基于SUV载车平台的高热耗设备布局设计
2015-06-29洪肇斌郭黎廖攀攀赵玉申崔珍珍
洪肇斌 郭黎 廖攀攀 赵玉申 崔珍珍
摘要：本文分析了SUV车载式大功率电子设备在现代军事装备中的趋势，并就这一关键点创新地通过功能分区的方法并从人机工程学方面考虑进行了车内布局的设计。文中还借助于热分析软件——ANSYS软件分别对设备区和保障区的高热流密度环境进行了分析。
关键词：SUV车载式；功能分区；高热流密度
中图分类号：U469 文献标识码：A文章编号：1672-3791（2015）05（c）0000-00
0 引 言
随着科技的进步和电子设备的更新换代，以及军事电子设备在侦查范围、精度和强度等方面要求越来越高，电子设备量和功率也越来越大[1-3]。则对于车载式雷达，由于车内空间极其有限，那么如何进行合理的电子设备布局从而实现小车内具有良好的散热空间以及人机工作环境是当今车载机动式雷达亟待解决的一项关键技术[4]。本文基于某型车载机动式雷达，通过在有限的空间里进行工作环境与设备之间独立分开布局、电子设备之间功能分区布局从而实现车内散热风道的合理设计以及获得良好的人机环境。
1. 车载式雷达的内部组成
车载式雷达车厢内部沿车头至车尾方向按照不同的功能进行分区，主要包括操作人员工作区、电子设备区和保障区，见图1所示。其中操作人员工作区为驾驶员和设备操作员工作的区域；电子设备区主要是放置信号激励、功放、信号接收和处理设备的区域；而保障区主要是放置车内电子设备供电电源和车内保障工具的区域。为了在电子设备区和保障区放置相关设备，需要将原车除了驾驶和副驾驶位置以外的后排座椅设备拆除，从而腾出空间进行电子设备的布局。
2. 电子设备区的散热方案
首先三个区域之间为了防止设备热耗之间互相干扰，同时也为了降低噪音，为操作人员工作区营造良好的环境，区域之间通过多层叠加形式的复合材料板进行隔开，具体组成形式见图2所示。通过此种构造的隔墙可以实现良好的热和噪声隔绝。
2.1 电子设备区的热设计
普通的SUV车长方向一般在6米以内，车宽按照国标也不会超出2.5米，车高一般也不会高于2.3米。在如此有限的空间里，要将车内划分为3个区域，其中两个要进行大功率电子设备的布置，可想而知设备区的热流密度比较大，紧靠车内自带空调无法有效进行热量的散出。接下来以某一具体的案例进行分析。设备区的设备和热量见表1所示。
从表1可见，该案例中的设备区总热耗为4695W，属于高热流密度。为了能形成一个顺畅的风道，设备区通过前后隔墙进行隔离成为一独立空间，在载车底板中间左右靠脚踏板位置各开设一个百叶窗，作为风道的进风口与出风口。在载车底盘下方对应位置增加导流板，出风口安装风机组件，将机柜内部的热风抽到车外。同时为了防止风向紊乱及串流，在综合机柜上方区域安装一个档风罩，采取共形设计保证与内饰造型的一致性。风道布局见图3所示
图3 设备区风道布局图
机柜内分机自带散热的前提下，在进出风口处各放置6个型号为EBM7114NH的风机进行一进一出散热，基本参数见图4所示。依据以上设备区布局，借助于ANSYS软件进行热仿真分析，仿真结果见图5所示。仿真结果表明：最高温度约为77℃，对于军标电子设备一般能耐热85℃来看能满足工作要求。
2.2保障区热设计
保障区主要是放置车内电子设备的供电单元以及随车附属件，与设备区相比热耗比较小，具体见表2所示。
在此区域顺着车行驶的方向，采用前进冷风后排热风的散热方式。在设备区底部开设进风口，顶部安装风机组件，通过顶部风机将环境风抽进机柜区进行电子设备散热。然后在设备区域外的车底板上开设出风口并安装风机组件，把保障区热风抽至车体外。借助于ANSYS软件进行热仿真分析，仿真结果见图5所示。
仿真结果表明：最高温度约为55℃，同样能满足电子设备的工作要求。
3. 结束语
本文对基于SUV载车平台的高热耗电子设备布局进行了分析和设计，并提出了一种对车内设备进行功能分区的结构方案。整个结构在满足散热的前提下，还从人机工程的角度进行了考虑。同时针对某一具体案例借助于ANSYS软件进行分析，验证了文中所提结构布局方案的热设计可行性。
参考文献：
[1] 王俊. 某小型卫通车结构总体设计[J]. 电子机械工
程， 2006， 22（6）： 22- 25.
[2] 白旭东. 某SUV平台动中通结构总体设计探讨[J]. 电子机械工程， 2011， 27（4）： 24- 27.
[3] 张润逵. 雷达结构与工艺[M].北京： 电子工业出版社，2007.
[4] 张永成. 某大功率干扰车结构总体设计[J]. 电子机械工程， 2001， 5： 18-20.
作者简介：洪肇斌（1985-），男，博士，工程师，主要从事电子设备结构设计工作。
