Thermische ontwerpuitdagingen van militaire uitrusting
De werkomgeving van militair materieel is ingewikkeld
Hoogte, hoge temperatuur, lage temperatuur, vochtigheid, temperatuurschok, thermische zonnestraling, schoktrillingen, ijsvorming, verschillende ruwe omgevingen (schimmel, woestijn, stof, roet, enz.) hebben allemaal verschillende gradaties van invloed op het thermische ontwerp. Naast complexe randvoorwaarden is de grootste uitdaging in het thermisch beheer van elektronische producten in de defensie-industrie de korte termijn thermische schok.
Deze elektronische producten worden vaak blootgesteld aan een extreme thermische omgeving. Stel dat een in de Caribische Zee geparkeerde straaljager nu een missie gaat uitvoeren. Het vliegtuig bevindt zich op dit moment op zeeniveau en de temperatuur en luchtvochtigheid zijn zeer geschikt. Wanneer het vliegtuig opstijgt, bevindt het zich in een omgeving op grote hoogte, onder het vriespunt, en de randvoorwaarden van elektronische producten zullen binnen enkele minuten of zelfs seconden worden gewijzigd. Daarom moeten de elektronische producten in het vliegtuig in een breed scala van omgevingstemperaturen kunnen werken.
De volgende afbeelding toont de rol van thermisch ontwerp in een succesvol elektronisch product en de impact van de omgeving daarop. Het is te zien dat hoogte, hoge temperatuur, lage temperatuur, vochtigheid, temperatuurschok, thermische zonnestraling, schoktrillingen, ijsvorming en verschillende ruwe omgevingen (schimmel, woestijn, stof, roet, enz.) allemaal een verschillende mate van invloed hebben op thermisch ontwerp.
Verwerk veel data en genereer meer warmte
Vanwege de aard van militaire taken zullen deze elektronische producten er onvermijdelijk toe leiden dat deze elektronische producten een grotere hoeveelheid gegevensverwerking uitvoeren en tegelijkertijd hogere gegevensverwerkingssnelheden vereisen, en zal het warmteverbruik van elektronische producten sterk toenemen. Daarom zorgen de barre omgevingsomstandigheden en het snel toenemende warmteverbruik van chips ervoor dat het thermische beheer van elektronische producten in de defensie-industrie voor enorme uitdagingen staat. Lichtgewicht en perfecte betrouwbaarheid verhogen de moeilijkheidsgraad van thermisch ontwerp
Voor elektronische apparatuur in de atmosfeer of in de ruimte is gewicht een zeer belangrijk element. Hoe lichter het gewicht, hoe langer het product zal blijven werken en hoe lager de kosten. Het is duidelijk dat elektronische producten, vanwege de bestaande kenmerken van straaljagers, raketten, tanks, enz., zich in een zware thermische omgeving bevinden, dus de thermische betrouwbaarheid van elektronische producten in de defensie-industrie is een zeer belangrijke factor.
Thermisch ontwerp van militaire uitrusting
Vanwege het hoge warmteverbruik van militaire elektronische producten en de ruwe werkomgeving, hebben ze meestal een hogere warmtestroom. Net als andere elektronische producten, moeten ze een goed koelsysteem hebben en moet rekening worden gehouden met de grootte van de ruimte, het gewicht, het warmteverbruik en het warmteverbruik van de apparatuur. Elektromagnetische afscherming en andere vereisten.
Normale elektronische systemen zijn meestal ontworpen als gesloten behuizingen en de meeste elektronische producten zijn zoveel mogelijk geïsoleerd van het koelsysteem. Stel je een Hummer Mercedes-Benz voor in de woestijn. Als de elektronische producten niet hermetisch zijn afgesloten, zullen de verschillende werkomgevingen zoals zand, puin, enz. de elektronische producten verlammen.
Op dit moment geven veel ingenieurs de voorkeur aan hybride koelmethoden voor het thermisch ontwerpen van elektronische producten. De meeste elektronische chips gebruiken luchtgekoelde warmteafvoer en watergekoelde warmteafvoerapparaten worden gebruikt voor apparaten die veel warmte verbruiken. Maar voor elektronische apparaten in de ruimtevlucht of de ruimte is dit soort warmteafvoermethode niet aan te raden en moet een compacter vloeistofkoelsysteem worden ontworpen.
Bijvoorbeeld het gebruik van substraatmaterialen met een hoge thermische geleidbaarheid, VC uniforme temperatuurplaten, warmtepijpen, TEC ingebed in de matrijs, jetkoeling of directe onderdompelingsvloeistofkoeling, zodat warmte kan worden overgedragen naar de vloeistof en vervolgens naar de vloeistofkoeling systeem In de warmtewisselaar. Zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding:
