雷达系统在高功率运行时会产生大量热量,尤其是相控阵雷达的 T/R 组件,其热流密度可达 1000W/cm² 以上。冷却液/防冻液的核心功能在于通过热交换将热量传导至散热装置,确保组件温度控制在 70℃以下。
1. 关键性能指标
(1)导热系数:冷却液/防冻液的导热能力直接决定散热效率。以 65 号冷却液/防冻液为例,其导热系数在 - 60℃至 80℃范围内稳定在 0.278~0.368 W/(m・K) 之间,显著优于传统水基冷却液/防冻液。
(2)电导率:为防止泄漏引发电子元件短路,军用雷达冷却液/防冻液的电导率需低于 5μS/cm²。例如,某型低电导率介电冷却液/防冻液通过复配有机缓蚀剂,将电导率控制在 3μS/cm² 以下。
(3)化学稳定性:冷却液/防冻液需耐受极端温度与复杂环境。特力 65 号冷却液/防冻液采用乙二醇与蒸馏水为基液,添加抗氧剂与防腐剂,可在 - 65℃~110℃环境下长期使用。
(4)低温流动性:在 - 65℃极寒条件下,65 号冷却液/防冻液的黏度需低于 500mPa・s,确保泵循环系统正常工作。
2. 典型成分与配方
雷达冷却液/防冻液通常由基础液、缓蚀剂、防锈剂、抗氧剂等组成。例如:
(1)基础液:乙二醇(60%~70%)与去离子水(30%~40%)的混合液,兼具防冻与导热特性。
(2)缓蚀剂:苯并三氮唑、肉桂酸等有机非离子型复合缓蚀剂,通过协同作用保护铝、铜等金属部件。
(3)添加剂:巯基苯并三氮唑用于橡胶保护,聚丙烯酸作为阻垢剂,聚氧乙烯聚氧丙烯醚(分子量 1900~2200)作为消泡剂。
二、应用场景与冷却技术
(1)军用雷达系统
①相控阵雷达:特力 65 号冷却液/防冻液已应用于歼 - 20、055 型驱逐舰等装备,其 - 65℃低温性能与 110℃沸点满足全天候作战需求。
②车载雷达:THAAD 系统的 AN/TPY-2 雷达采用强迫液冷系统,冷却液/防冻液流经 T/R 组件冷板,确保单元温度均匀性误差小于 5℃。
(2)民用领域
①气象雷达:某型天气雷达的变压器冷却液/防冻液泄漏案例显示,冷却液/防冻液的绝缘性与散热能力直接影响速调管寿命。
②车载 ADAS 雷达:毫米波雷达的冷却液/防冻液需适应 - 40℃~85℃宽温范围,同时满足低电导率(<10μS/cm²)要求。
(3)特殊环境需求
①舰载雷达:需解决盐雾腐蚀问题,采用密封箱体结构与强迫风冷结合液冷的复合散热方案。
②机载雷达:轻量化设计要求冷却液/防冻液密度低于 1.1g/cm³,例如某型风冷有源相控阵雷达通过优化冷板材料,实现散热效率提升 30%。
三、维护与更换要点
(1)检测与监测
①定期检查:每 6 个月检测冷却液/防冻液的 pH 值(7.5~11.0)、电导率(<5μS/cm²)及冰点(-65℃以下)。
②泄漏预警:采用压力传感器实时监测系统密封性,例如某气象雷达通过液位传感器及时发现冷却液/防冻液泄漏。
(2)更换流程
①排空旧液:在冷态下打开排液旋塞,使用专用设备回收旧液。
②系统清洗:用去离子水冲洗冷却管道,确保无残留杂质。
3.加注新液:按比例混合乙二醇与蒸馏水,添加缓蚀剂等添加剂,启动循环泵排除空气。
(3)注意事项
①兼容性:不同型号冷却液/防冻液(如 60 号与 65 号)不得混合使用,以免发生化学反应。
②环保处理:废弃冷却液/防冻液需交由专业机构处理,避免污染环境。
四、技术发展趋势
(1)纳米流体冷却液/防冻液
①性能优势:在乙二醇基液中添加纳米级 Al₂O₃或 CuO 颗粒,可使导热系数提升 40% 以上。例如,某型纳米流体冷却液/防冻液在雷达系统中应用后,T/R 组件结温降低 15℃。
②挑战:纳米颗粒的分散稳定性与长期悬浮性仍需优化。
(2)环保型冷却液/防冻液
①碳氢化合物冷却液/防冻液:中石油克拉玛依石化研发的碳氢冷却液/防冻液可将数据中心 PUE 降至 1.1,未来或扩展至雷达领域。
②生物基冷却液/防冻液:采用植物提取物替代乙二醇,减少对环境的毒性影响。
(3)智能化管理系统
①实时监控:通过物联网传感器监测冷却液/防冻液的温度、压力、电导率等参数,结合 AI 算法预测故障风险。
②自修复技术:添加微胶囊缓蚀剂,当冷却液/防冻液泄漏时自动释放修复成分。
五、行业标准与规范
雷达冷却液/防冻液需符合国军标 GJB 6100-2007,主要指标包括:
(1)冰点:≤-65℃
(2)沸点:≥119℃
(3)pH 值:7.5~11.0
(4)机械杂质:≤0.05%
(5)腐蚀试验:铝、铜、钢等金属片在 80℃浸泡 720 小时后失重≤0.1mg/cm²。
结论
雷达冷却液/防冻液的技术演进与雷达系统的高性能化需求密切相关。未来,随着纳米流体、环保材料及智能化管理技术的发展,冷却液/防冻液将向高效、安全、绿色方向持续突破。在实际应用中,需根据不同场景选择合适的冷却液/防冻液类型,并严格遵循维护规范,以确保雷达系统的可靠性与寿命。
本公司主营产品为:雷达冷却液、航空冷却液、低电导率氢燃料电池冷却液、重负荷柴油设备冷却液、新能源电车冷却液、汽油车冷却液及各种工况下定制冷却液。