CN111896918A - 一种雷达阵面罩内自然散热设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种雷达阵面罩内自然散热设备，涉及一种雷达阵面散热技术领域，包括雷达罩、天线阵面、散热冷板和叶片，所述天线阵面通过伺服机构悬挂在雷达罩内部，同时天线阵面两侧安装叶片各一片，并且天线阵面的背面固定安装有散热冷板，阵面工作时会以稳定速率在雷达罩内旋转，利用旋转产生的气流，带动罩内空气与罩外低温环境空气不断交换，有利于阵面散热，同时在散热面上设置斜齿，通过斜齿产生较高速的齿间流速，强化对流散热，在阵面上安装弧形叶片，利用阵面旋转带动叶片旋转，空气升力带动气流从上下方通气口吸入及排出，形成风机的通风效果，保证阵面在罩内始终能与外界低温空气进行换热，避免高温空气在罩内聚集影响散热效果。
Description
技术领域
本发明涉及雷达阵面散热技术领域，具体是一种雷达阵面罩内自然散热设备。
背景技术
对于各类电子设备，需通过一定冷却手段，维持其在合适温度范围内工作，通常的冷却手段有液冷和风冷。对于高热耗的设备，通常通过液冷或强迫风冷进行冷却，液冷及强迫风冷冷却效率高，但设备多，系统复杂，泵与风机等设备长期工作会影响系统可靠性，对中低热耗的设备可考虑通过自然散热的形式对其进行冷却。
对于直升机或无人机用雷达，为避免雷达对飞机气动外形产生影响，通常会通过雷达罩将雷达阵面进行包裹，雷达阵面在罩内旋转从而对周围360°范围实现雷达覆盖。天线罩阻碍了外界低温空气与天线阵面的直接换热，增加了自然散热的难度。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种雷达阵面罩内自然散热设备，在不增加风机等设备的情况下，提高阵面对流换热效率，在保证系统长期可靠性的前提下，实现了雷达阵面的高效散热。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括雷达罩、天线阵面、散热冷板和叶片，所述天线阵面通过伺服机构悬挂在雷达罩内部，同时天线阵面两侧安装叶片各一片，叶片设置成弧形，安装角度及叶片形状根据具体天线阵面及雷达罩结构形式确定，同时天线阵面的正面固定安装有辐射单元，并且天线阵面的背面固定安装有散热冷板，其中所有发热元件压在散热冷板的凸台上，凸台根据不同器件高度设计为不同高度，并且凸台螺栓安装在散热冷板的表面上，发热元件与凸台间安装有柔性界面材料。
作为本发明进一步的方案：所述散热冷板内开设有空腔，空腔内安装有高导热元件。
作为本发明进一步的方案：所述散热冷板表面涂覆热控白漆。
作为本发明进一步的方案：所述散热冷板的底部安装有若干散热翅片，并且散热翅片设置成斜齿状。
作为本发明进一步的方案：所述雷达罩的两端合适位置开设有进风口与出风口，其中进风口位于雷达罩底面中部，并且出风口位于雷达罩顶部边缘处。
作为本发明进一步的方案：所述柔性界面材料为液态金属材料或导热材料其中的一种。
作为本发明进一步的方案：所述高导热元件为嵌热管、铝蒸汽腔和复合石墨烯板的一种。
作为本发明进一步的方案：所述发热元件为T/R组件，T/R组件采用前向安装。
作为本发明进一步的方案：所述叶片表面开设有多个通孔，充分保证空气的流动。
作为本发明再进一步的方案：所述叶片可以位于天线阵面顶部与底部，设置为顶部叶片和底部叶片。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种雷达罩内自然散热技术，通过将阵面热量传递到阵面背部散热面上对外进行自然对流与热辐射，散热面通过热管、石墨烯或铝蒸汽腔等高导热元件的应用，提高散热面的温度一致性，进而实现换热效率的提高。阵面工作时会以稳定速率在雷达罩内旋转，利用旋转产生的气流，带动罩内空气与罩外低温环境空气不断交换，维持罩内低温环境，有利于阵面散热，同时在散热面上设置斜齿，通过斜齿产生较高速的齿间流速，强化对流散热的效果。在阵面上安装弧形叶片，利用阵面旋转带动叶片旋转，空气升力带动气流从上下方通气口吸入及排出，形成风机的通风效果，保证阵面在罩内始终能与外界低温空气进行换热，避免高温空气在罩内聚集影响散热效果。同时散热面内嵌高导热元件，可有效提升散热面温度一致性，有利于散热效率的提升。本发明可实现系统可靠性的提升，没有额外增加通风风机便实现一定程度的空气循环，有效提升了系统长期工作可靠性。
附图说明
图1为本发明的雷达自然散热阵面结构正视图。
图2为本发明的雷达自然散热阵面结构背视图。
图3为本发明的阵面流场示意图。
图4为本发明的散热冷板截面示意图。
图5为本发明的顶叶片式阵面结构正视图。
图6为本发明的顶叶片式阵面结构背视图。
如图所示：1、雷达罩，2、天线阵面，3、散热冷板，4、叶片，5、伺服机构，6、辐射单元，7、雷达罩上出风口，8、雷达罩下进风口，9、高导热元件，10、凸台，11、柔性界面材料，12、发热元件，13、散热齿片，14、顶部叶片，15、底部叶片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
请参阅图1～4，本发明实施例中，一种雷达阵面罩内自然散热设备，包括雷达罩1、天线阵面2、散热冷板3和弧形叶片4，所述天线阵面2通过伺服机构5悬挂在雷达罩1内部，在雷达工作过程中，伺服机构5以固定速率转动，带动天线阵面2旋转实现载机周围360°范围内雷达覆盖，天线阵面2悬挂在雷达罩1内部，通过自然对流与辐射的方式进行散热，有效的增加了雷达罩1内部的散热效率，同时天线阵面2两侧安装弧形叶片4各一片，安装角度及叶片形状根据具体天线阵面2及雷达罩1结构形式确定，当天线阵面旋转时，阵面两侧叶片4随之转动，在叶片处产生升力，该力使得空气呈螺旋状沿轴线向上排出天线罩1，增加了雷达罩1内部的空气流通；同时天线阵面2的正面固定安装有辐射单元6，并且天线阵面2的背面固定安装有散热冷板3，其中所有发热元件12压在散热冷板3的凸台10上，凸台10根据不同器件高度设计为不同高度，并且凸台10固定安装在散热冷板3的表面上，发热元件12与凸台10间安装有柔性界面材料11，通过柔性界面材料11减少接触热阻，同时补偿凸台10与发热元件12之间的间隙。
其中，所述散热冷板3内开设有空腔，空腔内安装有高导热元件9，在整个天线阵面2长度范围内，保证散热冷板3较优的温度一致性，继而提升天线阵面3的散热效率，发热元件12产生的热量传导到散热冷板3，由散热冷板3对外自然对流与辐射实现散热，同时散热冷板3表面涂覆热控白漆，增强对外的辐射散热，同时减少受太阳辐射等其他热辐射的影响。
其中，所述散热冷板3的底部安装有若干散热翅片13，并且散热翅片13设置成斜齿状，当天线阵面2旋转时，会产生相对较高的切向速度，将散热面分为迎风侧与离风侧，两侧斜齿方向均由旋转轴斜向上延伸，通过斜齿产生较高速的齿间流速，强化对流散热的效果。
其中，所述雷达罩1的两端合适位置开设有进风口8与出风口7，其中进风口8位于雷达罩1底面中部，并且出风口7位于雷达罩1顶部边缘处，由下进风口8吸入的外界低温空气，通过斜齿13后收到天线阵面2旋转作用在齿间得到较高流速，与散热冷板3实现热交换，空气温度上升，后经上出风口7排到外界环境，实现对外散热。
优选的，所述柔性界面材料11为液态金属材料或导热材料其中的一种，制成为液态金属衬垫、导热衬垫或导热凝胶的一种，对压接面进行缝隙处补偿。
优选的，所述高导热元件9为嵌热管、铝蒸腔管和复合石墨烯板的一种，提高整个散热面的平面内导热系数，提高整个散热面内的温度一致性从而提升对流换热效率。
优选的，所述发热元件12为T/R组件，T/R组件采用前向安装，方便维护。
实施例二
参阅图5～6可知：本实施例的主体结构与实施例一相同，不同之处在于叶片4形式与位置的不同，实例二的叶片4位于天线阵面2顶部与底部，设置为顶部叶片14和底部叶片15；当天线阵面2受宽度或其他条件限制，不能额外增加宽度将叶片4设置在阵面两侧时，可将叶片4设置在天线阵面2顶部与底部，通过优化顶部与底部叶片的弧度大小及气体流动距离，在顶部叶片14与底部叶片15间产生静压差，在叶片上产生升力驱动气体由底部流向顶部，实现空气的流动与循环。
实施例三
本实施例的主体结构与实施例一相同，不同之处在于叶片4形式的不同，实施例三的叶片4上开设有多个通孔(图中未画出)，当天线阵面2受宽度或其他条件限制，导致叶片4和天线阵面2的侧壁距离较近，使得间隙较小时，在叶片4内开设有若干通孔，使得空气可以在通孔内进行流通，保证了空气可以充分从进风口8流动至出风口7处，实现空气的流动与循环，有效的增加雷达罩内的散热效率。
根据本发明提供的上述优选实施例，本发明的工作原理为：雷达罩内的空气如果不能及时与外界环境空气进行交换，罩内由于热量聚集，温度会不断上升，影响自然对流效率，最终可能导致器件超温，故将天线阵面安装在雷达罩的内部，并且将雷达罩安装在雷达阵面上，雷达阵面在工作过程中会在罩内旋转以实现360°覆盖，利用旋转产生的气流，在散热面上设置斜齿，通过斜齿产生较高速的齿间流速，强化对流散热的效果，并且将散热面分为迎风侧与离风侧，气体随叶片旋转时，在叶片处产生升力，该力使得空气呈螺旋状沿轴线向上排出天线罩，同时在阵面下部产生负压，外界空气源源不断被吸入罩内，保证罩内始终有低温空气进入，将高温空气排出，避免高温空气在罩内聚集影响散热效果。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内，且本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种雷达阵面罩内自然散热设备，包括雷达罩(1)和天线阵面(2)，其特征在于：所述天线阵面(2)通过伺服机构(5)悬挂在雷达罩(1)内部，同时天线阵面(2)两侧安装叶片(4)各一片，叶片(4)设置成弧形，安装角度及叶片形状根据具体天线阵面(2)及雷达罩(1)结构形式确定，同时天线阵面(2)的正面固定安装有辐射单元(6)，并且天线阵面(2)的背面固定安装有散热冷板(3)，其中所有发热元件(12)压在散热冷板(3)的凸台(10)上，凸台(10)根据不同器件高度设计为不同高度，并且凸台(10)螺栓安装在散热冷板(3)的表面上，发热元件(12)与凸台(10)间安装有柔性界面材料(11)。
2.根据权利要求1所述的一种雷达阵面罩内自然散热设备，其特征在于：所述散热冷板(3)内开设有空腔，空腔内安装有高导热元件(9)。
3.根据权利要求1所述的一种雷达阵面罩内自然散热设备，其特征在于：所述散热冷板(3)表面涂覆热控白漆。
4.根据权利要求1所述的一种雷达阵面罩内自然散热设备，其特征在于：所述散热冷板(3)的底部安装有散热翅片(13)，并且散热翅片(13)设置成斜齿状。
5.根据权利要求1所述的一种雷达阵面罩内自然散热设备，其特征在于：所述雷达罩(1)的两端合适位置开设有进风口(8)与出风口(7)，其中进风口(8)位于雷达罩(1)底面中部，并且出风口(7)位于雷达罩(1)顶部边缘处。
6.根据权利要求1所述的一种雷达阵面罩内自然散热设备，其特征在于：所述柔性界面材料(11)为液态金属材料或导热材料其中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种雷达阵面罩内自然散热设备，其特征在于：所述高导热元件(9)为嵌热管、铝蒸腔管或复合石墨烯板其中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种雷达阵面罩内自然散热设备，其特征在于：所述发热元件(12)为T/R组件。
9.根据权利要求1所述的一种雷达阵面罩内自然散热设备，其特征在于：所述叶片(4)表面开设有通孔，充分保证空气的流动。
10.根据权利要求1或9所述的一种雷达阵面罩内自然散热设备，其特征在于：所述叶片(4)位于天线阵面(2)顶部与底部，设置为顶部叶片(14)和底部叶片(15)。
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