Wyzwania dotyczące projektowania termicznego sprzętu wojskowego
Środowisko pracy sprzętu wojskowego jest skomplikowane
Wysokość, wysoka temperatura, niska temperatura, wilgotność, szok temperaturowy, promieniowanie słoneczne, wibracje szokowe, oblodzenie, różne trudne warunki (grzyby, pustynia, kurz, sadza itp.) mają różny wpływ na konstrukcję termiczną. Poza złożonymi warunkami brzegowymi największym wyzwaniem w zarządzaniu temperaturą produktów elektronicznych w przemyśle obronnym jest krótkotrwały szok termiczny.
Te produkty elektroniczne są często narażone na ekstremalne warunki termiczne. Załóżmy, że myśliwiec odrzutowy zaparkowany na Morzu Karaibskim wykona teraz misję. Samolot znajduje się w tym czasie na poziomie morza, a temperatura i wilgotność są bardzo odpowiednie. Gdy samolot wystartuje, znajdzie się na dużej wysokości, w temperaturze poniżej zera, a warunki brzegowe produktów elektronicznych zmienią się w ciągu kilku minut, a nawet sekund. Dlatego produkty elektroniczne w samolocie muszą być zdolne do pracy w szerokim zakresie temperatur otoczenia.
Poniższy rysunek pokazuje rolę projektowania termicznego w udanym produkcie elektronicznym i wpływ środowiska na to. Można zauważyć, że wysokość, wysoka temperatura, niska temperatura, wilgotność, szok temperaturowy, promieniowanie słoneczne, wibracje szokowe, oblodzenie i różne trudne warunki (grzyby, pustynia, kurz, sadza itp.) mają różny wpływ na projekt termiczny.
Przetwarzaj dużo danych i generuj więcej ciepła
Ze względu na charakter zadań wojskowych, te produkty elektroniczne nieuchronnie spowodują, że te produkty elektroniczne przejmą większą ilość przetwarzania danych, a jednocześnie będą wymagały szybszych prędkości przetwarzania danych, a zużycie ciepła przez produkty elektroniczne gwałtownie wzrośnie. Dlatego trudne warunki środowiskowe i szybko rosnące zużycie ciepła przez chipy sprawiają, że gospodarka termiczna produktów elektronicznych w przemyśle obronnym staje przed ogromnymi wyzwaniami. Lekkość i doskonała niezawodność zwiększają trudność projektowania termicznego
W przypadku sprzętu elektronicznego w atmosferze lub przestrzeni kosmicznej bardzo ważnym elementem jest waga. Im lżejsza waga, tym dłużej produkt będzie działał i tym niższy koszt. Oczywiście, ze względu na istniejące cechy myśliwców odrzutowych, pocisków, czołgów itp. produkty elektroniczne znajdują się w trudnym środowisku termicznym, dlatego niezawodność termiczna produktów elektronicznych w przemyśle obronnym jest bardzo ważnym czynnikiem.
Projektowanie cieplne sprzętu wojskowego
Ze względu na wysokie zużycie ciepła przez wojskowe produkty elektroniczne i trudne środowisko pracy, zwykle zapewniają one większy przepływ ciepła. Podobnie jak inne produkty elektroniczne, muszą mieć dobry system chłodzenia, a także należy wziąć pod uwagę wielkość przestrzeni, wagę, zużycie ciepła i zużycie ciepła przez sprzęt. Ekranowanie elektromagnetyczne i inne wymagania.
Normalne systemy elektroniczne są zwykle projektowane jako zamknięte obudowy, a większość produktów elektronicznych jest w jak największym stopniu odizolowana od systemu chłodzenia. Wyobraź sobie Hummer Mercedes-Benz na pustyni. Jeśli produkty elektroniczne nie są hermetycznie zamknięte, różne środowiska pracy, takie jak piasek, gruz itp., sparaliżują produkty elektroniczne.
Obecnie wielu inżynierów preferuje stosowanie hybrydowych metod chłodzenia do termicznego projektowania produktów elektronicznych. Większość chipów elektronicznych wykorzystuje rozpraszanie ciepła chłodzone powietrzem, a urządzenia rozpraszające chłodzone wodą są używane w urządzeniach, które zużywają dużo ciepła. Jednak w przypadku urządzeń elektronicznych w kosmosie lub kosmosie ten rodzaj rozpraszania ciepła nie jest zalecany i należy zaprojektować bardziej zwarty system chłodzenia cieczą.
Na przykład zastosowanie materiałów podłoża o wysokiej przewodności cieplnej, płyt równomiernych VC, rurek cieplnych, TEC wbudowanych w matrycę, chłodzenia strumieniowego lub bezpośredniego zanurzenia w płynie, dzięki czemu ciepło może być przekazywane do cieczy, a następnie do chłodzenia cieczą system w wymienniku ciepła. Jak pokazano na poniższym rysunku:
