一种旋翼机载电子干扰载荷结构

1.本发明属于电子干扰技术领域，涉及机械、力学和传热技术领域。具体是一种旋翼机载电子干扰载荷结构。


背景技术：

2.电子干扰设备的载体平台有固定站、车载、机载和弹载等。固定站和车载电子干扰设备受尺寸重量等约束条件较小，大部分为多功能的大型设备，对抗目标多样化。机载和弹载干扰设备由于受到尺寸、重量及环境条件的约束，多为对抗某一类目标的专用干扰设备，辐射功率也受到了一定限制。机载干扰设备的载体平台有战机、直升机、固定翼无人机、旋翼无人机等平台。弹载平台有巡飞弹、炮弹等平台。不同的平台对载荷的要求和对抗目标各不相同。


技术实现要素：

3.要解决的技术问题
4.为了避免现有技术的不足之处，本发明提供一种旋翼机载电子干扰载荷结构。以旋翼机为载体平台设计的电子干扰载荷，对抗目标为地面雷达设备。基于旋翼机的平台特性以及对抗目标特性进行载荷的结构设计。
5.技术方案
6.一种旋翼机载电子干扰载荷结构，其特征在于包括天线辐射区、电子模块区和散热区，天线辐射区位于载荷下部，中间为电子模块区，上部两侧为散热区；
7.所述天线辐射区设有天线罩、天线支架、平螺天线；
8.所述电子模块区设有主壳体、电源模块、频综模块、数字模块、末级收发模块、上热沉板、下热沉板、前盖板、后盖板、顶盖板，电源模块、频综模块、数字模块、末级收发模块、上热沉板、下热沉板均位于主壳体内，电源模块、频综模块分别安装于上热沉板上下两侧，数字模块、末级收发模块分别安装于下热沉板上下两侧；
9.所述散热区分为左、右两部分，对称设置在电子模块区两侧，散热区设有散热组件、风机和风机罩，散热组件为热管齿片组合，热管一端打扁后焊入电子模块区的导热板内，一端弯曲90度后焊入散热齿片组；风机和风机罩固定于散热齿片外侧并形成风道。
10.本发明进一步的技术方案：所述天线罩分为两部分，与主结构体接口的部分为硬铝材料的环形结构，其余主体部分采用石英蜂窝夹层结构，两部分通过套装后用环氧树脂粘接。
11.本发明进一步的技术方案：所述天线罩为半圆形结构。
12.本发明进一步的技术方案：所述的平螺天线为4个，以天线支架的轴为中心周向分布。
13.本发明进一步的技术方案：顶盖板与主壳体之间设有密封圈。
14.本发明进一步的技术方案：前盖板、后盖板与主壳体之间设有脱模成型橡胶垫。
15.本发明进一步的技术方案：天线罩与主壳体之间设有密封圈。
16.有益效果
17.本发明提供的一种旋翼机载电子干扰载荷结构，采用全密闭设计载荷，该载荷的结构形式满足尺寸、重量、重心及天线辐射范围的相关设计要求，还有满足高温、低温、淋雨及振动等环境条件下的工作要求。具体如下：
18.1、通过轻量化和高集成化设计满足旋翼机载荷的尺寸和重量要求，载荷主体设计为轴心对称的结构，散热区设计为左右对称的结构，以保证重心位于安装区的中心轴线上。
19.2、载荷的低温工作通过对器件的低温选型来满足。载荷的高温工作除了要选型耐温高的器件外，主要通过散热设计满足。本设计中通过热沉板、散热组件及风机实现。
20.3、载荷主结构设计为四面开放的框架结构。顶部为顶盖板，前后分别布置前盖板和后盖板，底部为可拆卸的天线罩。该结构形式能同时满足强度要求和操作的便以性要求。
21.4、总结构满足密封防雨要求。前后盖板与主结构体为曲面接触，密封形式采用脱模成型橡胶垫，以保证密封垫和主壳体牢固连接。上盖板为平面，采用开槽密封绳密封，下部为天线罩和主壳体的接口，采用套接方式安装，在套接面处主壳体侧刻槽安装o型密封圈，实现连接密封。
附图说明
22.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
23.图1干扰载荷在系留旋翼机上安装图；
24.图2干扰载荷结构轴测图；
25.图3干扰载荷结构剖视图；
26.图4主结构体焊接装配制造过程图；
27.图5主结构体粘接密封图；
28.图6干扰载荷天线辐射空域覆盖图。
具体实施方式
29.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
30.某系留旋翼机载电子干扰载荷，主要由功能模块、天线、主结构体、天线支架、天线罩及导热垫等组成。其中功能模块包括电源模块、频综模块、数字模块及末级收发模块。天线为四个平螺天线，主结构体包括主壳体、散热组件、热沉板及密封件等。
31.干扰载荷的设计布局分为天线辐射区、电子模块区和散热区。天线辐射区位于载荷下部，中间为电子模块区，上部两侧为散热区。天线辐射区为平螺天线安装的区域，天线在该区域安装时要满足空域覆盖的要求，并在允许的安装空间内尽可能的增加平螺天线的口径尺寸以增加辐射增益。电子模块区为各个模块的安装区域，该区域要满足装配、调试、维修的便易性，同时还要满足模块的热管理要求。模块在该区域采用层叠方式安装于主结
构体的导热板上，导热板通过热管将热量传输至散热区。散热区布置有散热组件和风机，散热组件为热管齿片组合，热管一端打扁后焊入电子模块区的导热板内，一端弯曲90度后焊入散热齿片组。该设计方式实现了导热板的水平面热量向垂直面散热区传热，风机和风机罩固定于散热齿片顶部并形成风道，通过射流风冷方式将齿片上热量散出。散热齿片采用水平布局，使风道的出风为水平方向，以避免出风对旋翼机的升降产生影响。
32.该干扰载荷3安装于某系留无人机载荷平台底部。系留无人机系统由系留无人机2和指挥车1组成。该系统通过系留电缆由指挥车给无人机供电和通讯。干扰载荷主要由结构组件4、电源模块5、频综模块6、数字模块7、末级收发模块8、平螺天线9、电气接口10及风机11等组成。其中平螺天线4个，风机2个，电气接口2个分别为高频接口和低频接口，其余组成部分为单体或单套组件。结构组件由主结构体12、天线支架13、天线罩14、风机罩15、前盖板16、后盖板17、顶盖板18等组成。其中风机罩共2个，其余组成部分也是单体件。主结构体由多个结构件、散热组件及密封组件焊接和粘接而成。其组成由主壳体19、左热管散热组件20、右热管散热组件21、上热沉板22、下热沉板23、顶部密封圈24、天线罩密封圈25、前盖脱模成型橡胶垫26和后盖脱模成型橡胶垫27等。主壳体19先与散热件(左热管散热组件20、右热管散热组件21、上热沉板22、下热沉板23)焊接，然后再进行密封件粘接及密封垫成型。热管散热组件由热管28、散热底板29和散热齿片30组成，并通过焊接制造。天线罩分为两部分，与主结构体接口的部分为硬铝材料的环形结构31，其余主体部分采用石英蜂窝夹层结构32，两部分通过套装后用环氧树脂粘接。电气模块(结构组件4、电源模块5、频综模块6、数字模块7)安装时在散热底面粘贴0.5mm厚的导热垫33。详细组成结构图见图2、图3。
33.结构布局设计，干扰载荷的对抗目标为地面雷达装备，由此形成的最佳设计布局为下方为辐射区，上部中间为功能模块区，上部两侧为散热区。下方天线罩为半圆形以减小对平螺天线辐射波束的影响，结构材质为石英蜂窝夹层结构，满足宽频透波要求。功能模块区为主设备安装区，模块层叠安装于导热板。电源模块和频综模块共用一个导热板，数字模块和末级收发模块共用一个导热板。散热区左右各有一个。热管将热量从模块区的导热板传至散热区的齿片，通过风冷将热量散出。齿片为水平分布，将散热风水平向导出，避免影响旋翼机的升降。
34.关于热设计，系统的电气模块中电源模块、频综模块、数字模块和末级收发模块的热耗分别为20w、30w、35w和20w。平螺天线的功耗很小，可以不考虑散热的情况。系统的总功耗不大于120w。电源模块和频综模块的散热底面对称安装于上层导热板31的两面，数字模块和末级放大模块的散热地面对称安装于下层导热板32的两面。热管采用8mm粉末烧结铜热管，每根热管的功率为25w。由于导热板厚度的限制，热管的吸热端打扁至3mm，焊入导热板预留的沟槽32中，散热端不需打扁直接弯曲后焊入导热齿片中。热管打扁后功率下降不大于10w，上下层热管各自的总传热功率都不小于60w，满足热传导要求。散热区的散热齿片采用厚度为0.3的铜齿片，间距为1mm。选用合适的风机直吹齿片，满足风量不小于35m3/h。
35.关于防雨设计，设计采用全密闭的设备腔体。为了保证装配及维修性，主结构体上共有四个开口，分别为上盖板、前盖板、后盖板及天线罩。上盖板和天线罩安装时通过密封绳密封，前后盖板通过成型橡胶垫实现密封。热量通过导热板将热量从设备舱内部传至两侧的散热区将热量散出，不破坏腔体的密封性。风机采用防雨风机，风机电缆通过通孔接入设备舱进行供电，通孔用密封胶密封。
36.关于空域覆盖的设计。干扰载荷对抗目标为地面目标及低空目标，同时要避开对系留无人机指挥车的干扰。空域覆盖设计为360度地面及低空覆盖，同时在干扰载荷的正下方预留一个空洞区避免对指挥车的干扰。在满足空域覆盖的情况下，通过调整天线的安装位置以获得更大的平螺天线口径尺寸以提高辐射强度，如图6所示。
37.具体的实施方式步骤如下：
38.主结构体的制造过程：
39.1、加工制造主壳体并进行表面镀镍；
40.2、制造专用长度和直径的铜质粉末烧结热管，将一端压扁成型，另一端弯曲成型至所需的尺寸和形状后进行表面镀镍；
41.3、制造散热组件用的齿片及底板并进行表面镀镍；
42.4、将散热齿片、底板及热管按要求的形状锡焊制造散热组件；
43.5、采用1.5mm厚的铜板制造上均温板和下均温板并镀镍；
44.6、将镀镍后的主壳体、散热组件、均温板按照图示的位置锡焊安装(图4)；
45.7、用螺钉加固定均为板与主壳体的连接，螺钉安装前涂抹高强度螺纹密封胶；
46.8、在主壳体上前盖板和后盖板的图示位置制作成型橡胶垫，成型后橡胶垫与主壳体牢固结合；
47.9、将上盖的橡胶绳和天线罩接口的橡胶绳用xy-401胶粘接与图中相应位置(图5)。
48.干扰载荷装配过程：
49.1、将频综模块导热底面粘贴导热垫推入相应装配区，通过上层导热板上的工艺孔用螺钉固定；
50.2、将数字模块导热底面粘贴导热垫装入图中相应的位置；
51.3、将电源模块底板散热区粘接导热垫装入图中相应的位置；
52.4、将末级放大模块底板散热区粘接导热垫装入图中相应的位置；
53.5、连接电缆；
54.6、将天线支架安装于主结构体下面的相应位置；
55.7、将平螺天线安装于相应的位置；
56.8、安装上盖板、前盖板、后盖板及天线罩。
57.完成干扰载荷装配后，通过电缆连接和机械连接安装于旋翼机的载荷位置。
58.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。