雷达工业设计研究与探索

随着雷达装备技术水平的不断提升,雷达设计逐渐从功能至上开始向围绕性能要求、用户体验等多方面综合性能的考量转变,在以技术创新为主导的装备研制过程中,以工业设计为依托的设计创新正逐渐展示出不可替代的作用。文中简要总结了国内外雷达工业设计的发展现状,分析了雷达工业设计技术主导性、系统复杂性、稳定延续性、人机协同性和环境多样性的技术特点,并从产品形象、人机工程、颜色材料及工艺(CMF)三个方面对雷达工业设计方法进行论述,为雷达工业设计研究提供一定的参考。

低电导率乙二醇冷却液在雷达液冷系统的应用

随着军用雷达微波功率组件的热流密度不断增加,越来越多的相控阵雷达采用液冷散热方案。冷却液是液冷系统中的重要传热介质,不仅应具备良好的换热和流动性能,在使用年限内对系统不造成腐蚀危害,还应在发生泄漏问题的时候不对电子器件造成短路危害,即应具有不导电或者低导电特性。为解决现有雷达液冷系统中常用的乙二醇冷却液导电危害问题,研制了新型低电导率乙二醇冷却液,对雷达液冷系统中常用的不锈钢、铝合金、铜合金及其不同表面处理状态的金属材料在该低电导率乙二醇冷却液中的腐蚀性进行试验研究和评估,对其泄露导电危害特性进行试验分析和比较,并针对三元乙丙、氟硅橡胶等开展冷却液的相容性试验研究。该研究为新型低电导率乙二醇冷却液在雷达液冷系统中的应用提供参考。

事故环境下电梯系统动力学建模

从研究电梯安全性角度出发,采用集中质量的方法,并引入Lagrange乘子,建立了包括曳引绳在轮槽中的滑动、轿架碰撞缓冲器两种接触条件的电梯系统动力学模型.模型的建立可以就电梯紧急制停、蹲底等事故进行仿真.该模型的求解选用了Newmark法,并采用Baumgarte违约稳定法进行修正.仿真结果表明,所提出的模型可以用于模拟和研究电梯系统在该类事故中的动态特性,有助于电梯安全性设计.

海上风机安装用抗冲击隔振器的优化设计

为了避免海上风机在安装过程中因为冲击而造成相关精密部件的损坏,设计研发了一种新型的抗冲击隔振器。隔振器以油液缓冲器为主要的抗冲击隔振元件,并按照在满足一定缓冲行程的要求下,冲击过程中风机最大加速度值最低为优化目标进行了节流孔的设计。通过结构设计和强度验算完成了该隔振器的研制。且通过模型仿真与试验测试结果的比较,验证了模型的正确性和隔振器的有效性。

浮吊船-吊物耦合矢量建模

以海上风力发电机安装为研究背景,基于矢量动力学理论,建立了9自由度的浮吊船-吊物耦合的非线性动力学模型。模型将船体简化为刚体,以其在风浪流等载荷激励下的6自由度运动为基础,引入浮吊船和吊物的耦合作用,且吊物的耦合作用通过其对船体施加的力和力矩体现。模型同时考虑了风机吊物摆动过程中吊索的弹性变形因素以及吊索的升降作业操作等因素。该模型采用了向量和矩阵记法,具有很强的适用性和通用性。最后在同等设定条件下与以往的研究模型进行了比较,比较结果验证了该模型的有效性。

电梯事故计算机辅助仿真分析系统

以电梯事故库的建立,事故环境下电梯系统动力学模型库的建立和仿真以及三维动画显示为基础,建立了电梯事故计算机辅助仿真分析系统。系统通过MATLABGUI、MATLAB虚拟现实工具箱和SQLServer进行设计和开发,其中仿真算法选用了Newmark法,并通过Baumgarte违约稳定法进行修正。系统的建立,可以针对电梯常见事故以及某些特定重大事故比如蹲底、冲顶等进行动力学仿真分析,仿真结果表明,该系统可以用于辅助电梯事故的分析以及重大事故的仿真模拟,有助于电梯安全性设计。

电梯蹲底事故中乘客冲击响应研究

基于立姿人体模型以及乘客与轿厢底面的接触模型,完成了乘客-轿厢-缓冲器耦合模型的建立.引入人体各生理环节的损伤评价指标,对人体各部位在蹲底事故中所遭受冲击损伤进行评估.仿真结果表明,人体与轿厢直接接触的足部受到的冲击力最大,从足部到头部,各生理环节受到的冲击力逐渐变小.由于人体各生理环节承受冲击的耐限不同,在蹲底事故中大腿比较容易受伤.针对不同的蹲底速度、缓冲器参数以及鞋子硬度进行仿真,分析了这些因素在蹲底事故中对乘客冲击响应的影响.

某风冷冷板散热性能仿真及试验研究

文中提供了一种利用FloTHERM对风冷模块进行热仿真的方法,并在仿真结果分析的基础上,采用正交优选的方法优化了翅片参数,降低了DSP芯片最高壳温并改善了温度场的分布。还搭建了一种风冷模块热模拟平台,试验测试结果验证了仿真结果的可靠性。同时试验测试了多种冷板的散热性能,为不同环境条件下风冷散热器的选用提供了参考。

基于响应面优化的机载ASAAC印制板简化模型参数修正

为了提高机载符合联合标准航空电子结构协会印制板简化有限元模型的精度,对印制板模型相关参数进行实验设计和灵敏度分析,并采用标准全二阶多项式的方法拟合出响应面模型。在响应面模型的基础上,使用印制板组件实测前三阶模态频率构造目标函数,采用多目标遗传算法进行优化求解,得到印制板有限元模型修正后的参数。修正后的仿真计算模态频率与实验模态频率前三阶误差分别为0.76%、5.20%、4.42%,误差较小,能满足工程需求。

基于裸芯片封装的金刚石/铜复合材料基板性能研究

基板是裸芯片封装中热传导的关键环节。随着微电子技术的发展,组件热流密度越来越大,对新型基板材料的要求越来越高,要求具有高的热导率、低的热膨胀系数以及较低的密度。金刚石/铜复合材料作为新一代基板材料正得到愈来愈多的关注。文中分别通过实验和计算机仿真分析了金刚石/铜复合材料的镀覆性、焊接性以及作为基板材料的热性能。结果表明,金刚石/铜复合材料性能良好,可以作为裸芯片封装的基板材料。

基于人因工程的雷达显控台设计研究

针对雷达显控台人机交互密切、人性化要求高的特点,为提升雷达显控台的作战效能和用户体验,基于人因工程的理论和方法,以用户需求为导向,从设备工效性和交互界面两方面开展雷达显控台的人因工程设计研究。在此基础上,运用数字化建模仿真方法对雷达显控台人机系统的设备工效性进行评估。最后,从智能化多模态和人-智能融合两方面对雷达显控台人因工程设计的发展方向提出建议。

微波功率组件基板热阻研究

基于热阻解析模型,对微波功率组件基板热阻进行了理论分析,获得无量纲基板参数与基板热阻的关系曲线。借助于数值仿真计算了基板厚度对微波功率组件芯片温度的影响,并根据理论分析模型,分别测试了不同热耗和不同基板厚度条件下的芯片温度,分析了厚度、热耗和芯片温度的关系。试验结果与理论分析一致,研究结果有助于改善高热流密度微波功率组件的芯片性能。

金刚石/铜在微波功率组件热设计中的应用研究

随着军用雷达电子装备的功率和功率密度的不断增加,对微波功率组件的散热要求越来越高,传统组件材料已经无法满足日益增加的热流密度要求,对新型热管理材料的需求变得愈加迫切。金刚石/铜具有优异的热传导性能和与芯片匹配的热膨胀系数,是一种极具竞争力的可用于组件封装的热设计材料。文中对金刚石/铜在微波功率组件工程应用中面临的问题开展了相关试验研究,通过热性能仿真测试以及振动、冲击等环境试验验证了其在微波功率组件热设计中应用的可行性。

多平台集成的金属结构性能分析和数据管理系统

系统以SQL Server2000为数据管理系统,在Pro/E环境和AutoCAD环境下进行二次开发,集成了Pro/E、AutoCAD、SQL Server和VC++四个平台,实现了各个平台间的数据传递和图形传递,同时,对过程中产生的大量数据以及结果信息进行有效的管理,实现了查询、修改、添加和输出的功能。系统地开发完成了一个集计算、分析、绘图和数据管理为一体的专业化软件。

变长度柔性提升系统纵向-横向受迫耦合振动分析

以任意变长度柔性提升系统的纵向-横向耦合振动为研究对象,采用Hamilton原理建立了在受到外界横向激励情况下柔性部件的振动和振动能量的偏微分方程,并使用Galerkin方法对运动方程进行离散化求解。最后,以电梯悬挂提升系统为例对所建模型进行验算。数值结果表明:高速电梯系统在受到一定的横向扰动(激励)时,柔性部件在以横向振动为主的耦合振动状态下运动,并且在上行阶段存在一定的不稳定区域。这一现象与实际当中的发现所一致。

任意变长度柔性提升系统纵向振动分析与能量变化

基于Hamilton原理,建立了任意变长度柔性提升系统纵向振动的运动微分方程和能量方程,通过Galerkin方法将无限维的偏微分方程转化为具有时变系数的有限维的常微分方程,并使用数值方法进行求解.最后,以电梯悬挂提升系统为例对所建模型进行了验算.仿真结果表明,连续系统建模和能量方法能有效地表现柔性提升系统的纵向振动状态,并从纵向振动的角度揭示了某些高速电梯上行过程中的强烈振动这一现象.

VPX连接器接触和插拔特性分析研究

为提升雷达装备中高速背板连接器的插拔可靠性,以某型号VPX连接器为研究对象,对该连接器的机械性能开展了仿真和试验研究,建立了该连接器单根接触的解析模型,并通过ANSYS对该连接器在插拔过程开展非线性动力学仿真分析,搭建高精度6自由度的试验平台,考虑雷达装备的安装条件,对不同极限偏差下连接器插拔的力学性能和接触电阻开展试验测试。研究结果表明:平稳插入阶段插入力为0.17N,水平偏差对插拔力影响较小,垂直偏差对插拔力影响较大,且极限偏差对接触电阻影响不大。所得结论为该连接器的工程应用以及疲劳寿命预测提供参考。

星载雷达电源环境适应性结构设计与验证

星载雷达对电源的体积、重量和可靠性有着严格要求,并且环境条件苛刻,针对上述环境特点和边界条件,提出了星载天线电源结构设计思路,并着重讨论了抗力学环境、抗热环境、抗辐照等环境适应性设计关键问题。设计结果和试验证明,电源具有良好的工作稳定性和可靠性,表明了环境适应性设计合理有效,对星载雷达电源的结构设计具有参考意义。

金刚石/铜复合散热材料的制备和检测

金刚石/铜复合材料具有高的热导率和可调的热膨胀系数,是一种极具竞争力的新型电子封装材料,可作为散热材料广泛应用于高功率、高封装密度的器件中。文中从工程化的角度出发,对应用中的瓶颈因素进行了研究。为改善其钎焊性能,采用磁控溅射、电镀等方法在金刚石/铜表面获得了附着力、可焊性良好的Ti-Cu-Ni-Au复合膜层。在此基础上进行了钎焊试验,金锡焊料在复合膜层上铺展良好、无虚焊。对金刚石/铜的散热效果与钼铜片做了对比试验,结果表明,在相同条件下,与钼铜热沉片相比,降温幅度超过20℃,具有更优异的散热效果。

高热流密度功放芯片冷却用两相流技术研究

功放芯片是现代雷达和电子战设备最重要的发热器件,其中Ga N芯片在T/R组件中得到了越来越广泛的应用。文中针对Ga N芯片热耗大、热流密度高等特点,探讨了从两相流冷却技术角度解决散热问题的工程可行性。分析了两相流冷却原理,提出了用菱形肋微通道冷板来强化对流沸腾换热的方法,并搭建了试验系统对散热性能进行了测试。试验结果证明了两相流冷却技术应用于高热流密度功放芯片散热的有效性和可行性,为未来高热流密度功放芯片的散热提供了可行的解决方案。