雷达市场需求趋势及雷达冷却液的性能要求

朱天一 宋怀玉

中国石油大连润滑油研究开发中心

雷达是利用电磁波探测目标的电子装备。其探测原理为：发射机通过发射天线向空间发射高频辐射信号探测目标单位，目标单位反射的回波信号经过发射天线传递至雷达接收机，信号经过雷达设备终端处理、录制并显示出来，由此来发现目标并测定位置、运动方向和速度以及高度等特性。

雷达种类繁多、应用广泛。它不仅在搜索、引导、武器控制、侦察中担任重要角色，而且还在航行保障、气象观测和车辆测速等经济建设和社会服务方面广泛应用。

雷达市场需求趋势

有源相控阵技术（AESA）雷达

随着军事电子技术的发展，出现了高性能的AESA（图1）雷达系统。AESA最重要的优势是其具有独立控制每个阵元的增益和相位的能力，可靠性优于常规雷达，它可以替代两个单一、传统的雷达。随着AESA不断取得进步，它不仅应用于机载雷达领域，还应用在预警搜索雷达、弹道导弹防御雷达和捕获雷达等关键领域。由于成本的降低及军事战略发展的需要，AESA的市场份额将稳步增加，价额昂贵的雷达系统将越来越多地采用AESA。

图1 AESA外观

气象雷达

随着国家气象信息化的加快，气象雷达市场需求将逐步递增。随着新一代多普勒天气雷达网规划建设和国家航空规划的推进实施，科研机构、水利部门和民航运输机场还有继续增补多普勒天气雷达（图2）的需求。由于国家气象业务发展的规划，会有大量的风廓线雷达（图3）进行装配。例如枢纽航空机场和部分天气情况较为复杂的干线支线机场配备了风廓线雷达，大部分一、二线城市的环保部门也将气象设备更换成风廓线雷达以监测雾霾天气。气象雷达还在交通及水利等部门逐渐推广。这些都为气象雷达打开了更加广阔的市场空间。

空管雷达

空管雷达（图4）是空中交通管理系统中确保飞行安全的重要设备。随着空中交通运输的飞速发展，市场对空管雷达的需求将十分广阔。空管雷达主要用于机场建设和低空开放。机场新建、扩建及迁建均需要配备空管雷达，军民用空管雷达市场将迎来高速发展期，市场空间将进一步扩大。低空管制的放开，各种无人机、直升机对低空资源的利用，也将推动航管体系的进一步建设，形成新的市场需求。

毫米波雷达

随着无人驾驶概念的逐渐实现，我国ADAS（高级辅助驾驶）市场规模逐渐放量，毫米波雷达（图5）也将迎来快速发展。毫米波雷达是为盲点检测和后方车辆提醒的中短距雷达，它对恶劣天气的抗干扰能力强，所以在雨雾天气条件下可以大大提升汽车的安全系数。消费结构升级、中产阶级需求增加及汽车安全法规和评级规定的助力，将带动国内毫米波雷达前后装市场需求的爆发式增长。随着毫米波雷达需求的增加，规模效益将带来成本的下降，更将极大地推动毫米波雷达的普及。

图2 多普勒气象雷达外观

图3 风廓线雷达外观

图4 空管雷达外观

图5 毫米波雷达外观

雷达的冷却方式

雷达是一个复杂而庞大的电子系统，内部有各种电子元件。发射器是雷达的重要组成部分。随着雷达技术的发展，发射器功率的不断升高，系统中的电子元件发热密度也会提高。电子设备在温度过热的条件下，会发生故障甚至失效。电子设备的失效有55%是由温度过高引起的，温度每升高10 ℃，可靠性就下降50%，可见温度对雷达设备的性能影响至关重要。有效地控制雷达系统中各电子元件的工作温度，十分必要［1］。

一般控制温度的冷却方式有自然冷却、强迫风冷和液体冷却。自然冷却与强迫风冷无法把电子元件的热量快速、彻底带走。液体冷却是大部分大功率雷达产品的冷却方式，有独立的冷却系统，有较高的冷却效率，能使冷却系统中的过热电子元件迅速降低到正常温度，维持冷却系统乃至整个雷达的正常工作。具有可行冷却方式、优良冷却效果的冷却系统已经成为雷达具备高可靠性的重要条件。

雷达冷却液的性能要求

雷达冷却液是雷达冷却系统液体冷却的主要冷却介质，可以使过热电子元件恢复到正常的工作温度。据了解，雷达冷却液没有相关的行业标准，各雷达企业根据自身雷达的特点来制定雷达冷却液的相关性能要求，主要有冰点、沸点、黏度、pH值、储备碱度、防腐蚀性能、电化学性能、抗泡沫性能、橡胶相容性、模拟使用腐蚀性能等。

防冻、防沸性能

雷达冷却液的一项重要也是最基本的性能是防冻性能。雷达冷却液在低温条件下的冰点决定了它的防冻性能。雷达设备内部温度较低且使用环境比较苛刻，一般在-55～70 ℃，所以雷达冷却液的牌号一般有45号、60号和65号，要求其冰点分别不高于-45 ℃、-60 ℃、-65 ℃。

沸点是雷达冷却液暴沸的温度。雷达冷却液沸点一般要求105 ℃以上，沸点过低的冷却液在使用过程中受热会形成蒸汽，影响冷却系统的传热效率，使设备内部温度升高，影响设备的使用寿命。

黏度

雷达冷却液对黏度有一定的要求。黏度是影响冷却液的传热效率的重要因素，黏度过大，会使雷达冷却液的传热效率降低。

pH值

雷达冷却系统的金属腐蚀过程与其所使用的雷达冷却液的pH值有关。例如铝在pH值4.5～8.5时得到保护，焊锡在pH值7.5～9.0环境中易钝化，铜钝化的pH值在7.0～12.5，所以雷达冷却液对pH值有一定要求，一般为弱碱性。过高或过低，都会对冷却系统中的金属造成腐蚀。

储备碱度

在雷达冷却系统循环运转的过程中，雷达冷却液的基液二元醇在高温及金属催化作用下产生的酸性物质，燃气泄漏进入冷却系统中都会导致雷达冷却液的pH值发生变化。为了使雷达冷却液的pH值在合适的范围内，就要有一定的储备碱度，所以雷达冷却液需要加入pH值缓冲剂。不同类型的缓蚀剂的储备碱度不同，一般来说，无机型缓冲剂要比有机型缓冲剂的储备碱度大。

防腐蚀性能

雷达冷却系统的结构复杂，使用了包括紫铜散热器、不锈钢管路、黄铜阀门、铝板、各种橡胶密封件和橡胶管等多种材料。由于雷达冷却系统中由多种金属材料构成，不同金属的电极电位不同，发生在雷达冷却系统中的金属腐蚀主要是电化学腐蚀。

同时雷达冷却液中的醇类物质使用较长时间后会产生酸性产物，也促进雷达冷却系统的腐蚀。雷达冷却系统腐蚀会使内部各个部件发生故障，同时腐蚀产物会堵塞管道，影响整个设备的传热效率。若腐蚀严重发生穿孔，将直接影响设备的使用寿命。防腐蚀性能是雷达冷却液极为关键的性能要求［2］。

电化学性能

由于雷达设备为电子设备，所以它对雷达冷却液的电化学性能有一定的要求。电化学性能是通过人为极化，测量金属在测试溶液中的电化学参数来反映金属腐蚀性能。它的主要参数为点蚀电位差和电流密度，它们的总效应决定腐蚀的速率和程度。通过测定电化学性能参数就可以了解雷达冷却液防止点蚀倾向的性能。点蚀电位差越大、电流密度越小的雷达冷却液电化学性能越好。

抗泡沫性能

雷达冷却液在雷达冷却系统中不停地循环工作，通常会产生大量的泡沫，不仅影响整个设备的传热效率，还会加剧冷却系统内部部件气穴腐蚀，所以雷达冷却液中一般需要加入一定量的消泡剂来抑制泡沫的生成。

雷达设备工作时，内部温度比汽车发动机内部温度要低，使用环境也较苛刻，所以对雷达冷却液中消泡剂的中温、低温性能都有一定要求。由于雷达冷却系统内部体积较小，对雷达冷却液产生泡沫体积要求较高，一般泡沫体积要求是发动机冷却液泡沫体积要求的三分之一。

橡胶相容性

雷达冷却系统中有众多的橡胶管和橡胶垫片，其主要成分为三元乙丙橡胶、氟硅橡胶等，它们是连接、密封冷却系统的主要材料。一旦橡胶被侵蚀和损坏会造成雷达冷却液泄漏，使雷达冷却液进入到电路系统，直接影响雷达的使用寿命。所以雷达冷却液的组分必须具有良好的橡胶相容性，对橡胶侵蚀性较小。

模拟使用腐蚀性能

各种类型的雷达设备是根据其性能特点及内部构造来进行模拟使用腐蚀性能试验，主要是对使用试验中的金属试片腐蚀情况和雷达冷却液的稳定性进行考察。它是一个长周期运行的动态试验，可以直接反映雷达冷却液的实际使用性能和寿命。

结束语

受国家军事、经济发展的推动，高性能AESA、气象、空管等雷达产品市场需求的不断增长，满足雷达产品使用要求的雷达冷却液有着极大的市场需求空间，高性能的雷达冷却液的市场前景十分可观。雷达冷却液不仅应能够快速地降低电子元件温度，而且应具有良好的防腐蚀性能、抗泡沫性能、电化学性能和橡胶相容性能等，以满足雷达设备的使用要求。