CN105208830B - 一种雷达tr组件多管定点射流风冷散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种雷达TR组件多管定点射流风冷散热装置，将单个风机产生的大量空气在等压舱内分别通过多个管道输送到天线，利用管道上的射流孔产生的射流吹到TR组件上的集中热源处的柱状散热齿表面，利用射流散热高效地降低局部热梯度，提供比普通风冷散热更高的散热效能，射流产生的热空气通过出风道，吹出天线外。

Description

一种雷达TR组件多管定点射流风冷散热装置

技术领域

本发明涉及机械、雷达技术领域，具体为一种大型有源相控阵雷达天线风冷散热的散热设备，可应用于对分散高热流密度电子设备散热性要求较高的军用和民用产品领域。

背景技术

当今雷达发展的一个重要方向是增大雷达作用距离，提高雷达测量精度，有效对抗各种杂波及低可观测目标。而无论何种频段何种用途的有源相控阵雷达，有少则几百个、多则几千个T/R组件组成。TR组件是有源相控阵雷达的核心设备，而温度对TR组件性能影响较大，要求所有TR组件在工作时基本处于一致的温度范围内，组件之间的温差很小，同时随着大型有源相控阵雷达内TR组件数量不断增加，这样高热流密度TR组件散热好坏是实现和保证雷达整机性能的关键所在。本发明针对某大型有源相控阵雷达内几百个分散高热流密度TR组件散热问题，提出了一种大型有源相控阵雷达TR组件多管定点“射流”风冷散热装置，该装置可有效解决TR组件的散热问题。

现有的TR组件风冷射流散热装置等压仓和射流孔一体，往往造成各个射流孔出口的流量大小差异大、流速分布不均匀，在流速不均的情况下，相邻射流孔的附壁射流相互靠近彼此干扰形成“废气流”，迫使冲击射流偏离原有方向，降低了平均对流换热系数。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决现有散热装置的散热效率低、效果差，本发明提出一种雷达TR组件多管定点射流风冷散热装置。针对大型有源相控阵雷达中多个(少则几百，多则几千上万)局部热密度集中且分散布置的TR组件散热，利用分布式的气流喷射到TR的散热齿表面以获得高效换热，从而解决多个分散高热流密度TR组件散热问题。

技术方案

一种雷达TR组件多管定点射流风冷散热装置，其特征在于包括风机、等压舱和多个通风管道；所述的等压舱的横截面为锥形，风机固定在等压舱上；通风管道的一端为锥形口，与等压舱相连，另一端为封闭结构，在通风管道侧壁上设计与TR组件数量相同的成组射流孔。

还包括柱状散热齿，柱状散热齿位于TR组件集中热源上，且与射流孔的位置相对应。

所述的等压舱采用铝合金薄壁板焊接成型。

所述的通风管道为矩形管，采用铝合金薄壁板焊接成型。

所述的通风管道为8个。

所述的成组射流孔包括8个射流孔，每个射流孔的直径为8mm。

所述的风机的风量大于800m³/h、静压大于500Pa。

通风管道长度为1.5m。

有益效果

本发明提出的一种雷达TR组件多管定点射流风冷散热装置，提供了更高的散热效率和更均匀稳定的射流，进一步提高了TR组件的整体热交换效率。

附图说明

图1是TR组件多管定点射流风冷散热装置组成示意图：(a)左视图，(b)右视图

图2是等压舱和通风管道示意图

图3是TR组件柱状散热齿示意图

图4是TR组件多管定点“射流”风冷散热装置在某大型有源相控阵雷达上应用1

图5是TR组件多管定点“射流”风冷散热装置在某大型有源相控阵雷达上应用2

1-风机、2-等压舱、3-通风管道、4-柱状散热齿、5-螺钉、6-TR组件、7-天线框架、8-第一盖板、9-第二盖板、10-防尘网、11-进风罩、12-出风罩

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

大型有源相控阵雷达TR组件多管定点“射流”风冷散热装置工作原理是：将单个风机产生的大量空气在等压舱内分别通过多个管道输送到天线，利用管道上的射流孔产生的射流吹到TR组件上的集中热源处的柱状散热齿表面，利用射流散热高效地降低局部热梯度，提供比普通风冷散热更高的散热效能，射流产生的热空气通过出风道，吹出天线外。

多管定点“射流”风冷散热装置主要由风机、等压舱、通风管道和柱状散热齿等组成，其中在通风管道侧壁上设计有多组直径为8mm的射流孔。相比以往的大型相控阵天线的风冷散热方式，本发明的创新点在于：利用相控阵天线固态组件之间的固定间距，安装通风管道，将射流孔直接对到TR组件柱状散热齿表面。依靠传导和射流相结合的方式对TR组件进行散热，TR组件产生的热量通过盒体直接传导到柱状散热齿上，通风管道侧壁上的射流孔直接对应到TR组件上的柱状散热齿处，从等压舱进入的空气通过通风管道侧壁上射流孔会产生高速射流空气，将柱状散热齿上的热量带入空气中，同时射流空气经过柱状散热齿齿面和盒体表面产生的附壁射流，可进一步提高TR组件的整体散热效能。其中等压舱、多路带孔通风管道是本大型有源相控阵雷达天线多管射流风冷系统的核心结构。通过多路带孔通风管道将冷空气通过射流孔射流到柱状散热齿表面，可增大柱状散热齿的换热效率，减少了散热路径中多个热阻产生环节。这种多管定点“射流”风冷散热方式相对传统的风冷散热方式，提供了更高的散热效率和更均匀稳定的射流，进一步提高了TR组件的整体热交换效率。

参见图1，多管定点“射流”风冷散热装置主要由风机1、等压舱2、通风管道3、柱状散热齿4和螺钉5等组成，风机1通过螺钉5安装在等压舱2上,实现风机1与等压舱2的快速拆卸与安装，风机1按风量大于800m³/h、静压大于500pa进行选择；等压舱2采用铝合金薄壁板焊接成锥形腔体，以保证冷空气能均匀进入各个通风管道3内。参见图2，利用有源相控阵雷达TR组件之间的空间布置多个通风管道3，通风管道3焊接或粘接在等压舱2锥形出口处，通风管道3为矩形管，其进风口一端为锥形口，另一端为封闭结构，并采用铝合金薄壁板焊接成型，以保证冷空气能均匀进入。通风管道3长度小于2米，在通风管道3侧壁上设计与TR组件数量相同的成组射流孔，每组射流孔数量与TR组件中集中热源数量相同，射流孔直径按8mm设计，射流孔的位置直接对应到TR组件集中热源上方的柱状散热齿4处。从风机1进入等压舱的空气通过通风管道3侧壁上射流孔，产生均匀的高速射流空气，射流空气将TR组件上的柱状散热齿上的热量带走，从而实现TR组件的散热功能。

参见图3，柱状散热齿4与TR组件6一体化设计和加工，柱状散热齿4的大小和位置根据TR组件6内部热源散热要求进行设计。

参见图4，多管定点“射流”风冷散热装置在某大型有源相控阵雷达上应用，在该雷达中上下对称各安装了三组多管定点“射流”风冷散热装置。多管定点“射流”风冷散热装置通过螺钉安装在天线框架7上，在天线框架7的背面通过螺钉安装有第一盖板8和第二盖板9，第一盖板8和第二盖板9的两端按风机1的位置对应设计有进风口，同时在第一盖板8的下端设计有出风口，在进、出风口上分别螺钉安装有防尘网10、进风罩11和出风罩12；第二盖板9上设计有与雷达天线座安装固定孔；在天线框架7的前面通过螺钉安装有天线罩13。参见图5，多管定点“射流”风冷散热装置已成功应用于该雷达，应用表明：多管定点“射流”风冷散热装置可将风均匀送至每一个T/R组件的柱状散热齿4处，对T/R组件进行有效散热，同时实现了各T/R组件之间在工作时基本处于一致的温度范围内、组件之间的温差很小等要求。相对于传统风冷系统而言，多管定点“射流”风冷散热装置可减少了发热组件之间的相互影响，散热效率更高。由于该散热装置采用薄壁管道结构，与常用的液冷散热方式对比，具备重量轻、成本低、可靠性高、维修性好等优点，适用于解决大型高机动有源相控阵雷达天线内电子设备散热问题。

Claims (7)

1.一种雷达TR组件多管定点射流风冷散热装置，其特征在于包括风机(1)、等压舱(2)、多个通风管道(3)和柱状散热齿(4)；所述的等压舱(2)的横截面为锥形，风机(1)固定在等压舱(2)上；柱状散热齿(4)位于TR组件集中热源上；通风管道(3)的一端为锥形口，与等压舱(2)相连，另一端为封闭结构，在通风管道(3)侧壁上设计与TR组件数量相同的成组射流孔，所述的射流孔的位置直接对应到TR组件集中热源上方的柱状散热齿(4)处，从风机(1)进入等压舱的空气通过通风管道(3)侧壁上射流孔，产生均匀的高速射流空气。

2.根据权利要求1所述的雷达TR组件多管定点射流风冷散热装置，其特征在于所述的等压舱(2)采用铝合金薄壁板焊接成型。

3.根据权利要求1所述的雷达TR组件多管定点射流风冷散热装置，其特征在于所述的通风管道(3)为矩形管，采用铝合金薄壁板焊接成型。

4.根据权利要求1所述的雷达TR组件多管定点射流风冷散热装置，其特征在于所述的通风管道(3)为8个。

5.根据权利要求1所述的雷达TR组件多管定点射流风冷散热装置，其特征在于所述的成组射流孔包括8个射流孔，每个射流孔的直径为8mm。

6.根据权利要求1所述的雷达TR组件多管定点射流风冷散热装置，其特征在于所述的风机(1)的风量大于800m³/h、静压大于500Pa。

7.根据权利要求1所述的雷达TR组件多管定点射流风冷散热装置，其特征在于所述的通风管道(3)长度为1.5m。