军用电子设备的热设计

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。

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。

军用电子设备的热设计

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。

军用电子设备的热设计

(2)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。

军用电子设备的热设计

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。

军用电子设备的热设计

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。

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