载；电子设备；结构轻型化设计；应用
引言
随着航天技术的飞速发展,世界上各先进的国家都投入了大量的人力财力进行长期的预研工作,从而设计和生产出各种性能优异的机载电子设备来装备飞机,机载电子设备的功能和性能便在飞机的性能中占有愈来愈重要的地位。由于载机环境要求严格、情况复杂恶劣,载机的资源有限,故电子设备在结构上要求体积小、重量轻、稳定可靠、维修方便。机载电子设备结构轻型化设计便有效地保证了减重措施,提高了飞机的机动性。通过多年的实践、长期的设计和改进,我们在某机载雷达设备的典型结构设计中采用了轻型化设计,使整个结构非常轻巧、操作方便,有效地减轻了载机重量,并且提高了设备的可维修性和飞机的机动性。
1机载电子设备结构单元
机载电子设备结构单元包括机箱、安装架和模块安装框等，均由金属材料加工而成。机箱为安装在其内部的模块提供安装的机械接口和电气接口，同时提供连接器安装功能和整机安装功能，还为模块提供电磁屏蔽和散热等功能，安装架一般配合机箱使用。模块安装框为模块提供加固、散热、对外安装接口等功能。
2典型结构轻型化设计
2.1轻型化结构设计需求
航空用电子设备对结构的尺寸和重量要求苛刻,往往安装环境拥挤、狭小,为了充分利用飞机上有限的空间,并提高设备更换的快速性,航空用电子设备采用可更换单元的结构形式,而安装架则是电子设备与飞机的机械接口,并起到紧固和支撑电子设备的作用。电子设备间的电连接所有的电缆以及与其它设备的电连接均由其后部的矩形电连接器来完成,矩形电连接器所有的电缆则从安装架内穿通。安装机柜则是将电子设备安装架集中安装的多层支架系统。它不仅提供了电子设备的支撑结构,而且还完成了设备间以及设备与外部设备连接电缆的支撑环境,当检修或重新布线时,可方便而迅速地安装和拆卸电子设备。
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2.2典型结构轻型化设计
(1)选材：航空电子设备在设计中有质量轻便、材料强度高、具有良好的导热导电能力、不易被腐蚀等要求，所以在电子设备选材过程中，在保证材料强度和质量的同时，也需要考虑材料的轻便性、导热导电能力、不易被腐蚀，通过对比发现，铝合金材料具备上述特点，能够满足航空电子设备的使用，因此铝合金成为其结构组成的重要材料。(2)典型结构轻型化设计的特点：机载雷达中的高频机柜通常用作替换部件，因此将其作为重点结构进行应用。在实际的应用过程中，每个高频机柜都应该配有6～8个可替换元件，且质量都应不超过45kg。高频机柜是多层的结构类型，使用中用铝型材作为其主体支撑，其余通过三向或者四向接口相连，依据设备要求，接头使用铸铝再加工成型，如果在需求上对各方向的垂直度有严格要求，则在设计中使用铆钉将接头和立柱进行连接，保证其垂直度。整体机柜的固定通常使用固定板连接。电子设备通过电连接器通常使用安装架中的过渡板进行连接，通过机体的骨架将设备进行相连。此机柜的结构形式在使用中不会出现机械损伤以及松动等问题，避免了在载机上出现变形以及撕裂，保证其在使用过程中能够符合技术规定和要求。最终也能发现，该机柜的设计能够很好的满足机载的需要，并且能够保证很好的结构强度和刚度。
2.3防止电偶腐蚀
当两种有电位差的金属直接接触并处于同一电解液中时，则可能出现电偶腐蚀现象。因此，不同金属和合金应避免直接接触，在不得不接触的情况下，应采取必要的措施降低其电位差。
2.4.试验系统中的典型结构轻型化设计
对于机载雷达地面测试系统中使用的高频机柜，采用铝XXC73-5型材作为机柜框架，并采用三向或四向铸铝连接接头与机柜框架连接，形成接收/发射单元、馈电网络、电源、电缆等综合机架。与其他传统机柜相比，机柜的结构形式大大减轻了重量，可维护性极强。雷达的优点在整个框架和测试过程中得到了充分的体现。满足了实际需要，提高了性能，成功地解决了集成框架轻量化设计的难题。
3轻型化结构的优化设计
随着航天技术发展，航空电子设备也在向着功能化、小型化以及轻便化方向发展，所以在机载电子设备轻型化的设计过程中，还需要不断进行新结构的开发和研究，最终实现电子设备的减重。通常来说，在机载设备的单元会存在发热量较大的问题，尤其是在机载雷达中的单元设备，其发热量更大，所以在其机柜设备的安装以及走线等问题上需要更加注意，在实际设计的时候就要做进一步的优化。对于机柜的骨架以及冷板等结构，都要进行综合考虑，在材料选择时也要尽量选择轻便的材料，设计实现结构的轻型化，保证足够的布置空间，合理布局。选用性能优良、可靠性高、重量轻的细电缆也是减轻机柜重量的有效方法之一。当然，随着高新技术的发展，用于传输电信号的电连接器也将变得越来越轻，使机柜变轻、小型化成为另一种可能。除了大规模和超大规模集成电路的应用和微电子组装技术的快速发展之外，如何使各功能模块和设备单元变轻变小成为另一项重要的减重技术。其次，在很多的机载雷达的天线结构设计和使用中，出现了“三明治”式夹心结构，该结构的使用在很大程度上减轻了设备单元的重量。这种结构主要由辐射单元、反射板组合而成。其中，反射板使用的是铝蜂窝夹心结构，在结构上将铝蜂窝板的两面分别胶接上铝板，所以形象的称为“三明治”结构。由于铝蜂窝板采用的是符合材料，所以其比重相对较小，在结构的设计和使用中其重量就会更小，这就在很大程度上减少了天线整体的重量，保证了设备单元的重量能够符合设计和使用的要求。
结语
综上所述，随着航天事业的发展和航空电子设备的轻型化趋势的不断推进，电子设备在飞机中的设置对于飞机性能提升等具有重要意义。因此，在电子设备的设计中，不仅要考虑传统的电气性能，而且要对其结构性进行考量，保证电子设备达到机载要求。此外，由于飞机的特殊性，所以在电子设备的设置中要更加注重空间要素，通过机载电子设备结构的轻型化发展来保证飞机具有更好的机动性和灵活性。机载电子设备结构轻型化不仅能够提高飞机的运输性能，而且能够提高飞机的作战性能，仍需要不断探索和发展。
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论文作者:吕鹏,谢雨松
论文发表刊物:《科技研究》2019年2期
论文发表时间:2019/5/13
标签：电子设备论文; 结构论文; 机柜论文; 设备论文; 飞机论文; 性能论文; 单元论文; 《科技研究》2019年2期论文;