一種一體化設計的星載相控陣和微通道冷板制造技術

本發明專利技術涉及一種一體化設計的星載相控陣和微通道冷板，所述星載相控陣包括T/R組件和天線組件，所述微通道冷板包括緊貼且固定的上蓋板和下蓋板，所述上蓋板和下蓋板之間設有工質流道，所述下蓋板的底部與T/R組件直接接觸，所述上蓋板的頂部安裝有天線組件。本發明專利技術具有重量輕、結構簡單、便于拆卸、換熱效率高、流量可控，使用靈活等特點。

An integrated design of onboard phased array and microchannel cold plate

The invention relates to an integrated design of a satellite phased array and a microchannel cold plate. The satellite phased array comprises a T / R component and an antenna component. The microchannel cold plate comprises a close and fixed upper cover plate and a lower cover plate. A working fluid channel is arranged between the upper cover plate and the lower cover plate. The bottom of the lower cover plate is in direct contact with the T / R component. The top of the upper cover plate is equipped with an antenna component \u3002 The invention has the advantages of light weight, simple structure, easy disassembly, high heat exchange efficiency, controllable flow, flexible use, etc.

【技術實現步驟摘要】
一種一體化設計的星載相控陣和微通道冷板
本專利技術涉及航空
，具體涉及一種一體化設計的星載相控陣和微通道冷板。
技術介紹
大功率星載相控陣部分主要包括數目眾多的星載相控陣T/R組件和星載相控陣天線陣列，相控陣熱耗主要在每個T/R組件的元器件上，總體形成一個規模巨大的多熱源矩陣，隨著航天技術的不斷發展，相控陣天線熱耗已上升至千瓦兩級甚至更高，其單機尺寸也在發展過程中逐漸小型化，單機功率密度及整機熱耗不斷增大。且組件中高功率放大器等電子元器件對溫度敏感，陣面溫度分布不均會導致T/R組件的相位不一致，從而影響相控陣性能，因此熱設計時相控陣設計的關鍵問題。目前應用于星載相控陣的散熱方式主要有單相流體回路散熱系統冷卻和熱管傳熱兩種。上述單向流體回路散熱方式通常采用熱管加流體回路冷板的串聯方式進行散熱，該方式的散熱方法需要采用熱管將單機熱源集中值至熱交換面，通過在熱交換面布置流體回路冷板將熱量傳導至散熱面完成散熱。使用該方式進行散熱需要使用熱管將熱量集中，這對單機熱控設計提出了一定的需求，增加單機的設計復雜性，且對于熱流密度較大的場合不適用使用熱管進行傳熱。此外，由于需要增加冷板進行熱量收集、傳遞，對重量、資源消耗過大。使用熱管串聯的方式進行散熱與上述方式相同，采用單機內置熱管將熱量收集后使用熱管傳導至散熱面。該種散熱方式由于多層熱阻的疊加，不適用于大功率器件的散熱。此外，由于航天器發展趨勢的限制，受限于星內安裝尺寸、熱管轉彎半徑、熱管無法在軌展開以及衛星本體尺寸散熱面的限制，該種散熱方法的已經不能夠完全滿足現階段星載大功率相控陣單機的散熱需求。隨著近些年航天技術的飛速發展，星載相控陣單機熱耗以及功率密度不斷增加，傳統的散熱方式已經不能滿足現階段的需求。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供換熱效率高的一體化設計的星載相控陣和微通道冷板。為了實現本專利技術之目的，本申請提供以下技術方案。在第一方面中，本申請提供一種一體化設計的星載相控陣和微通道冷板，所述星載相控陣包括T/R組件和天線組件，所述微通道冷板包括緊貼且固定的上蓋板和下蓋板，所述上蓋板和下蓋板之間設有工質流道，所述下蓋板的底部與T/R組件直接接觸，所述上蓋板的頂部安裝有天線組件。在第一方面的一種實施方式中，所述工質流道包括垂直于上蓋板和下蓋板接觸面的進口及出口、平行于上蓋板和下蓋板接觸面的流體通道，所述流體通道的一端與進口連接，另一端與出口連接，所述下蓋板的頂面設有槽道，所述槽道的頂部被上蓋板的底面覆蓋并共同形成所述流體通道。在第一方面的一種實施方式中，所述流體通道呈之字形分布，且在轉折處設有擾流塊。在第一方面的一種實施方式中，所述上蓋板和下蓋板上設有貫穿的T/R組件安裝沉孔、連接電纜安裝通孔，所述T/R組件安裝沉孔用于固定T/R組件和微通道冷板，所述連接電纜安裝通孔用于放置電纜，所述電纜用于連接T/R組件和天線組件，所述上蓋板設有用于安裝天線組件的螺紋孔。在第一方面的一種實施方式中，所述T/R組件安裝沉孔、連接電纜安裝通孔以及螺紋孔與流體通道的距離≥3mm。在第一方面的一種實施方式中，所述上蓋板和下蓋板通過釬焊的方式固定。在第一方面的一種實施方式中，所述下蓋板設有減重槽。在第一方面的一種實施方式中，所述下蓋板和T/R組件之間填充有導熱材料。在第一方面的一種實施方式中，所述微通道冷板設有主動熱控制組件，所述主動熱控制組件用于加熱所述工質流道內的工質。在第一方面的一種實施方式中，所述下蓋板的底部設有加固支撐桿，所述加固支撐桿垂直于下蓋板的底面，且在安裝時，所述加固支撐桿插入T/R組件內。與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：(1)本專利技術的冷板和熱源直接接觸，不需要二次傳熱，換熱效率高，換熱量大；(2)將T/R組件、天線組件以及冷板進行一體化設計，能夠減輕整體的質量和體積；(3)結構簡單、便于拆卸，且工質漏率低、壽命長、可靠性高，適用于航天器。附圖說明圖1為本專利技術冷板的整體結構示意圖；圖2為本專利技術冷板的俯視結構示意圖；圖3為本專利技術冷板的內部管道及部件安裝示意圖；圖4為本專利技術上蓋板和下蓋板接觸面的結構示意圖。在附圖中，1為上蓋板，2為下蓋板，3為T/R組件安裝沉孔，4為螺紋孔，5為連接電纜安裝通孔，6為工質流道，7為加固支撐桿，8為入口，9為流體通道，10為擾流塊，11為出口，12為減重槽，13為主動熱控制組件，14為T/R組件，15為天線組件。具體實施方式除非另作定義，在本說明書和權利要求書中使用的技術術語或者科學術語應當為本專利技術所屬
內具有一般技能的人士所理解的通常意義。本文中列舉的所有的從最低值到最高值之間的數值，是指當最低值和最高值之間相差兩個單位以上時，最低值與最高值之間以一個單位為增量得到的所有數值。以下將結合附圖描述本專利技術的具體實施方式，需要指出的是，在這些實施方式的具體描述過程中，為了進行簡明扼要的描述，本說明書不可能對實際的實施方式的所有特征均作詳盡的描述。在不偏離本專利技術的精神和范圍的情況下，本領域技術人員可以對本專利技術的實施方式進行修改和替換，所得實施方式也在本專利技術的保護范圍之內。隨著近些年航天技術的飛速發展，星載相控陣單機熱耗以及功率密度不斷增加，傳統的散熱方式已經不能滿足現階段的需求。因此，在單相流體回路散熱技術的基礎上提出一種回路冷板與相控陣基板一體化的設計方法，該方法對相控陣組件安裝基板進行流道以及結構設計，在不增加額外冷板以及管路的情況下，利用安裝基板作為工質散熱流道對單機進行散熱，該方法熱量傳遞過程中熱阻小，結構可靠、力學性能好，對整星熱控、結構以及減重都有良好的效果。在一種具體實施方式中，本申請提供一種一體化設計的星載相控陣和微通道冷板，所述星載相控陣包括T/R組件和天線組件，其中相控陣熱耗主要在每個T/R組件的元器件上，總體形成一個規模巨大的多熱源矩陣；所述微通道冷板包括緊貼且固定的上蓋板和下蓋板，所述上蓋板和下蓋板之間設有工質流道，所述下蓋板的底部與T/R組件直接接觸，所述上蓋板的頂部安裝有天線組件。本專利技術所述的一體化設計，主要體現在以下兩方面：微通道冷板一方面作為星載相控陣的承力結構板，一側安裝星載相控陣T/R組件，另一側安裝星載相控陣天線陣列；另一方面，相控陣發熱模塊的巨大熱量通過導熱傳遞到微通道冷板上，微通道冷板內部的冷卻流體工質通過流動將熱量帶走，從而維持相控陣的溫度在要求范圍內并改善其溫度均勻性，使之能夠正常工作。本申請結構緊湊，且微通道冷板和熱源直接接觸，不需要二次傳熱，換熱效率高，換熱量大。在一種具體實施方式中，所述工質流道包括垂直于上蓋板和下蓋板接觸面的進口及出口、平行于上蓋板和下蓋板接觸面的流體通道，所述流體通道的一端與進口連接，另一端與出口連接，所述下蓋板的頂面設有槽道，所述槽道的頂部被上蓋板的底面覆蓋并共同形成所述流體通道。在一種具體實施本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種一體化設計的星載相控陣和微通道冷板，所述星載相控陣包括T/R組件和天線組件，其特征在于，所述微通道冷板包括緊貼且固定的上蓋板和下蓋板，所述上蓋板和下蓋板之間設有工質流道，所述下蓋板的底部與T/R組件直接接觸，所述上蓋板的頂部安裝有天線組件。/n

【技術特征摘要】
1.一種一體化設計的星載相控陣和微通道冷板，所述星載相控陣包括T/R組件和天線組件，其特征在于，所述微通道冷板包括緊貼且固定的上蓋板和下蓋板，所述上蓋板和下蓋板之間設有工質流道，所述下蓋板的底部與T/R組件直接接觸，所述上蓋板的頂部安裝有天線組件。


2.如權利要求1所述的一體化設計的星載相控陣和微通道冷板，其特征在于，所述工質流道包括垂直于上蓋板和下蓋板接觸面的進口及出口、平行于上蓋板和下蓋板接觸面的流體通道，所述流體通道的一端與進口連接，另一端與出口連接，所述下蓋板的頂面設有槽道，所述槽道的頂部被上蓋板的底面覆蓋并共同形成所述流體通道。


3.如權利要求2所述的一體化設計的星載相控陣和微通道冷板，其特征在于，所述流體通道呈之字形分布，且在轉折處設有擾流塊。


4.如權利要求2所述的一體化設計的星載相控陣和微通道冷板，其特征在于，所述上蓋板和下蓋板上設有貫穿的T/R組件安裝沉孔、連接電纜安裝通孔，所述T/R組件安裝沉孔用于固定T/R組件和微通道冷板，所述連接電纜安裝通孔用于放置電纜，所述電纜用于連接T/R組件和...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬二瑞，蔣桂忠，林士峰，蔣國偉，許紅陽，任烜，張筱嫻，張磊，
申請(專利權)人：中國科學院微小衛星創新研究院，上海微小衛星工程中心，
類型：發明
國別省市：上海;31