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ATR系列化标准机箱




系 列 化标准 机箱
张 范华

李安良
究所 )


( 六 三一 研

摘要

具体 介 绍 了



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


,

真 学 习和 分 析 了 美 国
S T D 一 1 7 8 8 《航

1985

年发 布的

I x 〕D 一
,

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
,

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
。 、 、 、





LK )D 一 S T D 一 1 7 8 8

标准 中 的


L RU

系列 M C U 系 列标 准 机


机 箱 外形 尺 寸 设 计 S M C U 箱


4M C U

这 些 计 算机 机 型 杂 而 多 互 不 兼容
, , , ,

,

,

G JB 4

1 一 8 8 《 机 载 电子设 备 机 箱 安 装 架 4
, ,

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


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



,

G JB 44 1
IA T R

规定的


AT R


机 箱 外形 尺 寸 系 列
系列 标 准 机


机 载 计 算 机硬 件 的 性 能 是 由电路 特性
,

设计 了

3

/

4A T R

12 / AT R

和 结构 特 性 两 部 分 决 定 的 结 构 特性 决 定 着机

事 实证 明 以 国 内 外 标准 为 依 据设 计 的
T R

载 计 算 机 在 各 种严 酷 飞 行 条 件 下 的 工 作 可 靠

MCU 和 A 适 用性 强
1 2
.

系列 标 准 机 箱 外 形 美 观 大 方
1
。 。

,

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


,



标准 机箱 外 形 示 意 图 见 图
,

,



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 研 制 的 M C U A
, ,

T R

系列 标 准 机箱 系

我 们 的主 要 设 计 思 想 之 一
,

加 固 技 术是 指在 计


加 固 型 机 箱 专 用 于 在严 酷 飞 行 条 件 下 的机 载

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
、 、 、 、

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
,


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

下 面 具 体 介 绍 标 准 机 箱 的设 计 思 想 技 术



腐 蚀 ) 生 物 环 境 ( 霉菌 ) 以 及 人 为 因 素
, , , ,





在加固

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
1
.

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


标 准 机 箱 的 设计 思想
1

为此 我 们 充 分 吸 取 国 内
、 、

以 国 内外 先 进 标准 为设 计 依 据 标 准 机 箱




外 先进 加 固 技 术 在机 箱 热设 计 隔振 防 冲 电

,

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
航 空 标 准化 与质 量
,

磁兼 容 连 接 与互连 和 三 防 等 方 面 按 照 美军 标
MI L 一E一
54O0 (



,

机 载 电子 设 备通 用 规 范 》采 取

拔 插装 置
出风 口

制板 模 块

拔插 装置
圆形 电连 接器 锁钩


圆 形 电连 接器 印 制板模 块

标 准机 箱 外形 示 意 图

了 一 系 列 抗 恶 劣 环 境的有 效 措 施 足
,



环 境 试验 满


把 计算 机 内 部 的 热量 传 至 翅 片
热 把 机 箱体 内热 量 传 至 外 部 冷 空 气
,






军 用 设 备 环 境 试 验 方法 》


通 过 翅 片表 面 和 外 部冷 空 气 的对 流 换 其 主 要优 点 如 下
a
.

合 理 选 择 器 材 为 了 满 足 机 载 计算 机 的性
能要 求 我 们 为标 准 机 箱 选 用 了 高 可 靠 性 的 器

:

材 如 强 度 高 且 焊 接 性 好 的 铝 合 金 翅 片散 热
板 O 形导 电密封条 符合美军 标 M I L 一C一
3 8 9 9 9 《 高 密度 小 圆 形

、 、

,



传热 率高
.



由于 翅 片对 流 体 的 扰动 使
,


,

热界 膜层 不 断 地 破 裂 从 而 强 化 了 对 流
b


电 连 接 器 》 等 的 各 种 电连


结构 紧凑 铝 制 翅 片换 热 器 单 位 体 积 的
1 50
.

接 器 航空 风 机 和 计 时器 等
1 4
.

传热 面积 高达
,

2 一 2 50 m /m

,

,

比 一 般换 热

认 真采 纳 主 机所 和 用 户 提 出的 技术 条 件
,


器增 大 了
c
.

6

.

3一

0 1

4






充分 考 虑 用 户 的建 议 严 格 执 行 协 议 ( 合 同 ) 的 规定
2


轻 巧 而牢 固
, ,

用 铝 合金
,

L F
,

1 制造 的 翅 2

片 不 仅 重 量 轻 而且 它 既 是 散 热 件 又 是 散热 冷
/ 耐 板 的 支 撑 件 故 强 度 高 能 承受 高 达 4 0 mg c



主 要 部件 的 技 术 性能

对 标 准 机 箱 在 热 设 计 隔 振 防 冲 电磁 兼

的 表 压 负荷
2
.



容 连 接 与互 连 和 三 防 保 护 等技 术 领 域 开 展 了
预先研究
IA T R


2

整 体 真 空 钎 焊机 箱箱 体 目前 国 内外箱 体 组 装 方式 主 要 有三 种
( ) 精 密铸造 机 箱箱 体 l
,




我 们研制成 功 的


SM C U



4M C

M



:

3 /4A T R

1 / ZA T R
,

等 系 列 的翅 片 式 冷
、 、

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 高 和 散 热性 好 等 优 点 其 主 要 部 件 的 技术 性 能
如下
2 1
.

造 技 术复 杂 模 具 试 制 工 作 量 大 成 本 高 不 适
于 单 件 小 批量 生 产


,

:

2 ) 用 螺 钉 连 接 组 装 机箱 箱 体 (



该 机 箱箱

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 全 部 采 用 具 有 高效 散 热 能 力 的 板 翅 结 构 设 计 时 根 据散 热 面 积 风 阻 等不 同要 求选 用 了 不 同 规 格 多种 型 式 (平 直 型 锯 齿 型 多 孔型 人 字
型 等 ) 的翅 片
。 、

低 不 密 封 三 防及 电磁 兼 容性 能 差
3 ) 整 体 真 空 钎焊 机 箱 箱体 (
, ,
。 。

,

,



,

该 机 箱 箱体

结 构 强 度 较 高 密封 性 好 三 防 及 电 磁兼 容性 能 好 经 分析 对 比 标 准 机箱 采 用 了 整 体真 空钎焊
式 的箱 体 箱体零 件 ( 如 前 后 框 导 轨板 翅 片 和
盖 板等 ) 半 精 加 工 后 采 用 真 空 钎 焊 焊 接 成整 体
,
。 、 、

,







,

采 用 翅 片 式 散 热 冷板 作 换 热 器 的 主 要 特点
是 散热 表面大 它 的作 用 是
22
,

:

箱体



该结 构 的 主 要 优 点 如下

:

199 6

年第

4



抗振 强 度高 能 满 足 机载 设 备较 高 的 机 械 强 度要 求 经 以
,
.

.



(6 )

采 取 了预 防 措 施



为预 防 恶 劣航 空 环
,
、 、

,

1 09

的加 速 度 在 轴 向做


,

10 5

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
, ,
、 、 、

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

.

涂 覆 工 艺 等 方 面 都 进 行 了试 验 并 定 型 了 材 料 由 于 整 体 焊接 消 除了
,

电磁 屏蔽 效 能 高



和 工艺
2 4
.



各组 合 零 部 件搭 接 处 的 泄 漏 缝 隙 加 上 整 体 焊

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
,


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
.

,



要 具有机 载 连 接 通 风 冷 却 连 接 的 作 用 如果 机
,

d

焊 接 质 量 好 真 空 钎焊 既 能 保 证零 件 原
,




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
,


,

有的 加 工 精 度 和 光 洁度 又 能 保 证 箱 体 变 形 小
2
.

不 同 的标 准 机 箱对 隔 振设
,

3

加 固 型 印 制板 模块

计 的 要求不 同 为 满 足 多 种要 求 现 已 研制 出


加 固 型 印 制板 模 块 采 用 了 国 际 国 内先 进

0 多种 能 与 M 2
,


CU



A T R

标 准机 箱 实现 互 连


的 技 术 及 工 艺 具有 以 下 性 能 特点
(1 )



,



的 安 装 架 例 如 有 隔 振 带 钢 丝 绳 减振 器 的 安 装

传 热 性 好 强 度 高 在 印制板 上 粘 贴 了
1
.

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

一块 厚 为 加 工成 型
、 。

sm m

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
表面 进 行 了 阳 极化 处 理 具 有 导 热


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
, ,


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

另 外 安 装架 后 端 下方 有 两个 紧 定 器 ( 定 位

剂 耐 高 电 压 冲 击 和 高 低 温交 变 等 性 能 的粘 接 剂




器 ) 主 要 用 于 保 证 机 箱 插入 后 迅 速定 位
, ,



前端

因 而 印 制 板 和 导 热 板 的 粘 接具 有 高 强 度 的
,
、 、 。

有两 个 紧 定 环 扣 通 过 拧 紧 定 环 扣 可迅 速 扣 紧

粘 合性 一 定 的 韧 性 致 密性 导 热性 和 良 好 的
绝 缘性
(3 )

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
消 除了空气隙
,




,

为 消除 空 气 隙把 电子
, ,

将机 箱 从安 装 架上 拉 出
2 5
.



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 )


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
,
,



具 有 锁 紧机构



在 模块 两 侧 装 有五 节


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
,


式 或 三 节 式楔 形 锁 紧 机构
,

当 模块 插 入机 箱导
, ,

为 了 减少 机 箱 和 安装 架
,

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
, ,


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
, ,


,

,

5 ) 拔插方便 (



为 便 于 印 制 板 模 块 的插
。 。



密封 圈 相 吻 合
机 供风




安 装 架 的安装 板 上 既 可 直 接装
,

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
航 空 标准 化 与质 量

风 机 实 现 风 机 供 风 又 可 改 装 管接







实现飞

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


洲 《导

: :

面 板 后 面 安装 圆 型 电连 接 器 的方 式
, ,

插座 连 同

份~ 一 … 节 》 ; 十十十 管 连 接 快 卸 卡 箍 琳 1
6521

B

引 线 和 印制 板 底作 为 一 个 部 件 可 一 同 从机 箱

宣 贯 问 题解答





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
,

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 0m m 以 上 ? 答 条 带 上 的 椭 圆 槽 是 供零 件 点 焊 特 留 的 工 艺槽 它 与 H B 3 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 寸改 小 答 焊 点 尺 寸 似 m m 是 指点 焊 时 所 用 焊 头 的尺 寸 不 是焊 点 所应 达 到 的尺 寸 为 了 消除生 产 与检 验 部 门 之 间 的误解 建 议 各 单 位 生 产 该 标准 件 时 可 在 施工 单 上 增 加一 条 注 零 件 点焊
,

,



:

,

:

,

,



:

,

,



:

,



,

,

:

后 焊 点尺 寸 不 应 小 于 帕

,

.

smm



(三 O 一 所
,

朱绍 荷 )

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
,

,

处 于 国 内领 先 地 位 为 机 载 标 准 计 算 机 的研 制

奠定 了 基 础
199 1
,



表 面 处理 后 的机箱 散 热能力 有 了 很大 提高
.



年 初 航 空 航 天 部 对 标准 机 箱 组 织 了
:
,

,

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
,

技 术 鉴 定 鉴 定 组 认 为 标 准 机 箱 的 各种 抗 恶 劣
环境 技 术 都 处 于 国 内 领先 地位 达 到 国 际 8 0 年

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
、 。

代 中 后 期水 平
1991





3

月 国 外计算机 专家评价为 用


,

:

并 在 经 氧 化 处理或 电镀 过 的 螺 钉 头 部 再 喷涂 黑
色 A0 5 一
2
.

于 机 载 计 算 机 的各种 不 同类 型 结 构 形 式 的 标 准 机箱 具 有高 水 平 的 技 术 能 力
1991

9

半光 或 无 光 漆 使 其 颜 色 与 扒 箱 表


,

面 颜 色 十 分逼 近
n

年标 准 机 箱 所 属 的 课 题 获 航 空 航 天


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
,

工 业 部部 级 科 技 进步 一 等 奖 技 进步 二 等 奖
,


199 4

年 获 国 家科


和 热 处 理 强 化 性 能 的 铝 合 金 因 而 标 准机 箱 具

目前 标 准 机箱 已 于 总 公 司 内外 许 多 厂 所

有重 量 轻 的 特 点
3
1988
,



广泛应用 如 航空工 业 系统
6 13

,

:

63 1






61 5
17 1






技 术鉴 定和 评价 年 底 航 空 航 天部 对 标 准 机 箱组 织 了
,





607


、 、



61 4





630



60 6







9 2

1


厂 南 航 西工 大等 ; 电子工 业 系统 1014
1 0 10



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


:

,

所 统




53





102 9






78 1

厂 ; 兵 器 工 业系

,

,

248

厂 2 0 2 所等

199 6

年第

4




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