羅鈞+伍懷琪

摘要：發(fā)射機(jī)在雷達(dá)中的作用不容小覷，因其功率密度相對較大，所以對其也提出了更高的要求，以保證具備良好的散熱功能?；诖?，文章將雷達(dá)發(fā)射機(jī)作為重點(diǎn)研究對象，闡述具體的冷卻方法，并提出優(yōu)化熱設(shè)計(jì)的有效策略，希望有所幫助。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)發(fā)射機(jī)；冷卻；熱設(shè)計(jì)；優(yōu)化；分析

基于社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為科技進(jìn)步提供了必要的保障，微電子技術(shù)產(chǎn)生并取得了理想的成績。而電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)也隨之進(jìn)入到人們的視野當(dāng)中，備受關(guān)注。在雷達(dá)發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)始終遵循具有基本設(shè)計(jì)原則。而要想全面優(yōu)化雷達(dá)發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)，就一定要高度重視其冷卻與熱設(shè)計(jì)的重要性。

一、雷達(dá)發(fā)射機(jī)冷卻方法

在雷達(dá)發(fā)射機(jī)方面，選擇冷卻方法方面需要充分考慮多種因素，特別是設(shè)備整體能耗、熱流密度與元器件運(yùn)行時(shí)容許的溫度升高范圍等等。與此同時(shí)，雷達(dá)發(fā)射機(jī)冷卻的方法必須要提供散熱所需的表面積以及體積[1]。站在整體角度展開分析，在選擇電子設(shè)備冷卻方法方面，應(yīng)注重兩方面內(nèi)容：1）設(shè)備自身熱損耗的功率；2）設(shè)備集中的實(shí)際情況。一般來講，應(yīng)將電子設(shè)備熱流密度作為重要的參考，才能夠確保所選擇的冷卻方法科學(xué)合理。

實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，也必須對物體溫升的狀況以及散熱的能力予以全面衡量。其中，物體溫度升高與散熱能力間構(gòu)成了正相關(guān)的關(guān)系，所以在設(shè)計(jì)方面，一定要科學(xué)合理地修正熱流密度數(shù)值。其中，液體冷卻主要是對液體比熱容以及導(dǎo)熱系數(shù)予以運(yùn)用，相較于其他的物態(tài)要更大，所以也被當(dāng)做最佳儲熱介質(zhì)，借助液體將散熱對象的熱量帶走。蒸發(fā)冷卻的方式主要是借助水蒸發(fā)的吸熱原理，最終實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)散熱的目標(biāo)。

二、雷達(dá)發(fā)射機(jī)熱設(shè)計(jì)基本原則

在雷達(dá)發(fā)射機(jī)熱設(shè)計(jì)方面，最重要的原則就是要盡可能減少熱傳導(dǎo)熱阻通路。熱設(shè)計(jì)的目的就是確保所設(shè)計(jì)的冷卻方案與系統(tǒng)實(shí)際需求相適應(yīng)，并且在熱源和散熱環(huán)境之間合理地選擇最低熱阻的熱傳輸路徑，在散熱系統(tǒng)有效性增強(qiáng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高電子系統(tǒng)可靠性[2]。由此可見，在雷達(dá)發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)中，散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)發(fā)揮著重要的作用。所以，必須與設(shè)備實(shí)際情況相結(jié)合，嚴(yán)格遵循以下設(shè)計(jì)基本原則：

第一，冷卻系統(tǒng)冷卻性能應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，確保雷達(dá)發(fā)射機(jī)的內(nèi)部電子元件可以充分冷卻，并且在特定溫度條件下處于正常運(yùn)行狀態(tài)；

第二，冷卻系統(tǒng)可靠性要高，并且與冷卻系統(tǒng)可靠性要求相吻合。與此同時(shí)，冷卻系統(tǒng)需要事先考慮在雷達(dá)發(fā)射機(jī)散熱系統(tǒng)部分損壞亦或是發(fā)生故障時(shí)，仍然可以在較差環(huán)境當(dāng)中繼續(xù)運(yùn)行；

第三，冷卻系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性要滿足要求，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)方面要預(yù)留出特定余量，以免在實(shí)際應(yīng)用過程中使用不合理亦或是灰塵與污垢較多引發(fā)流體阻力，對系統(tǒng)自身的散熱能力產(chǎn)生負(fù)面影響；

第四，冷卻系統(tǒng)維護(hù)性應(yīng)理想，便于有效地操作與維修；

第五，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須要保證安全；

第六，冷卻系統(tǒng)的性價(jià)比要具有一定的優(yōu)勢，能夠與經(jīng)濟(jì)性需求相適應(yīng)。

三、優(yōu)化雷達(dá)發(fā)射熱設(shè)計(jì)的路徑

現(xiàn)階段，在雷達(dá)發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)方面仍存在諸多不足之處，較為突出的就是熱電制冷不具備經(jīng)濟(jì)性，且能效比不高，直接影響了實(shí)際的使用效果。在這種情況下，必須全面優(yōu)化雷達(dá)發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)工作[3]。

（一）同步開展熱設(shè)計(jì)和電設(shè)計(jì)工作

通常來講，在電路布局方面分析，需要以電訊角度為出發(fā)點(diǎn)，即電路之間的互相干擾和走線的規(guī)范化等等。目前階段，在雷達(dá)熱設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，始終會優(yōu)先開展電訊設(shè)計(jì)，隨后落實(shí)熱設(shè)計(jì)，而這同樣也彰顯出以電路特性為核心的工作思路。選擇使用這種設(shè)計(jì)方法，風(fēng)道和冷板流道的布局就存在一定的難度，所以，針對雷達(dá)發(fā)射機(jī)的熱設(shè)計(jì)問題，必須要對電訊以及熱設(shè)計(jì)間存在的關(guān)系予以靈活處理，盡量同時(shí)開展熱設(shè)計(jì)和電設(shè)計(jì)的工作。其中，在熱設(shè)計(jì)方面，可以將前端熱設(shè)計(jì)思想引入其中，以產(chǎn)品預(yù)研以及開發(fā)為基礎(chǔ)，有效地解決雷達(dá)發(fā)射機(jī)熱設(shè)計(jì)方面存在的問題，并進(jìn)一步分析和研討熱設(shè)計(jì)方案的可行性，確保機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)熱設(shè)計(jì)方案的全面優(yōu)化[4]。在將前端熱設(shè)計(jì)思想融入其中的基礎(chǔ)上，使得熱設(shè)計(jì)和電設(shè)計(jì)能夠保持同步，對于雷達(dá)發(fā)射機(jī)的熱設(shè)計(jì)優(yōu)化具有積極的影響。

（二）細(xì)化熱設(shè)計(jì)層次

現(xiàn)階段，雷達(dá)電子發(fā)射機(jī)在熱設(shè)計(jì)方面最主要的模式就是系統(tǒng)級的熱設(shè)計(jì)，全面衡量功率器件發(fā)熱總功率散熱，以有效地規(guī)避其超過設(shè)計(jì)數(shù)值。另外，要有效利用空調(diào)控制環(huán)境的溫度，確保元器件選擇的合理性。在系統(tǒng)級熱設(shè)計(jì)方面，應(yīng)向外部直接傳輸設(shè)備運(yùn)行過程中所形成的總熱量，以保證部分組件以及原件可以在容許的溫度范圍之內(nèi)正常運(yùn)行。為了全面優(yōu)化熱設(shè)計(jì)，就一定要細(xì)化其層次，盡可能減少傳熱熱阻。其中，在降低傳熱熱阻方面，一般可以采取兩種措施：一方面，嚴(yán)格控制電子元器件，亦或是嚴(yán)格控制設(shè)備整體的外熱阻，借助封裝級的熱設(shè)計(jì)路徑；另一方面，要合理地控制電子元器件節(jié)點(diǎn)的溫度，以保證其能夠在容許范圍之內(nèi)正常地運(yùn)行[5]。

（三）靈活運(yùn)用新型技術(shù)

伴隨電子元件功率密度的不斷提高，將熱管技術(shù)與微通道技術(shù)等全新冷卻技術(shù)應(yīng)用在雷達(dá)當(dāng)中，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)雷達(dá)發(fā)射機(jī)自身冷卻的效果。熱管本身屬于高效傳熱的元件，自身優(yōu)勢相對明顯，可以在保證系統(tǒng)本身散熱能力增強(qiáng)的同時(shí)降低散熱系統(tǒng)體積，而且可以更好地抵御惡劣的環(huán)境，因而熱管技術(shù)在雷達(dá)散熱方面的應(yīng)用潛力相對較大。通常情況下，電子設(shè)備冷卻系統(tǒng)會選擇使用普通水冷系統(tǒng)，但由于雷達(dá)發(fā)射機(jī)本身的發(fā)熱密度相對較大，若對普通水冷冷板使用很難與雷達(dá)發(fā)射機(jī)散熱需求相適應(yīng)，所以最好使用冷管冷板，能夠取得理想的效果。所謂的微通道技術(shù)，主要是借助不同方向的異性刻蝕，在定向硅片中形成微尺寸通道，借助蒸發(fā)亦或是直接方式能夠?qū)⒔?jīng)過微通道液體當(dāng)中的熱量帶走。為此，在雷達(dá)發(fā)射機(jī)熱設(shè)計(jì)方面，也可以將微通道換熱技術(shù)應(yīng)用在固態(tài)器件當(dāng)中。通過該技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)單個(gè)器件的冷卻目標(biāo)，對電子器件溫度予以控制，所以在雷達(dá)固態(tài)器件中具有一定的適用性。

結(jié)束語：

綜上所述，當(dāng)前雷達(dá)發(fā)射機(jī)散熱系統(tǒng)在設(shè)計(jì)方面仍存在一定的問題，所以熱設(shè)計(jì)過程中也一定要遵循散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則，增強(qiáng)熱設(shè)計(jì)方案本身的可靠性，不斷增強(qiáng)環(huán)境的適應(yīng)力。保證電訊與散熱設(shè)計(jì)同步開展，細(xì)化散熱層析工作，以保證傳熱熱阻的下降。借助全新的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)發(fā)射機(jī)冷卻效果的不斷提升。只有全面貫徹落實(shí)雷達(dá)發(fā)射機(jī)熱設(shè)計(jì)工作，才能夠?qū)崿F(xiàn)其冷卻與熱設(shè)計(jì)的全面優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]程寶山，劉宇，郭曉陽等.雷達(dá)發(fā)射機(jī)的冷卻及熱設(shè)計(jì)優(yōu)化分析[J].信息通信，2015（6）：275-275.

[2]袁湘輝.雷達(dá)發(fā)射機(jī)的冷卻及熱設(shè)計(jì)優(yōu)化分析[J].通信電源技術(shù)，2017，34（1）：73-74，84.

[3]鄧建國，郝青鵬.雷達(dá)發(fā)射機(jī)的冷卻及熱設(shè)計(jì)優(yōu)化分析[J].通訊世界，2017（4）：277-278.

[4]邵奎武，王恒海，張梁娟等.某直升機(jī)警戒雷達(dá)發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].電子機(jī)械工程，2012，28（5）：32-36.

[5]李康，邵奎武，王恒海等.小型化機(jī)載指令發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].電子機(jī)械工程，2012，28（3）：20-23，35.

簡介：羅鈞，男 （1977.4--）四川達(dá)州人，助理工程師，本科，研究方向：火控雷達(dá)發(fā)射機(jī)。

二作伍懷琪，男（1982.2——），四川資陽人，工程師，本科，研究方向：火控雷達(dá)頻率綜合器。