CN112433552B - 有源相控阵中继天线控温装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种有源相控阵中继天线控温装置，涉及航天器热控制技术领域，包括设备群、天线波导、热管以及散热板，所述散热板安装在天线波导的反面并形成容纳空间，所述设备群安装在天线波导的反面并设置在容纳空间中，所述天线波导的反面设置有容纳腔，所述热管安装在容纳腔中，所述天线波导的正面、反面都喷涂白漆，本发明基于有源相控阵中继天线波导正面喷涂白漆、背阳面增加散热板和凹腔内放置热管等措施，解决了有源相控阵中继天线在轨温度控制的问题，极大提高散热效率，有效解决天线控温问题，能够适应不同外热流条件下的温度需求，工艺简单，易于实现，成本较低。

Description

有源相控阵中继天线控温装置

技术领域

本发明涉及航天器热控制技术领域，具体地，涉及一种有源相控阵中继天线控温装置。

背景技术

有源相控阵中继天线是一种新型的中继天线，其特点为设备群集中安装在天线波导面较小的区域上，其工作时产生的热量大，且由于卫星空间结构限制，往往安装在太阳光直接照射面，在不采取有效热控措施的情况下，设备工作时的温度急剧升高将导致设备直接失效。

对于中继天线，常规的热控设计方法是针对设备的散热要求，在设备安装面区域设置足够的散热面，同时设置补偿加热器保证设备不工作的温度。这种设计方法的主要缺点是，仅仅针对电机、旋转关节和条形波导等小功率发射设备及天线主副反射面等无源设备，当有源相控阵中继天线设备瞬时发热量较大时，即使设备安装面全部区域均开散热面也不能满足设备工作时的散热要求。这种设计方法的另一个缺点是由于散热面设置过大，设备不工作时，另需设置补偿加热器保证设备不工作时的存储温度，消耗了宝贵的功率资源。

目前，用于有源相控阵中继天线控温的方法主要为：为满足电性能需求天线波导整体包覆聚酰亚胺镀锗膜，反面喷涂S781等白漆。该方式热控措施简单，但吸收率高发射率低，散热能力有限，对外热流及空间环境的适应能力差。

专利文献CN109511253A公开了一种有源相控阵雷达组件散热控温技术，但在该设计中采取的控温措施所需的设备重量大、成本高，影响整体结构布局，存在较大局限性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种有源相控阵中继天线控温装置。

根据本发明提供的一种有源相控阵中继天线控温装置，包括设备群、天线波导、热管以及散热板；

所述散热板安装在所述天线波导的反面并形成容纳空间，所述设备群安装在天线波导的反面并设置在容纳空间中，所述天线波导的反面设置有容纳腔，所述热管安装在容纳腔中；

所述天线波导的正面、反面都喷涂白漆。

优选地，所述天线波导的正面、反面在喷涂白漆前进行喷漆保护。

优选地，所述喷漆保护具体为在喷漆前对所述天线波导中不应喷漆区域进行保护，所述不应喷漆区域包括波导缝隙。

优选地，所述白漆的发射率≥0.9，吸收率≤0.15，在轨吸收率退化≤0.05。

优选地，所述散热板与天线波导的周向边缘连接，其中，所述散热板与天线波导之间填充导热硅脂。

优选地，所述设备群在天线波导开机情况下温度能够保持在0.4～28.7℃，在轨温度能够保持在3.4～25.3℃。

优选地，所述热管采用四根双孔铝氨热管，根据所述容纳腔的尺寸控制所述热管的公差精度。

优选地，所述热管的公差精度为0.05mm。

优选地，所述热管和设备群之间、所述热管和天线波导之间都填充有导热硅橡胶。

优选地，所述散热板采用铝合金材质。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明基于有源相控阵中继天线波导正面喷涂白漆、背阳面增加散热板和凹腔内放置热管等措施，有效抑制了高功率设备群的温度，解决了有源相控阵中继天线在轨温度控制的问题，极大提高散热效率，有效解决天线控温问题，能够适应不同外热流条件下的温度需求，工艺简单，易于实现，成本较低。

2、本发明能够通过热管、散热板以及白漆的组合，整套装置产品均为被动热控措施，不存在系统的启动、终止和失效问题，具有可靠性高、控温效果好的优势。

3、本发明广泛适用于各类单机及结构件表面且能够适应于不同轨道的温度需求，满足有源相控阵中继天线在不同空间环境和内功耗条件下的温度需求，具有较高的适应性，且该结构重量轻，操作简便，具有高适应性、可靠性好、设计灵活的特点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的高功率设备实际试验温度曲线。

图3为本发明一个实施例的高功率设备实际在轨温度曲线。

图中示出：

设备群1 热管3 散热板5

天线波导2 白漆4

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

为了解决现有技术无法适应有源相控阵中继天线在轨温度控制需求，本发明提供了一种有源相控阵中继天线控温装置，尤其适用于外热流和内功耗复杂条件下有源相控阵中继天线的温控。利用本发明，不但达到了良好的热控制效果，而且整套装置可靠性高，适应性强。

如图1所示，包括设备群1、天线波导2、热管3以及散热板5，所述散热板5安装在所述天线波导2的反面并形成容纳空间，所述散热板5安装在天线波导2背阳的方向，所述设备群1安装在天线波导2的反面并设置在容纳空间中，所述天线波导2的反面设置有容纳腔，容纳腔为凹型容纳腔，所述热管3安装在容纳腔中，为增强散热板的效率，所述天线波导2的正面、反面都喷涂白漆4。

具体地，所述天线波导2的正面、反面在喷涂白漆4前进行喷漆保护，所述喷漆保护具体为在喷漆前对所述天线波导2中不应喷漆区域进行保护，所述不应喷漆区域包括波导缝隙，所述喷漆保护的操作为：在喷漆前通过对天线波导2的波导缝隙和其他不应喷漆区域进行实物填充或采用纸胶带粘贴，防止喷漆时漆屑掉落到波导缝隙，影响天线性能。

具体地，所述白漆4的发射率≥0.9，吸收率≤0.15，在轨吸收率退化≤0.05。在一个优选例中，所述白漆4采用高发射率低吸收率KS-ZA白漆，KS-ZA白漆发射率0.92，吸收率0.14，在轨吸收率退化≤0.05，且与基材结合力较好。相比于现有技术中采用S781白漆，其中发射率为0.87，吸收率0.18，在轨吸收率退化一般为0.2～0.3，有更大的发射率，更小的吸收率，有更大的优势。

具体地，所述散热板5与天线波导2的周向边缘连接，其中所述散热板5与天线波导2之间填充导热硅脂，导热硅脂俗称散热膏，导热硅脂以有机硅酮为主要原料，添加耐热、导热性能优异的材料，制成的导热型有机硅脂状复合物，是一种高导热绝缘有机硅材料，具有低油离度(趋向于零)，耐高低温、耐水、臭氧、耐气候老化。

本发明在对某卫星有源相控阵中继天线板间电缆温度进行了试验与在轨温度验证，试验通过加热器和吸波热沉来模拟轨道外热流，有源相控阵中继天线按照实际工作模式工作。图2为高功率设备温度曲线，从试验结果可以看出，高功率设备在有源相控阵中继天线开机情况下试验温度保持在0.4～28.7℃，在轨温度保持在3.4～25.3℃。温度水平满足要求，为天线正常工作提供了保障。

具体地，所述热管3采用四根双孔铝氨热管，双孔铝氨热管中的管道内壁沿周向延伸出多个通道，使整个管道内部空间形成齿轮型空间结构，大大提高了散热效果，在实际应用中，根据所述容纳腔的尺寸控制所述热管3的加工精度，使公差精度为0.05mm。

具体地，所述散热板5采用铝合金材质，具备导热性好、重量轻等特点，在一个优选例中，散热板5采用2㎜厚的铝板，散热板5能够根据需要设计成需要的形状。

具体地，所述热管3和设备群1之间、所述热管3和天线波导2之间都填充有导热硅橡胶，大大增加了导热性质。导热硅橡胶是在硅橡胶的基础上添加了特定的导热填充物所形成的硅胶，例如添加氮化硼，增加了导热硅橡胶的导热系数。

由以上实施例可以得出，本发明的有源相控阵中继天线控温装置具有控温稳定，效果好，适应性好，热控措施也便于实施的特点。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种有源相控阵中继天线控温装置，其特征在于，包括设备群(1)、天线波导(2)、热管(3)以及散热板(5)；

所述散热板(5)安装在所述天线波导(2)的反面并形成容纳空间，所述设备群(1)安装在天线波导(2)的反面并设置在容纳空间中，所述天线波导(2)的反面设置有容纳腔，所述热管(3)安装在容纳腔中；

所述天线波导(2)的正面、反面都喷涂白漆(4)；

所述天线波导(2)的正面、反面在喷涂白漆(4)前进行喷漆保护；

所述白漆(4)的发射率≥0.9，吸收率≤0.15，在轨吸收率退化≤0.05；

所述散热板(5)与天线波导(2)的周向边缘连接，其中，所述散热板(5)与天线波导(2)之间填充导热硅脂；

所述设备群(1)在天线波导(2)开机情况下温度能够保持在0.4～28.7℃，在轨温度能够保持在3.4～25.3℃。

2.根据权利要求1所述的有源相控阵中继天线控温装置，其特征在于，所述喷漆保护具体为在喷漆前对所述天线波导(2)中不应喷漆区域进行保护，所述不应喷漆区域包括波导缝隙。

3.根据权利要求1所述的有源相控阵中继天线控温装置，其特征在于，所述热管(3)采用四根双孔铝氨热管，根据所述容纳腔的尺寸控制所述热管(3)的公差精度。

4.根据权利要求3所述的有源相控阵中继天线控温装置，其特征在于，所述热管(3)的公差精度为0.05mm。

5.根据权利要求1所述的有源相控阵中继天线控温装置，其特征在于，所述热管(3)和设备群(1)之间、所述热管(3)和天线波导(2)之间都填充有导热硅橡胶。

6.根据权利要求1所述的有源相控阵中继天线控温装置，其特征在于，所述散热板(5)采用铝合金材质。

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