一種輕型多功能雷達(dá)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

陳興 謝眾 陳東星

摘要：介紹了一種輕型多功能雷達(dá)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，分析了各部分的系統(tǒng)組成，進(jìn)行了熱仿真設(shè)計，指出了系統(tǒng)存在的技術(shù)難點。所做研究對輕型多功能雷達(dá)的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化有一定借鑒作用。

關(guān)鍵詞：輕型；熱仿真；性能

1.系統(tǒng)組成

雷達(dá)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由天線綜合單元、操控單元、電站及附件單元、隨機(jī)備附件等組成。工作方式如圖1所示：

雷達(dá)結(jié)構(gòu)采用積木化模塊形式，單個模塊最大重量控制不超過25kg，每個模塊相應(yīng)部位均設(shè)有供搬運使用的提手，模塊連接均采用鎖緊可靠拆卸方便的形式，整個雷達(dá)可由3名戰(zhàn)士背負(fù)或攜行機(jī)動。

雷達(dá)從結(jié)構(gòu)上分成：

a.天線綜合單元（含T/R組件、波導(dǎo)、發(fā)射前級、分配合成器、天線支座等），重約25kg；

b.操控單元（含終端、接收、信號處理、數(shù)據(jù)處理等），重約19kg；

c.電站附件單元：重約21kg；

2.天線綜合單元

天線采取頻相掃窄邊波導(dǎo)縫隙陣列形式。天線陣面由64根縫隙波導(dǎo)（單根寬10mm）并排、16個“T/R組件” 及64個“負(fù)載”組成；天線陣面上有用蜂窩夾層材料制作的天線罩；縫隙波導(dǎo)與T/R組件之間的連接用同軸轉(zhuǎn)換及SMA-SMP轉(zhuǎn)接器以硬連接形式連接。在天線背面以軟連接形式依次布置：1個“環(huán)形器”、1組分配合成器、1組驅(qū)動板、一組發(fā)射前級等。

天線骨架及支座采用碳纖維復(fù)合材料，密度為1.6g/cm3，比常用的鋁合金材料輕40%左右，且強(qiáng)度好、耐腐蝕、壽命長，可充分滿足天線的便攜式要求。

3.熱仿真設(shè)計

天線TR組件計算單個組件發(fā)熱量：15W；T/R下方肋片為主要散熱途徑；所選風(fēng)扇體積流量：0.016m3/s，左右設(shè)置2個風(fēng)扇，中間設(shè)置進(jìn)風(fēng)口，所建散熱模型如圖2所示。

通過Icepack軟件仿真出的結(jié)果如圖3所示。

從圖中可看出：環(huán)境溫度為50°時，T/R組件最高工作溫度為75.3°，滿足組件正常可靠工作的要求；T/R組件之間最大溫度差為6°，滿足組件工作時的相位一致性要求。

仿真結(jié)果可初步驗證T/R組件散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的可行性。

4.俯仰回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

天線旋轉(zhuǎn)和俯仰采用手動形式，其中俯仰機(jī)構(gòu)采用滑桿套筒導(dǎo)向形式，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用微型回轉(zhuǎn)支撐形式，機(jī)構(gòu)可與天線之間快速拆開。

5.其他問題

5.1 總重量分配

與總要求相比，方案總重量超出16kg，即雷達(dá)系統(tǒng)總重達(dá)到81kg，在滿足雷達(dá)主要使用功能的情況下，采用可拆解結(jié)構(gòu)，使三名操作手?jǐn)y行重量為27 kg/人，可以滿足單兵背負(fù)重量標(biāo)準(zhǔn)的要求。

5.2 整機(jī)架設(shè)/撤收

主要工作內(nèi)容和步驟：

雷達(dá)系統(tǒng)編配為三人。一號操作手為雷達(dá)主操作手，負(fù)責(zé)雷達(dá)的操作控制；

二號操作手為雷達(dá)副操作手，協(xié)助主操作手及配套設(shè)備的操作；三號操作手負(fù)責(zé)油機(jī)的操作。

6.結(jié)語

本文詳細(xì)介紹了一種輕型多功能雷達(dá)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過熱設(shè)計軟件對組件的散熱進(jìn)行仿真，為雷達(dá)提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：武漢濱湖電子有限責(zé)任公司）