一種機(jī)載緊湊式液冷單元的研究*

王 健

(南京電子技術(shù)研究所， 江蘇 南京 210039)

引 言

有源相控陣?yán)走_(dá)開辟了機(jī)載火控雷達(dá)的新時(shí)代，較傳統(tǒng)的機(jī)械掃描雷達(dá)，其目標(biāo)探測性能、目標(biāo)容量、可靠性等多項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)大幅提升。以美國F-18飛機(jī)使用的有源相控陣APG-79火控雷達(dá)為例，與機(jī)械掃描雷達(dá)APG-73相比，對空中目標(biāo)的探測距離前者為后者的3倍，探測和跟蹤的目標(biāo)數(shù)量為2倍, 作戰(zhàn)性能大幅提升[1]。因此，為適應(yīng)未來空戰(zhàn)的需求，為三代戰(zhàn)機(jī)改換裝更加先進(jìn)的有源相控陣?yán)走_(dá)，成為世界上很多國家非常迫切的現(xiàn)實(shí)需求[2]。

三代飛機(jī)使用的機(jī)械掃描雷達(dá)，功率密度低，普遍采用風(fēng)冷散熱形式。而有源相控陣?yán)走_(dá)的功率密度大幅提升，熱流密度達(dá)到20 W/cm2以上，采用液冷是解決雷達(dá)散熱問題的最有效方式，世界各國裝備的機(jī)載有源相控陣?yán)走_(dá)均采用液冷形式[3]。如美國F16A/B戰(zhàn)機(jī)在升級成F16C/D(Block60)后，使用的APG-80有源相控陣?yán)走_(dá)就采用了液冷散熱形式[4]。

火控雷達(dá)安裝在飛機(jī)的機(jī)頭位置，空間狹小，重量受限，對設(shè)備體積、重量提出了苛刻要求。美國Meggitt Defense System公司研制過一款機(jī)載全鋁鑄造液冷單元用于激光設(shè)備的散熱[5]，但換熱量小、供液流量和壓力低，無法用于功率量級較大的相控陣?yán)走_(dá)。國內(nèi)也研制過類似的機(jī)載液冷系統(tǒng)和液冷單元[6-7]，但集成度低，未經(jīng)環(huán)境試驗(yàn)和試飛驗(yàn)證。因此，研制一種集成度高、結(jié)構(gòu)緊湊、換熱效率高的液冷單元，實(shí)現(xiàn)原位換裝，是三代飛機(jī)換裝有源相控陣?yán)走_(dá)的關(guān)鍵技術(shù)途徑之一。

1 設(shè)計(jì)需求

針對上述需求和困難，本文開展了集成化、緊湊式、高效液冷單元的研究。……