CN110416692A - 一种星载天线的轻量化热控支撑结构以及星载天线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种星载天线的轻量化热控支撑结构以及星载天线,所述支撑结构包括两侧面分别用于与天线单元和TR模块连接的承载散热板,所述承载散热板为内部具有点阵结构的中空结构,其中空结构内被分隔成相变材料灌装点阵区域和外侧点阵区域,所述相变材料灌装点阵区域与所述TR模块对应设置。本发明将相变装置与天线阵面板融合为一体,设置成承载散热板,在实现减重设计的同时实现相变散热,结构紧凑,能够为天线单元和TR模块实现很好的支撑和散热效果。
Description
技术领域
本发明涉及天线支撑结构,具体涉及一种星载天线的轻量化热控支撑结构以及星载天线。
背景技术
星载相控阵天线的阵面板不仅需要为天线单元提供安装支撑及散热路径,还要保证各单元间的温度均匀性及真面板的热变形不超过设计要求。通常将天线阵面板设计为铝蜂窝夹层结构,在保证天线刚度的同时进行减重。由于天线在轨工作时开机时间较短,因此,常采用相变材料进行辅助热控。传统设计通常需要设计单独的相变模块,且多采用机加肋增加相变材料的接触面积,不仅重量大,且相变材料融化较慢。因此,基于增材制造的相变储能装置成为发展方向之一。目前,众所周知的基于增材制造的相变储能装置点阵夹层结构,能够实现了减轻重量、避免焊接缺陷等目的。但该设计未与天线结构进行一体设计,只能螺连到热源位置,不仅重量大,还增加了接触热阻,同时其点阵结构为传统的圆柱结构,换热面积较小,限制了其相变时间的进一步缩短。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供一种星载天线的轻量化热控支撑结构以及星载天线。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种星载天线的轻量化热控支撑结构,包括两侧面分别用于与天线单元和TR模块连接的承载散热板,所述承载散热板为内部具有点阵结构的中空结构,其中空结构内被分隔成相变材料灌装点阵区域和外侧点阵区域,所述相变材料灌装点阵区域与所述TR模块对应设置。
本发明的有益效果是:本发明将相变装置与天线阵面板融合为一体,设置成承载散热板,在实现减重设计的同时实现相变散热,结构紧凑,能够为天线单元和TR模块实现很好的支撑和散热效果。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,所述相变材料灌装点阵区域位于所述承载散热板中部,所述相变材料灌装点阵区域两侧分别布置所述外侧点阵区域。
采用上述进一步方案的有益效果是:将相变材料灌装点阵区域设置在中部,外侧点阵区域位于其两侧,可使整个承载散热板结构对称,可为发热量较大的TR模块进行有效散热。
进一步,所述承载散热板中部开设有纵向热管安装槽,所述承载散热板两侧分别开设有横向热管安装槽,所述纵向热管安装槽沿所述相变材料灌装点阵区域的延伸方向布置,所述纵向热管安装槽两侧分别开设有用于与所述TR模块以及所述天线单元连接的安装孔。
采用上述进一步方案的有益效果是:在承载散热板中部开设纵向热管安装槽,两侧开设横向热管安装槽,能够提供有效的热量传递,可将TR模块的一部分热量利用相变材料吸热,提高散热效率,另一部分热量通过纵向热管安装槽内的纵向热管辐射出去。
进一步,所述纵向热管安装槽贯穿所述承载散热板的两侧边沿设置,所述横向热管安装槽一端与所述纵向热管安装槽间隔布置,另一端贯穿所述承载散热板的一侧边沿设置。
采用上述进一步方案的有益效果是:将纵向热管安装槽贯穿承载散热板两侧边沿设置,方便安装,而且当采用多个承载散热板的时候,相邻两个散热板之间的纵向热管安装槽和横向热管安装槽能够相互连通,有利于热量的均匀稳定传递。
进一步,所述承载散热板与所述相变材料灌装点阵区域对应的边沿端面上开设有相变材料灌装孔,通过所述相变材料灌装孔向所述相变材料灌装点阵区域内灌装相变材料。
采用上述进一步方案的有益效果是:灌装孔的设置能够方便向相变材料灌装点阵区域内灌装相变材料。
进一步,所述相变材料为石蜡。
进一步,所述点阵结构的横截面为圆形或多边形,所述点阵结构的外侧壁上连接有两个以上翅片。
采用上述进一步方案的有益效果是:在点阵结构外侧壁上设置两个以上翅片,减小了接触热阻,大大增加了换热面积,使得相变时间显著缩短。
进一步,所述承载散热板的壁厚为0.3-1mm,所述翅片的壁厚为0.3mm。
进一步,所述承载散热板为方形结构,所述相变材料灌装点阵区域沿所述方形结构的中心线延伸布置。
采用上述进一步方案的有益效果是:采用方形结构的承载散热板,方便将若干承载散热板进行连接,增大天线阵列的尺寸。
一种星载天线,包括所述的支撑结构、天线单元和TR模块,所述TR模块和天线单元分别安装在所述承载散热板相背的两侧面上,所述横向热管安装槽内安装有横向热管,所述纵向热管安装槽内安装有纵向热管。
本发明的有益效果是:本发明的星载天线,将相变装置与天线阵面板融为一体,在保证整体强度的同时,还能够实现减重和相变散热,结构紧凑。
附图说明
图1为本发明的星载天线的立体结构示意图;
图2为本发明的承载散热板的立体结构示意图;
图3为本发明的承载散热板的横向剖面结构示意图;
图4为本发明的承载散热板的纵向剖面结构示意图;
图5为本发明的点阵结构截面图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1、承载散热板;2、纵向热管;3、横向热管;4、天线单元;5、TR模块;1-1、纵向热管安装槽;1-2、横向热管安装槽;1-3、相变材料灌装孔;1-4、TR模块安装孔;1-5、天线单元安装孔;1-6、外侧点阵区域;1-7、相变材料灌装点阵区域;1-7-1、点阵结构;1-7-2、翅片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实施例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
实施例1
如图1-图5所示,本实施例的一种星载天线的轻量化热控支撑结构,包括两侧面分别用于与天线单元4和TR模块5连接的承载散热板1,所述承载散热板1为内部具有点阵结构1-7-1的中空结构,其中空结构内被分隔成相变材料灌装点阵区域1-7和外侧点阵区域1-6,所述相变材料灌装点阵区域1-7与所述TR模块5对应设置。
其中,所述承载散热板1为激光选取融化增材制造的整体铝合金结构,其外表面为0.3-1mm壁厚的封闭表面,内部为由柱状结构组成的空间点阵结构。
具体的,在所述承载散热板1的中空结构内部设置加强筋,加强筋可将承载散热板1的中空结构分隔成相变材料灌装点阵区域1-7和外侧点阵区域1-6,加强筋一方面可以起到支撑加强结构强度的作用,另一方面也可便于承载散热板1内部中空结构的分隔。
本实施例将相变装置与天线阵面板融合为一体,设置成承载散热板,在实现减重设计的同时实现相变散热,结构紧凑,能够为天线单元和TR模块实现很好的支撑和散热效果。
如图1-图4所示,本实施例的所述相变材料灌装点阵区域1-7位于所述承载散热板1中部,所述相变材料灌装点阵区域1-7两侧分别布置所述外侧点阵区域1-6。将相变材料灌装点阵区域设置在中部,外侧点阵区域位于其两侧,可使整个承载散热板结构对称,可为发热量较大的TR模块进行有效散热。
如图1-图4所示,本实施例的所述承载散热板1中部开设有纵向热管安装槽1-1,所述承载散热板1两侧分别开设有横向热管安装槽1-2,所述纵向热管安装槽1-1沿所述相变材料灌装点阵区域1-7的延伸方向布置且位于所述相变材料点阵区域内以便于热量的快速传输,所述纵向热管安装槽1-1两侧分别开设有用于与所述TR模块5以及所述天线单元4连接的安装孔。其中,所述安装孔包括TR模块安装孔1-4和天线单元安装孔1-5,所述TR模块安装孔1-4分成两排排布在所述纵向热管安装槽1-1的两侧且位于所述纵向热管安装槽1-1与横向热管安装槽1-2之间的间隔中;所述天线单元安装孔1-5分成两排分别排布在所述纵向热管安装槽1-1以及所述TR模块安装孔1-4的两侧,当然所述天线单元安装孔1-5也分布在横向热管安装槽1-2两侧,使天线单元4与承载散热板1的连接应力更加分散,使连接更加稳固。在承载散热板中部开设纵向热管安装槽,两侧开设横向热管安装槽,能够提供有效的热量传递,可将TR模块的一部分热量利用相变材料吸热,提高散热效率,另一部分热量通过纵向热管安装槽内的纵向热管辐射出去。
如图1-图4所示,本实施例的所述纵向热管安装槽1-1贯穿所述承载散热板1的两侧边沿设置,所述横向热管安装槽1-2一端与所述纵向热管安装槽1-1间隔布置,另一端贯穿所述承载散热板1的一侧边沿设置。将纵向热管安装槽贯穿承载散热板两侧边沿设置,方便安装,而且当采用多个承载散热板的时候,相邻两个散热板之间的纵向热管安装槽和横向热管安装槽能够相互连通,有利于热量的均匀稳定传递。
如图1-图4所示,本实施例的所述承载散热板1与所述相变材料灌装点阵区域1-7对应的边沿端面上开设有相变材料灌装孔1-3,通过所述相变材料灌装孔1-3向所述相变材料灌装点阵区域1-7内灌装相变材料。灌装孔的设置能够方便向相变材料灌装点阵区域内灌装相变材料。
本实施例的所述相变材料为石蜡,可利用石蜡的相变来吸收TR模块的热量。
如图5所示,本实施例的所述点阵结构1-7-1的横截面为圆形或多边形,所述点阵结构1-7-1的外侧壁上连接有两个以上翅片1-7-2。在点阵结构外侧壁上设置两个以上翅片,减小了接触热阻,大大增加了换热面积,使得相变时间显著缩短。
其中,所述点阵结构1-7-1外侧壁上的翅片1-7-2结构可选4个,相比传统不含翅片的点阵结构,散热面积明显增大,有利于热量迅速传递到相变材料内部,使其发生相变进行吸热,本实施例的所述翅片1-7-2的壁厚为0.3mm。
当然,由于相变材料只存在于所述相变材料灌装点阵区域1-7内,因此,可只在相变材料灌装点阵区域1-7内的点阵结构上设置翅片1-7-2。而且相变材料灌装点阵区域1-7内的点阵结构较外侧点阵区域1-6的点阵结构较为稀疏。
本实施例的一个优选方案为,如图1-图4所示,所述承载散热板1为方形结构,所述相变材料灌装点阵区域1-7沿所述方形结构的中心线延伸布置。采用方形结构的承载散热板,方便将若干承载散热板进行连接,增大天线阵列的尺寸。
本实施例的星载天线的轻量化热控支撑结构中的承载散热板可单块使用,也可在纵向方向上焊接多块,从而增大尺寸。承载散热板在TR模块发热时将一部分热量通过相变材料吸收,另一部分通过天线单元以及承载散热板的外侧点阵区域向空间辐射出去。所述TR模块与天线单元为热负载与结构负载,与承载散热板连接后提高了结构整体刚强度,承载散热板一方面为TR模块和天线单元提供支撑,另一方面将散热装置集成在承载散热板内部,可为TR模块进行有效的散热。
实施例2
如图1所示,本实施例的一种星载天线,包括所述的支撑结构、天线单元4和TR模块5,所述TR模块5和天线单元4分别安装在所述承载散热板1相背的两侧面上,所述横向热管安装槽1-2内安装有横向热管3,所述纵向热管安装槽1-1内安装有纵向热管2。
本实施例的星载天线,将相变装置与天线阵面板融为一体,在保证整体强度的同时,还能够实现减重和相变散热,结构紧凑。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种星载天线的轻量化热控支撑结构,其特征在于,包括两侧面分别用于与天线单元和TR模块连接的承载散热板,所述承载散热板为内部具有点阵结构的中空结构,其中空结构内被分隔成相变材料灌装点阵区域和外侧点阵区域,所述相变材料灌装点阵区域与所述TR模块对应设置。
2.根据权利要求1所述一种星载天线的轻量化热控支撑结构,其特征在于,所述相变材料灌装点阵区域位于所述承载散热板中部,所述相变材料灌装点阵区域两侧分别布置所述外侧点阵区域。
3.根据权利要求1所述一种星载天线的轻量化热控支撑结构,其特征在于,所述承载散热板中部开设有纵向热管安装槽,所述承载散热板两侧分别开设有横向热管安装槽,所述纵向热管安装槽沿所述相变材料灌装点阵区域的延伸方向布置,所述纵向热管安装槽两侧分别开设有用于与所述TR模块以及所述天线单元连接的安装孔。
4.根据权利要求3所述一种星载天线的轻量化热控支撑结构,其特征在于,所述纵向热管安装槽贯穿所述承载散热板的两侧边沿设置,所述横向热管安装槽一端与所述纵向热管安装槽间隔布置,另一端贯穿所述承载散热板的一侧边沿设置。
5.根据权利要求1所述一种星载天线的轻量化热控支撑结构,其特征在于,所述承载散热板与所述相变材料灌装点阵区域对应的边沿端面上开设有相变材料灌装孔,通过所述相变材料灌装孔向所述相变材料灌装点阵区域内灌装相变材料。
6.根据权利要求5所述一种星载天线的轻量化热控支撑结构,其特征在于,所述相变材料为石蜡。
7.根据权利要求1所述一种星载天线的轻量化热控支撑结构,其特征在于,所述点阵结构的横截面为圆形或多边形,所述点阵结构的外侧壁上连接有两个以上翅片。
8.根据权利要求7所述一种星载天线的轻量化热控支撑结构,其特征在于,所述承载散热板的壁厚为0.3-1mm,所述翅片的壁厚为0.3mm。
9.根据权利要求1所述一种星载天线的轻量化热控支撑结构,其特征在于,所述承载散热板为方形结构,所述相变材料灌装点阵区域沿所述方形结构的中心线延伸布置。
10.一种星载天线,其特征在于,包括权利要求3至9任一项所述的支撑结构、天线单元和TR模块,所述TR模块和天线单元分别安装在所述承载散热板相背的两侧面上,所述横向热管安装槽内安装有横向热管,所述纵向热管安装槽内安装有纵向热管。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191105 |
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