浅析地面雷达电子方舱热设计

【摘要】对方舱系统舱内热环境进行分析，说明在方舱总体设计的布局方式下，舱内热环境能否满足电子设备通风冷却要求，同时兼顾操作人员的热舒适性，对结构总体设计能够发挥较好的理论支撑与指导作用。

【关键词】电子方舱；热设计；环境

一、引言

当代信息化战争中，车载信息方舱是战场指挥控制中的关键信息节点。方舱内集成有任务系统的大量电子设备，同时任务期间需要人员长时间在方舱密闭环境中工作。在有限空间内，大功率电子设备生成的热量，一方面容易导致设备失效，系统崩溃；另一方面，影响操作人员的热舒适性，关系任务的执行效率。因此，在总体设计的方案阶段，通过计算机仿真模拟出舱内的热环境，预先考量相关指标是否满足要求，可以保证系统的整体功效，避免工程实施后出现较大问题。

二、方舱环境参数

1.工程技术基本条件

假定方舱内部空间温度场分布均匀，即舱内各点空气等温，方舱内壁表面温度等温，且与舱内空气温度一致；

假定方舱四周壁传热均匀，顶、底及四周壁导热系数一致；

假定方舱外表面温度均匀，方舱外表面温度与周围大气一致。

2.方舱主要参数

本文按照大板方舱进行分析计算，已知大板方舱舱体总导热系数为1.5W/（㎡×℃）

舱内环境温度：T1=25℃（按GB5701-85，适宜温度24～28℃）

舱外环境温度：T2=50℃

方舱内外温差：ΔT=T1-T2=25℃

三、方舱热负荷计算

方舱的热负荷主要有电子设备的热耗散功率，太阳辐射热，操作人员的散热，照明、排风扇等设备的热功耗，新鲜空气及门、窗、孔隙的传热等，其中电子设备的发热时舱内热负荷最主要的来源。方舱环控系统由空调、轴流风机组成。文中主要探讨初定的总体设计方案中，方舱内部热环境能否较好的满足设备通风散热，同时有利于人员的操作。热负荷的计算要按照系统工作环境要求中的最恶劣情况，确定计算中应选取的舱内外空气温差ΔT=25℃

热负荷计算公式为：

PL=P1+P2+P3+P4+P5+P6

其中PL为制冷总负荷，P1为舱体内外温差传热，P2为太阳辐射热量，P3为舱体内电子设备散热，P4为操作员人体散热，P5为空气更新，新风负荷，P6为窗口孔口缝隙等传入的热量。

各量计算公式如下：

（1）舱体内外温差传热：

P1=K×A×ΔT，其中K为传热系数，一般取K=1.5W/（㎡×℃），A为工作舱内表面积，ΔT为舱体内外空气温差。

（2）太阳辐射热量

P2=0.047λ×K×Ss×Es×As，其中λ为遮阳系数，一般为0.65，K为传热系数，Ss为被照射面积，一般取工作舱内表面积A的一半（顶，一侧面，一端面，共三面），Es为辐射强度，一般取1120W/㎡，As为吸收率，一般取0.8。

（3）舱体内电子设备散热

P3=N1+N2+......，其中N1，N2等为方舱内的各电子设备的耗散功率。

（4）操作员人体散热

P4=n*g，其中n为舱内操作人数，g为单人散热量，一般取145～152w。

（5）空气更新，新风负荷

P5=1.163×Cp×ρ×V×ΔT×10/36，其中Cp为外部空间比热，一般取1.006KJ/（Kg×℃），ρ为外部空气密度，一般取1.093kg/m3，V为方舱最大空间泄露量，ΔT为舱体内外空气温差。

（6）窗口孔口缝隙等传入的热量

P6=1.163×Cp×ρ×V×ΔT×10/36，其中Cp为外部空间比热，一般取1.006KJ/（Kg×℃），ρ为外部空气密度，一般取1.093kg/m3，V为方舱最大空间泄露量，ΔT为舱体内外空气温差。

四、方舱的布局

目前我所的方舱布局有两种形式，即有人工作区和无人工作区，有人工作区基本上属于中端控制区域，无人工作区往往是大功率发射区域。有时一个方舱内这两种模式同时存在，用一道门将这两个区域分开。

五、结语

综上所述，对于高集成度的方舱任务电子信息系统，热环境的有效调节与控制在系统总体设计过程中必须予以相当重视，借助计算机仿真手段，能够为结构总体设计提供理论支撑，帮助有效地改进设计。

参考文献

[1]李琴.热仿真在电子設备结构设计中的应用[J].电子工艺技术，2006，27（3）：165-167.

[2]余建祖.电子设备热设计及分析技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2000.

作者简介：卢东晓（1970—），浙江台州人，技师，主要从事雷达整机装配工艺技术研究，曾获国家专利局专利一项。