某相控阵雷达液冷流量分配系统研究

　　引 言

　　随着现代电子技术的飞速发展，军用相控阵雷达表现出了两个显著的特征: 热流密度持续增加，液冷技术正得到越来越广泛的应用; 结构形式逐步由集中式向分布式过渡，由此带来的多支路流量分配正成为液冷系统研制的一个重要问题。目前，介绍相控阵雷达液冷技术的文献较多，但是对液冷系统的流量分配技术详细论述的文献较少，本文结合某相控阵雷达液冷系统的研制对分布式液冷系统的流量分配问题进行了重点论述，特别是对流量分配的试验测试过程进行了详细说明。

　　1 流量分配要求

　　某相控阵雷达采用模块化分布式设计，阵面长约3. 2 m，由 4 列液冷数字阵列模块( DAM) 组成，高约 0. 6 m，包含8行数字阵列模块。另外，每8个DAM组件由1个液冷电源模块供电，因此流量分配支路共36 路。阵面较大的长度、狭小的空间及分布式的布置方式增加了流量分配网络的组织难度，且 DAM 具有较高的流量一致性要求，其主要的技术指标如下:

　　1) 设计系统总流量: 约 3 m3/ h;

　　2) 介质工作流阻: ≤0. 4 MPa;

　　3) 系统总支路数: 36 路，其中 DAM 32 路，电源模块 4 路;

　　4) 流量分配要求: DAM 名义流量约为 1. 25 L / min，电源模块名义流量约为 2. 5 L/min( 总流量为 3 m3/ h时) ;

　　5) 分配一致性要求: DAM 流量相互偏差不超过± 10% ;

　　6) 流量匹配要求: DAM 组件约占总流量的 80%～ 85% ，电源流量约占 15% ～ 20% 。

　　2 流量分配系统设计

　　由于本系统天线阵面长约3. 2 m，DAM采用8行4 列的分布式设计，因此在流量分配系统设计时为了便于结构布置，采用两级分配方式。第一级按 1 分 4将冷水机组送来的冷却工质分配到天线阵面的 4 列子阵上，然后每列再按 1 分 9 将冷却工质送入 8 个 DAM组件和 1 个电源，分配原理见图 1。

　　流量分配的关键在于匹配控制好整个分配系统的流阻，特别是要控制好管网和各液冷模块之间的流阻关系。具体设计时，通过控制管网内冷却液的流速、减小管路畸变等方式尽量减小管网的流阻，并适度控制液冷模块的流阻，不宜过度减小其流阻，以增大液冷模块与管网流阻之间的比值，有利于提高各支路流量分配的一致性，降低流量分配的难度。此外，各液冷模块支路出口处还设置了孔板调节装置，在整体管网设计无法保证分配精度要求时，可通过孔板精确调节各支路的流阻，从而实现流量的精确分配。

　　3 试验测试

　　3. 1 试验方法

　　流量分配试验的最终目的是通过试验调试使系统流量分配满足要求，因此各支路的流量是必须知晓的一个重要参数。传统的流量测试方法主要有直接在支路串入流量计的直接测量法和采用非接触式的超声波测试法等，在本系统中它们均具有比较明显的弊端: 对于流量计直接测试法，串入流量计会对系统的流阻特性造成较大的影响，使测试状态与实际使用状态不一致; 而对于超声波间接测试法，因支路数量多，同时实时在线测量代价大，若分别测量则效率低、人为误差大。本试验中采用的方法为测试流阻反推流量，即测量流阻只需在冷板进出口管路上打一个很小的静压测孔即可，对系统流阻特性的影响可忽略不计，可最大程度地保证测试的真实性。测量原理图如图 2 所示。