1 概述
某高性能机载火控雷达，要求发射机输出射频信号频谱纯度高、体积小、重量轻，并能在没有环控系统提供冷却条件的恶劣机载环境条件下工作。我们利用以往机载雷达发射机成熟技术，针对其不同于以往的特殊性，冷却采用诸如自带风扇冷却等不需要飞机提供冷却条件的散热方式，解决了一系列技术问题，设计出了一部高效、高质量的发射机。
2 工作环境条件
当高度不超过15000m时，发射机应满足表1所示的温度特性范围内要求。当高度为15000m ～18000m之间时，雷达应能正常工作5min。
冲击、振动及其他环境条件同歼击机环境条件。
发射机采用行波管作放大器，这是一种高电压、高功率密度的器件。在结构组成上的合理划分对发射机的性能及整体结构设计十分重要，发射机借鉴以往的经验划分为以下几大部分：钛泵电源；控保电路；调制高压电源；前级放大器；行波管和机箱。其大致结构布局如图1所示。
4 绝缘和结构设计
发射机调制高压组件最高工作电压在14kV左右，为增强绝缘强度，改善散热条件，提高可*性，高压电源采用灌油密封结构形式, 既保证了发射机在低气压情况下能正常工作,同时有利于减小发射机的体积。高压包中采用的填充介质为10#甲基硅油。硅油电击穿强度较高，纯净硅油可大于40kV/2.5mm；硅油其他电特性也较好，耐电弧、耐热性好，电气指标较稳定，介质损耗指数小；硅油化学稳定性也很好，对一般金属和塑料均无腐蚀作用；硅油与其他介质油相比工作温度范围广，为-60℃～+200℃；选用硅油的最主要原因是其凝固点温度低（-65℃），这是其他矿物油或液体介质所不具备的，而这是满足机载环境（低温-55℃）所必备的。
行波管的灯丝、阴极、栅极、收集极等引线通过高压穿墙插头与高压包内的相应电源相连。设计时合理布局，明确高电位和低电位区间，必要时高电压区加等电位罩或装均电场屏障，避免高压裸线，减少裸线头；避免浮动电位，减少跳火和干扰源。
在该种结构形式下，发射机重量≤17.5kg，体积≤0.02m3。高压包箱体采用LD高强度锻铝整体锻造、铣削加工成型，使之具有较高的刚、强度。
5 热设计
发射机的全机功耗约为500W，行波管功耗为430W，在没有机载环控冷却条件和低气压(15000m)下,必须进行严格的热设计。
5.1 功耗
全 机：500W
行波管：430W
其 他：70W
5.2 冷却手段
整机采用自然和风机强迫空气冷却。行波管为自然和自带风机强迫空气冷却，高压油箱箱壁设计成散热齿条,增加其自然散热能力, 油箱箱盖设计成风冷冷板,由风机进行强迫空气冷却，高压包内的元器件和组件的热量通过硅油传到风冷冷板和箱壁散发。
5.3 热设计计算
根据发射机的工作环境条件，在地面时的最高环境温度为62℃，行波管的出风温度不大于80℃，就能保证其正常工作。设计时行波管的进出风温度差Δt按18℃考虑，则在地面行波管所需冷却的风量为：
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高电位功耗器件置于高压包中，灌油密封，通过硅油和冷板的热交换来冷却，要保证其中最大功率密度元器件表面工作温度不大于100℃，根据硅油自然循环冷却，油温需控制在85℃以下，根据冷板的翅片结构，冷板的平均温度需在78℃以下，冷板的进出风温度差Δt按12℃考虑，则在地面高压包所需冷却的风量为：
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当在15000m高空时，空气密度为地面的0.159，此时的空气最高温度为10℃，考虑辐射散热为总热量的10%，设计时行波管的进出风温度差Δt按90℃考虑，则行波管所需冷却的风量为：
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设计时高压包冷板的进出风温度差Δt按55℃考虑，则所需冷却的风量为：
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根据以上计算结果及行波管和高压包冷板的风阻阻力特性，选用的风机满足雷达发射机的工作使用要求。
文 / 佚名
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