專利名稱：一種空間行波管收集極輻射散熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于微波真空電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及空間行波管放大系統(tǒng)中的收集 極輻射散熱器。
背景技術(shù)：
空間行波管廣泛應(yīng)用于各種衛(wèi)星以及載人航天與探月工程的轉(zhuǎn)發(fā)器、數(shù)據(jù)傳輸系 統(tǒng)、雷達(dá)與電子對抗發(fā)射機(jī)等的末級功率放大器?？臻g行波管主要由電子槍、慢波結(jié)構(gòu)、磁 聚焦系統(tǒng)、收集極和輸入輸出耦合裝置五部分組成。其中，收集極負(fù)責(zé)接收與電磁波互作用 后的廢棄電子注并將其能量進(jìn)行回收。與電磁波互作用后的廢棄電子注打到收集極內(nèi)表 面，將其動能轉(zhuǎn)化為熱能，在收集極內(nèi)表面產(chǎn)生大量的廢熱。如果不能及時(shí)有效地將收集極 內(nèi)表面的廢熱排出，則會導(dǎo)致收集極溫度過高，影響空間行波管的工作壽命、輸出功率及運(yùn) 行穩(wěn)定性。為了提高空間行波管的輸出功率，保證其運(yùn)行時(shí)的可靠性和穩(wěn)定性，需要采取各 種有效措施將收集極表面的廢熱排散到宇宙空間中去，以降低收集極的溫度。在空間行波管中，收集極內(nèi)外都是真空狀態(tài)，不存在對流散熱，像風(fēng)冷和水冷這樣 的散熱手段不再適用。目前，多采用熱傳導(dǎo)結(jié)合熱輻射的方式對收集極進(jìn)行散熱，即采用導(dǎo) 熱系數(shù)比較高的金屬材料將收集極內(nèi)表面的熱能通過熱傳導(dǎo)傳導(dǎo)至收集極外表面，然后在 收集極的外表面安裝輻射散熱器，將熱能通過輻射散熱器進(jìn)一步排散到外部空間。在收集 極的外部安裝輻射散熱器一方面可以將收集極外表面的溫度進(jìn)一步傳導(dǎo)至輻射散熱器的 金屬翼片上，同時(shí)可以有效增加收集極的輻射散熱面積。由于輻射的能量與輻射面積成正 比，在收集極的外部安裝輻射散熱器可以更高效地將廢棄電子注在收集極內(nèi)表面產(chǎn)生的廢 熱排散到外部空間中去，保證空間行波管的工作穩(wěn)定性和使用壽命。目前，現(xiàn)有的一種空間行波管收集極輻射散熱器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它由一個金 屬套筒和多個排列在金屬套筒外表面的具有高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬翼片組成。這種輻射散熱器 雖然能夠?qū)臻g行波管收集極進(jìn)行有效地散熱，但是其重量比較重，增加了空間行波管的 重量，為衛(wèi)星的發(fā)射增加了負(fù)重。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有的空間行波管收集極輻射散熱器重量過重的 不足，提供了一種空間行波管收集極輻射散熱器，在不影響其散熱效果的同時(shí)能夠有效降
低其重量。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是一種空間行波管收集極輻射 散熱器，包括一個金屬套筒和位于金屬套筒外表面的至少兩個金屬翼片，其特征在于，所述 金屬翼片具有至少一個開槽，開槽后的金屬翼片的表面積不少于開槽前的金屬翼片的表面 積。上述金屬翼片的開槽形狀為矩形或梯形。本實(shí)用新型的有益效果由于對空間行波管收集極輻射散熱器的金屬翼片具有開槽，而輻射能量與輻射面積成正比，只要保證開槽后的金屬翼片的輻射表面積不少于開 槽前的金屬翼片的輻射表面積，則開槽后的空間行波管收集極輻射散熱器的散熱性能幾乎 不會受到影響，但是對金屬翼片進(jìn)行開槽卻有效降低了空間行波管收集極輻射散熱器的重 量，進(jìn)而降低整個空間行波管的重量，減輕了衛(wèi)星發(fā)射的負(fù)重。

圖1是現(xiàn)有的一種空間行波管收集極輻射散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是現(xiàn)有的一種空間行波管收集極輻射散熱器的金屬翼片結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例1的金屬翼片結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例2的金屬翼片結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例3的金屬翼片結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖2所示，現(xiàn)有的空間行波管收集極輻射散熱器的金屬翼片的尺寸參數(shù)中，a為 金屬翼片梯形截面的上底寬度，b為金屬翼片梯形截面的下底寬度，h為金屬翼片的高度，1 為金屬翼片的長度。根據(jù)一實(shí)際空間行波管收集極輻射散熱器，給出金屬翼片的尺寸a = 2mm，b = 3mm，h = 42mm，1 = 58mm。本實(shí)用新型的下述各個實(shí)施例是在上述金屬翼片的基礎(chǔ)上開槽，對比不同形狀開 槽的輻射散熱器對空間行波管收集極散熱性能的影響。開槽的尺寸所依據(jù)的開槽原則是 開槽后的金屬翼片的表面積不少于開槽前的金屬翼片的表面積。實(shí)施例1 如圖3和4所示，一種空間行波管收集極輻射散熱器，包括一個金屬套 筒和位于金屬套筒外表面的八個金屬翼片，每個金屬翼片有五個開槽，開槽的形狀為矩形。 每個開槽在金屬翼片的高度方向上和厚度方向上均貫穿金屬翼片。本實(shí)施例中，金屬翼片 的尺寸a = 2mm, b = 3mm, h = 42mm, 1 = 58mm，開槽的寬度d = 2mm，開槽的間距c = 8mm。此實(shí)施例中，金屬翼片開槽所減少的表面積為2XdXh，增加的表面積為 (a+b) X h，根據(jù)開槽原則，開槽的寬度d應(yīng)小于等于(a+b)/2，這里取d = 2mm，為了保證金 屬翼片的抗振性能，取開槽的間距c = 8mm。實(shí)施例2 如圖5和6所示，一種空間行波管收集極輻射散熱器，包括一個金屬套 筒和位于金屬套筒外表面的八個金屬翼片，每個金屬翼片有五個開槽，開槽的形狀為矩形。 每個開槽在金屬翼片的高度方向上沒有貫穿金屬翼片，在金屬翼片的厚度方向上均貫穿金 屬翼片。本實(shí)施例中，金屬翼片的尺寸a = 2mm, b = 3mm, h = 42mm, 1 = 58mm，開槽的寬度 d = 2mm,開槽的間距c = 8mm,開槽距離金屬翼片上底的距離e和下底的距離f均為2mm。此實(shí)施例中，為了進(jìn)一步保證金屬翼片的抗振性能，這里取開槽距離金屬翼片上 底的距離和下底的距離e = f = 2mm，其余尺寸同實(shí)施例1。實(shí)施例3 如圖7和8所示，一種空間行波管收集極輻射散熱器，包括一個金屬套筒和位于金屬套筒外表面的八個金屬翼片，每個金屬翼片有五個開槽，開槽的形狀為梯形。 每個開槽在金屬翼片的高度方向上沒有貫穿金屬翼片，在金屬翼片的厚度方向上均貫穿金 屬翼片。本實(shí)施例中，金屬翼片的尺寸a = 2mm，b = 3mm，h = 42mm, 1 = 58mm，開槽的梯形 上底寬度i = 2mm，下底寬度g = 3mm，開槽的間距c = 8mm，開槽距離金屬翼片上底的距離 e和下底的距離f均為2mm。此實(shí)施例中，金屬翼片開槽所減少的表面積為(g+i) X (h-e-f)，增加的表面積為 (a+b) X (h-e-f)，根據(jù)開槽原則，則g+i應(yīng)小于等于a+b，這里取梯形的上底寬度g = 3mm, 下底寬度i = 2mm。其余尺寸同實(shí)施例2。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以意識到，上述實(shí)施例的金屬翼片可以任意變化，金屬 翼片上的開槽數(shù)量也可以任意變化。下面，對現(xiàn)有的一種空間行波管收集極輻射散熱器和上述三個實(shí)施例中的空間行 波管收集極輻射散熱器進(jìn)行散熱性能對比仿真驗(yàn)證，其中空間行波管收集極采用五級降壓 收集極，收集極的熱載荷是電子束轟擊收集極內(nèi)表面所產(chǎn)生的熱量。首先使用微波管模擬 器套裝中的注波互作用求解器，計(jì)算電子注進(jìn)入收集極的入口條件，然后利用微波管模擬 器套裝中的電子光學(xué)求解器，模擬電子注在收集極內(nèi)的運(yùn)動軌跡，得到每個電極上的功率 損耗，如表1所示；然后，采用三維有限元數(shù)值分析軟件ANSYS模擬空間行波管收集極在輻 射散熱器的散熱作用下的溫度場分布。ANSYS模擬采用分段均勻加載的方式，設(shè)定空間溫 度為20度，為了簡化分析，模擬過程中忽略了影響空間行波管收集極溫度場分布的公有因 素，如接觸熱阻。
權(quán)利要求一種空間行波管收集極輻射散熱器，包括一個金屬套筒和位于金屬套筒外表面的至少兩個金屬翼片，其特征在于，所述金屬翼片具有至少一個開槽，開槽后的金屬翼片的表面積不少于開槽前的金屬翼片的表面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間行波管收集極輻射散熱器，其特征在于，所述金屬 翼片的開槽形狀為矩形或梯形。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種空間行波管收集極輻射散熱器。包括一個金屬套筒和位于金屬套筒外表面的至少兩個金屬翼片，其特征在于，所述金屬翼片具有至少一個開槽，開槽后的金屬翼片的表面積不少于開槽前的金屬翼片的表面積。本實(shí)用新型的有益效果由于對空間行波管收集極輻射散熱器的金屬翼片具有開槽，而輻射能量與輻射面積成正比，只要保證開槽后的金屬翼片的輻射表面積不少于開槽前的金屬翼片的輻射表面積，則開槽后的空間行波管收集極輻射散熱器的散熱性能幾乎不會受到影響，但是對金屬翼片進(jìn)行開槽卻有效降低了空間行波管收集極輻射散熱器的重量，進(jìn)而降低整個空間行波管的重量，減輕了衛(wèi)星發(fā)射的負(fù)重。
文檔編號H01J23/033GK201741659SQ20102025254
公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者朱小芳, 李建清, 李斌, 楊中海, 王彬蓉, 胡權(quán), 黃桃 申請人:電子科技大學(xué)