CN103188921A - 一种机载相控阵雷达天线的散热装置 - Google Patents

一种机载相控阵雷达天线的散热装置 Download PDF

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本发明公开了一种机载相控阵雷达天线的散热装置，涉及机载相控阵雷达技术，包括热管、液冷冷板；在T/R盒体底面外侧面靠近功率器件的部位镶嵌热管，多个T/R盒体上下叠置，在多个T/R盒体的两侧，各设置一块液冷冷板作为支撑天线固定T/R盒体的安装板，两液冷冷板与冷媒储罐相通连，利用液冷冷板的高换热性和液体流动性把相控阵雷达天线内部产生的热量传出，利用液冷管将热量传导到便于散热的空间，利用散热器集中散热。本发明装置解决了相控阵雷达天线的T/R组件散热问题。

Description

一种机载相控阵雷达天线的散热装置
技术领域
本发明涉及机载相控阵雷达技术领域，针对相控阵雷达天线热量大散热困难的问题，提出用液冷冷板与T/R组件盒体内敷设热管的散热方式，以实现相控阵雷达天线的散热。
背景技术
相控阵天线是雷达中最重要的部件之一，也是雷达中产生热量最集中的部件。T/R组件盒体是天线实现收发功能的功率模块，随着天线输出功率的增加，T/R组件盒体的发热量也在增加，为了保证工作可靠，必须采取相应散热措施。
组成机载相控阵天线的各T/R组件盒体需要具有较好的温度一致性。为了保证相控阵天线辐射波束的性能，要求组阵的各T/R组件盒体的发射功率尽量一致，由于环境温度是影响T/R组件盒体输出功率的重要因素，因此要求整个天线的T/R组件盒体要有好的温度一致性。
每个T/R组件盒体内部也要求有较好的温度一致性。对于输出功率较大的T/R组件，每个T/R组件盒体中一般采用多个功率器件输出功率的合成，每个功率器件输出功率都与温度有关，这就要求同一T/R组件盒体内部各功率器件之间也要有较好的温度一致性。
另外，T/R组件盒体中功率器件的寿命和可靠性与温度密切相关，随着温度的升高，功率器件的寿命按指数下降，要提高天线工作的可靠性就必须对T/R组件盒体进行合理的散热。
目前，机载相控阵雷达天线的散热多采用强迫风冷，但风冷有其局限性。在高空环境中，空气稀薄，气压很低，风扇的冷却能力下降，强迫风冷只能在T/R组件盒体的热流密度较小，空间位置足够的情况下进行。对于频段较高的雷达系统，天线尺寸小、输出功率高，热流密度大，单纯采用风冷很难满足散热要求。
有些机载相控阵雷达天线采用了液冷的方法散热，将液体直接穿过T/R组件盒体，增加了T/R组件盒体设计的复杂度；另外液体接头很多，防液体渗漏的设计非常困难，而且液体流阻较大，必须有足够能力的液体泵推动，因此整个天线的设计非常复杂庞大，可维修性较差。
发明内容
本发明的目的是公开一种机载相控阵雷达天线的散热装置，以解决机载相控阵雷达天线的散热问题。
为了达到上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种机载相控阵天线的散热装置，其包括热管、液冷冷板、冷媒储罐；在T/R盒体底面外侧面靠近功率器件的部位镶嵌热管，利用热管的高导热性能使T/R组件盒体内的各功率器件温度均匀；
多个T/R盒体并列放置，在多个T/R盒体的两侧，各固置一块液冷冷板作为支撑天线固定T/R盒体的安装板，冷板液冷与多个T/R盒体用螺钉连接，两液冷冷板与冷媒储罐相通连，利用液冷冷板的高换热性和液体流动性把相控阵雷达天线内部产生的热量传出，利用液冷管将热量传导到便于散热的空间，利用散热器集中散热。
所述的机载相控阵天线的散热装置，其所述液冷冷板，为封闭的箱体，液冷冷板上设有冷媒进口、出口，分别与冷媒储罐相连通；液冷冷板内侧面，即与多个T/R盒体的接触面覆有铟箔，或涂覆导热脂。
所述的机载相控阵天线的散热装置，其所述各固置一块液冷冷板，是在多个T/R盒体的两侧，用螺钉将每个T/R盒固接在液冷冷板上。
所述的机载相控阵天线的散热装置，其特征是：所述多个T/R盒体，为2～8个。
本发明的有益效果是，给出了一种相控阵天线的散热方法，与单纯的风冷相比提高了冷却能力，与单纯的液冷相比减少了水接头数量，液体渗漏的几率大大减小了，缩短了维修时间；与用单纯液冷冷板冷却相比，降低了器件温度，提高了冷却效率。该方法提高了系统工作的可靠性。
附图说明
图1是T/R组件盒体散热设计示意图；
图2是相控阵天线T/R组件散热部分装配示意图；
图3是液冷环控系统框图。
图中标号：
1-功率器件；  2-热管；    3-T/R组件盒体；
4-冷板；      5-入水口；  6-出水口；
7-涂导热脂部分。
具体实施方式
本发明的一种机载相控阵雷达天线的散热装置，是用液冷冷板与热管结合的散热方法对机载相控阵雷达天线的T/R组件进行降温。
1.在T/R组件盒体底部反面靠近功率器件的部位镶嵌热管，利用热管的高导热性能达到T/R组件盒体内部各功率器件均温的目的，如图1所示。
2.采用液冷冷板作为支撑天线固定T/R组件盒体的两侧安装板，如图2所示，利用液冷冷板的高换热性和液体流动性把相控阵雷达天线内部产生的热量传出，利用液冷管将热量传导到便于散热的空间利用散热器等集中散热。
3.在T/R组件盒体与冷板的接触面处涂导热脂或垫铟箔，降低热阻。
4.建立液冷环控系统，框图如图3所示。具体组成部件为：储液箱、电机液泵、压力表、流量计、流量开关、换热器、风扇、天线液冷组合、液管等。
两液冷冷板的出口经液管与换热器入口相连通，换热器出口经液管、开关与冷媒储罐入口相通连，冷媒储罐出口经液管、开关、电机液泵、流量计与两液冷冷板的入口相通连构成循环通路；两液冷冷板的入口处设有压力表。具体压力，流量等可按实际系统计算。在换热器内设有风扇。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
T/R组件盒体3内有多个功率器件1，每个器件的发热量都比较大，均固定在盒体上；在盒体靠近功率器件的背部焊接导热热管2，或涂导热脂后用螺钉固定的方法镶嵌导热热管2，热管两端不能凸出到T/R组件盒体3之外，如图1所示。
如图2所示，根据雷达系统性能确定相控阵天线阵面后，就确定了T/R组件盒体3的个数，按此尺寸设计两侧冷板4的长度和宽度，冷板4内液体流道的尺寸和密度应按T/R组件盒体3的散热量计算，液冷冷板4与T/R组件盒体3用螺钉固定紧。
液冷冷板4与T/R组件盒体3的接触面处要均匀的涂导热脂7或垫铟箔以降低接触热阻。
根据T/R组件盒体3产生的总热量和液体的温升要求，选择合适的换热器和风扇，建立液冷环控系统，按图3所示连接液路，冷液体从入水口5进入，加热后的液体在出水口6流出，利用换热器把热量散出。

Claims (4)

1.一种机载相控阵雷达天线的散热装置，其特征是：包括热管、液冷冷板、冷媒储罐；在T/R盒体底面外侧面靠近功率器件的部位镶嵌热管，利用热管的高导热性能使T/R组件盒体内的各功率器件温度均匀；
多个T/R盒体并列放置，在多个T/R盒体的两侧，各固置一块液冷冷板作为支撑天线固定多个T/R盒体的安装板，两液冷冷板与冷媒储罐相通连，利用液冷冷板的高换热性和液体流动性把相控阵雷达天线内部产生的热量传出，利用液冷管将热量传导到便于散热的空间，利用散热器集中散热。
2.如权利要求1所述的机载相控阵雷达天线的散热装置，其特征是：所述液冷冷板，为封闭的箱体，液冷冷板上设有冷媒进口、出口，分别与冷媒储罐相连通；液冷冷板内侧面，即与多个T/R盒体的接触面覆有铟箔，或涂覆导热脂。
3.如权利要求1所述的机载相控阵雷达天线的散热装置，其特征是：所述各固置一块液冷冷板，是在多个T/R盒体的两侧，用螺钉将液冷冷板固接于每个T/R盒体上。
4.如权利要求1或3所述的机载相控阵雷达天线的散热装置，其特征是：所述多个T/R盒体，为2～8个。
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