摘要：近几年来民用雷达电子设备市场投入及使用量不断上升，雷达电子设备机箱的性能不断提升。通风孔是雷达电子设备机散热系统的重要组件，通风口面积的大小直接影响风量和风机性能。通风口具有设计灵活性的特点，因此，通过调节通风孔设计，优化机柜及风箱的结构布局，可極大程度提高民用雷达电子设备的性能。本文将雷达电子化设备机柜通风孔的设计原理及应用情况进行分析，为项目设计及风机和散热系统的调试提供参考依据。

关键词：民用雷达；电子设备；通风孔；设计

雷达是应用于各类飞行器信号传输的重要元件，而民用雷达电子设备则多用应用与无人机、直升机等轻型飞行载机，具有体积小、载重轻的特点，也对雷达机柜的安全条件及运行工作环境有较大的约束。因此，在民用雷达电子设备中，机柜设计需要满足结构紧凑、抗干扰力强、冲击性好的优势，在运行的热环境对散热系统设计也提出了更好的要求。

1 民用雷达电子设备机柜散热系统分析

雷达设备以机柜作为重要载体，内置有多种电子元器件，参与雷达设备工作运行的各个环节。在电子元器件工作期间需要释放大量热量，而高温环境对电子元器件的效能可造成致命影响，诱发各类设备故障。在传统雷达机柜的散热系统设计中，散热方式多样，最为常用的有强迫冷却、热电制冷、自然冷却等。而各种散热方式都需要通风孔和风道进行热量传递[1]。强迫冷却是指利用外力迫使冷却流体通过热源進行散热冷却的过程，主要有强迫液态冷和强迫风冷两种方式；热电制冷是指通过半导体的热电效应将热量进行转化散热的方式；自然冷却是民用雷达设备等小型机柜的常用通风散热方式，适用于小型的电子元器件，在散热途径中以金属导热为主要方式进行冷却，无需添加额外设备，结构简单，可靠性和稳定性强。

2 机柜通风孔的设计

2.1 通风孔的形式

在民用没大电子设备机柜的通风孔设计中，在综合评价机柜的运行环境、工作效率及外观等多种因素下进行孔型和位置设计，常见的孔型有腰孔型、方口型、圆孔型和蜂窝孔型等。不同孔型及不同面积的通风孔在散热效率上存在较大的差异。在通风孔设计中，以机柜的热源位置作为首要考虑因素，同时综合风扇位置、内部结构、功率综合考虑后设计。除此以外，许多雷达电子设备工作环境在高空或人为难以达到的地方，工作环境恶劣，在通风口的设计中还需要注重防尘和防雾设计[2]。

2.2 通风孔开孔率计算

开孔率是通风孔的设计的重要指标，不同通风孔其开孔率计算方式也存在较大的差异，根据通风孔的面积、间距和对应角关系进行计算。在通风孔的面积设计中，若通风口的面积过小，则易出现风机产生的风难以通过通风口散热，降低风机的性能；随通风口面积的增大，机柜内通风风量也随之增加，若通风口面积超过或接近于风机的通风面积时，通风量将不再发生变化，而过大的通风孔会增加风阻力，导致风机性能下降，也增大了积尘的可能。只有通风孔设计与机柜具有统一性下，可最大优化风机性能[3]。

雷达电子设备中内置有多个工作单元，每个单元往往以插箱或标准插件的形式分布在机柜中。这些插箱和插件运行中产生的热量除通过自带的散热设备外还需要通过风机进行散热，而表面则要设计通风孔作为风道口。机柜与通风孔统一设计是建立在机柜整体设计基础上，除性能要求外，外观视觉平衡要是评价通风口设计的重要指标，需要遵循平面构成原理。构成平面的主要元素有点、线、面，在机柜通风口设计中，可将通风孔视作为点元素，点的有序列的集聚组合可形成线元素，线的集合又可形成面。在通风口图形组织中要从人体视觉美观中入手，图形设计有规律性和节奏型变化，提高视觉舒适度。

3 通风孔面积对风机性能的影响

对雷达电子设备机柜通风孔设计进行仿真实验发现，在55℃和常压环境下，通风孔的宽度与风机的平均通风量形成正相关关系，在宽度达到阈值后通风量将不再发生变化。在通风孔面积明显小于风机通风面积时，通风量与通风孔宽度存在密切的相关性；当通风孔面积接近于风机通风面积时，通风孔宽度对通风量不造成明显的影响；当通风孔面积明显大于风机通风面积时，通风面积持续性增加而通风量增加幅度较小。同时，在试验计算中发现，通风孔的覆盖位置也直接影响风机通风量。在通风孔集中在风机中心位置中，风量明显增大，在通风孔之间向边缘分布时，通风量也出随着相应减小，导致风机性能降低。在对仿真实验中各项机构参数综合分析发现，通风孔面积大小对风机性能产生影响，其长宽尺寸、分布位置、面积大小均与之相关，在设计中缺乏一致性设计，可导致风机效率下降。在通风孔设计中，要以风机总送风量和通风面积作为主要参照，结合风机排布方式设计。

4 结语

随着民用雷达电子设备数量的不断增加，其性能也不断优化，规格和型号的多样性变化对散热系统的功率和运行能力的要求更高。通风孔作为散热系统的重要元素，要根据不同机柜的热源及运行实际情况进行综合分析，将性能、节能、使用寿命、美观等都将作为设计方案的考虑因素。

综上所述，本文对民用雷达电子设备机柜通风孔的概念、组成及设计原理进行说明，介绍其在实际工程中的设计与应用，在机柜设计中需要控制好散热系统设计的每一个环节，完善设计内容，在综合考虑热源、功率、运行环境等因素后进行设计，调试人员需要对机柜内温度及风机效率进行仔细核准，计算风机系统的送风量，最后通过合理计算选择通风孔的类型、大小及数量，通过对于通风孔的设计调节来实现雷达机柜温度的控制，提高民用雷达电子设备机柜的使用性能。

参考文献：

[1]王甜，丁飞，刘鲁军.浅析民用雷达电子设备机柜通风孔设计——热设计与视觉传达设计的统一[J].现代工业经济和信息化，2015，107（23）：6667.

[2]刘巍，张先锋，关宏山.雷达电子设备通风口结构对风机性能的影响[J].电子机械工程，2015，31（04）：911+19.

[3]王为新.雷达电子设备的电磁兼容结构设计[J].电子元器件应用，2009，4（07）：5253.

作者简介：蔡安娜（1986），女，安徽巢湖人，学士，助理工程师，研究方向：雷达机械结构设计。