固态有源相控阵面热设计研究

论文摘要

现阶段国内外先进的相控阵雷达均采用了有源相控阵天线,但有源相控阵面内安装有数量庞大的固态有源收发组件(T/R组件)、电源等设备,使其具有组装密度高,热功率密度高等特点。T/R组件作为相控阵天线的核心器件,对温度的要求很高。高效、可靠的散热技术一直是相控阵雷达研制过程的关键技术之一。本文针对某固态有源相控阵天线的散热问题进行了分析研究。结合相关基础理论知识,首先根据相控阵面的热流密度提出强迫风冷设计方案,利用计算机仿真技术对不同流道参数、散热器参数和冷却气体流速下的阵面温度和流体压力进行了分析,研究各参数对阵面温度的影响,得到强迫风冷下的优化参数,然后对模型进行风冷试验。得出以下结论:强迫风冷虽然能满足壳温小于≤70℃的要求,但其阵面的热稳定性较差。在此之上提出了第二种冷却方案——液体冷却,并对其进行换热计算,设计试验用水路系统;加工生产了试验用冷板等设备,进行了试验验证,最终技术指标全部得到满足。论文对两种方案进行详细对比,深入探讨了两种方案的优缺点。确定液体冷却方案为最优方案。在文章的最后,对本文的工作进行了总结,并对后续的工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题意义
• 1.2 本文主要研究内容和完成的工作
• 1.2.1 本文主要研究的内容
• 1.2.2 技术难点及预期目标
• 1.2.3 本文主要完成的工作
• 第二章 某型相控阵天线热设计需求
• 2.1 功能要求
• 2.2 热设计要求
• 2.2.1 结构要求
• 2.2.2 温度要求
• 第三章 强迫风冷
• 3.1 强迫风冷方案描述
• 3.2 数值仿真计算
• 3.2.1 I-DEAS 软件介绍
• 3.2.2 数值仿真的主要内容
• 3.2.3 模型建立与简化
• 3.2.4 模型分析
• 3.2.5 计算结果及分析
• 3.3 实验验证
• 3.3.1 模拟实验方案
• 3.3.2 实验结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 液体冷却
• 4.1 液体冷却方案描述
• 4.1.1 液体冷却简介
• 4.1.2 液体冷却的关键技术
• 4.1.3 冷却液的选择
• 4.1.4 液冷系统的组成
• 4.2 冷板的设计与换热计算
• 4.2.1 冷板的设计
• 4.2.2 换热计算
• 4.3 实验验证
• 4.3.1 模拟实验方案
• 4.3.2 实验结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结
• 5.1 两种方案的对比
• 5.2 总结
• 5.3 展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果