Алгоритм оперативного поддержания температурного режима блоков усиления мощности передающего комплекса радиолокационной станции на основе тепловой модели

Введение. Тенденции развития современной радиоэлектронной аппаратуры, входящей в состав радиолокационных станций, заключаются в постоянном увеличении выходной излучаемой мощности. Это приводит к значительному повышению тепловыделения блоков усиления мощности как наиболее теплонагруженных. Для уменьшения отказов данных блоков, связанных с перегревом, предложен оригинальный алгоритм оперативного поддержания температурного режима. В основе алгоритма лежит тепловая модель, позволяющая, в отличие от известных моделей, производить расчет распределения температуры в блоке в режиме реального времени с учетом телеметрии с датчиков температуры, установленных внутри блока. Новизна предлагаемого алгоритма заключается в управлении системой охлаждения в реальном масштабе времени на основе прогноза температуры блоков, полученного с помощью тепловой модели. Метод. Тепловая модель базируется на математической формализации тепловых процессов с использованием метода анизотропного тела, который позволяет минимизировать вычислительные затраты на расчеты за счет представления блока усиления мощности в виде квазиоднородного тела. Основные результаты. Моделирование процесса распределения температуры в блоке усиления мощности выполнено в среде COMSOL. Для оценки эффективности алгоритма и возможности работы в режиме реального времени на этапе эксплуатации радиолокационной станции выполнен вычислительный эксперимент с использованием модельных данных. Результаты моделирования подтвердили возможность проведения вычислений распределения температуры в блоке в реальном масштабе времени. Обсуждение. В отличие от существующих алгоритмов поддержания температурного режима блока, основанных на показаниях температурных датчиков, определяющих температуру в текущий момент времени, разработанный алгоритм реализует прогноз температуры. Это позволяет принимать меры по охлаждению блока до наступления критических аварийных ситуаций.

The development trends of modern electronic equipment included in radar stations consist of a constant increase in the output radiated power. This leads to a significant increase in heat generation of power amplification units as the most heat-loaded ones. To reduce failures of these units associated with overheating, this work proposes an original algorithm for quickly maintaining the temperature regime. The algorithm is based on a thermal model, which allows, unlike the known ones, to calculate the temperature distribution in the block in real time, taking into account telemetry from temperature sensors installed inside the block. The novelty of the proposed algorithm lies in the real-time control of the cooling system based on the block temperature forecast obtained using a thermal model. The thermal model is based on the mathematical formalization of thermal processes using the anisotropic body method, which allows minimizing the computational costs of calculations by representing the power amplification unit as a quasi-homogeneous body. Simulation of the temperature distribution process in the power amplification unit was performed in the COMSOL. To evaluate the efficiency of the algorithm and the ability to operate in real time at the operational stage of the radar station, a computational experiment was performed using model data. The simulation results confirmed the possibility of calculating the temperature distribution in the block in real time. Unlike existing algorithms for maintaining the temperature regime of a block, based on the readings of temperature sensors that determine the temperature at the current moment in time, the developed algorithm implements a temperature forecast. This allows you to take measures to cool the unit before the onset of critical emergency situations.