防御器材

军用电子设备的热设计

发布时间:2022/6/12 17:15:28   
随着科技发展的日新月异,在国防军工装备领域所涉及到的电子设备也日趋复杂化、尖端化和智能化。同时由于军品应用对于产品小型化,轻量化,定制化和高可靠性的要求,工程师在设计过程中面临着毫米波级别的电磁兼容,高热流密度下的导冷散热,恶劣环境下的密封等一系列的挑战。军工设备的热设计挑战(1)军工装备工作环境复杂海拔、高温、低温、湿度、温度冲击、太阳热辐射、冲击振动、结冰、各类恶劣环境(真菌、沙漠、灰尘、烟灰等等)均对其热设计有不同程度的影响。除了复杂的边界条件外,国防工业电子产品热管理的最大挑战是碰到短暂的热冲击问题。这些电子产品经常处于一种极端的热环境下。假想一架停放在加勒比海的喷气式战斗机,现在要去执行一项任务。飞机此时处在海平面,温度、湿度非常合适的环境下。当飞机升空后,将处于高海拔、低于冰点温度的环境中,在几分钟甚至几秒钟内改变电子产品的边界条件,因此飞机中的电子产品必须可以在较大范围的环境温度下工作。(2)处理处理大,发热量多由于军事任务的本性,势必导致这些电子产品承担较大的数据处理量,同时要求较快的数据处理速度,相应低,电子产品的热耗会随之急剧增加。因此,恶劣的环境条件、急剧增大的芯片热耗,使得国防工业电子产品的热管理面临巨大的挑战。(3)轻量化、完美的可靠性增加热设计难度对于处于大气层或者外太空环境下的电子设备来说,重量是一个非常重要的要素。重量越轻,产品持续工作的时间越长,花费的费用越低。很明显,由于喷气式战斗机、导弹、坦克等的既有特性,使得电子产品处于恶劣的热环境下,因此国防工业电子产品的热可靠性是一个非常重要的因素。军工设备的热设计由于军用电子产品芯片热耗高、工作环境恶劣,通常呈现更高的热流量,与其他电子产品类似,必须具有良好的冷却系统,而其中必须要考虑设备工作的空间尺寸、重量、热耗、电磁屏蔽等要求。目前很多工程师对电子产品偏向于使用混合冷却方式进行热设计。大部分电子芯片使用风冷散热,对于热耗极大的器件使用水冷散热。但是对于空间飞行或者外太空的电子器件来说,这种散热方式不可取,必须设计更紧凑的液冷系统。比如使用高导热率的基板材料、VC均温板、热管、内嵌在芯片Die中的TEC、射流冷却或者直接浸入式液冷,这样可以使得热量被传输至液体,进而被传送至液冷系统的换热器中。目前军工设备所用散热产品及其技术核心均掌握在头部企业。希望未来几年,国内能涌现出更多导热更高、加工性能更好的散热材料,使其不仅能满足军工电子产品的散热,为军工电子设备的正常工作提供保障和防护,也可广泛推及用来解决民用高端设备的热控市场,推进军民技术融合。预览时标签不可点收录于合集#个上一篇下一篇
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