当代航空电子系统热管理

要使军用电子设备在战争中可靠地工作,重要课题之一便是热管理,也就是以各种冷却方式降低电子设备中硅片的结点温度。随着电子设备功率密度的日益增长,温控方式也日趋复杂,而能使用于飞机、并有发展前途的温控系统,必须是重量轻、可靠性高的系统。热管理的重要性由于现代武器系统紧密依靠电子设备的正常工作,硬件的可靠性对防御能力和战备性能有很大影响。据估计,飞机所有停飞的约65％与电子设备有关,而电子设备维修量的50％～60％与热管理问题有关。热聚集(结     

机载电子设备冷却散热技术的发展

机载电子设备高性能、高可靠、低成本的发展趋势对冷却散热技术不断提出更高的要求。详细介绍了用于机载电子设备的风冷、液冷以及其他新型冷却散热技术,阐述了各种散热技术的原理和特点,探讨了未来机载电子设备冷却散热技术的发展方向。研究结果表明:液冷必将取代风冷成为机载电子设备的主要冷却散热方式。未来机载电子设备还将采用混合冷却的设计方案,最大限度地发挥电子设备的热性能,提高机载电子设备综合化设计能力。     

军用电子设备环境适应性设计方法

军用电子设备的使用范围非常广,工作场所多种多样,设备的环境适应性问题比较突出。产品设计师需要及时运用新的设计方法来满足军用电子设备的环境适应性要求。本文介绍了军用电子设备所面临的环境条件,分析了环境适应性设计步骤,结合设计经验,讨论了具体的环境适应性设计措施,包括温度控制措施、防振抗冲击措施、电磁防护措施以及三防措施等。     

航空电子设备冷却用环路热管冷凝器热沉分析

为确定环路热管用于机载电子设备散热的适用性,讨论了应用于航空电子设备冷却的环路热管冷凝器可用热沉,提出将机翼蒙皮作为环路热管冷凝器的热沉.通过机翼蒙皮的传热分析,计算了飞行任务包线下机翼蒙皮内表面温度,以确定环路热管冷凝器热沉温度范围.理论计算表明,利用环路热管将机载电子设备的热量耗散于飞机蒙皮是一种可行的热管理技术.      

直升机蒸气循环系统技术现状与展望

随着高性能直升机技术的发展,电子设备增多,热载荷也越来越大,需要采用蒸气循环制冷系统才能满足性能要求.国外很多军用直升机上采用了蒸气循环制冷系统,但公开发表的文献较少.我国在此领域尚属空白.本文主要介绍国外直升机蒸气循环系统所采用的方案,并对其提出的方案进行了热力计算,为我国开展此领域的研究提供技术储备.     

大型军用运输机性能管理及自动着陆技术(上)

飞行性能管理是一种专门用于飞行性能优化的综合飞行控制技术,它可以根据某一指标优化飞行剖面,生成优化航迹,使军用运输机最大限度地缩短执行任务的时间。为了跟踪生成的优化航迹,实现安全快速的下滑着陆,对大型军用运输机的自动控制系统提出了较高的要求。本文主要介绍了大型军用运输机性能管理及自动着陆方面的研究成果,并与民用运输机的相关研究进行了对比。     

不同进气方式对机载电子设备气冷冷板性能影响

电子设备的热负荷占到了航空器全机热负荷的60%以上,高温失效是电子设备失效的主要形式,采取合理的散热手段及时带走电子设备产生的热量对飞行安全和电子设备工作的稳定性有着至关重要的影响。文章利用计算流体力学方法(CFD)对某机载电子设备用气冷冷板进行了传热模拟,通过改变入口速度以及冷空气的流动方式,得到不同工况下气冷冷板各位置的温度分布和工作性能。研究结果显示,入口速度增加会使冷却效果得到提升,但同时增加了流动阻力使得设备工作的稳定性下降。另外,流动方式一(中间进两侧出)的冷却效果优于流动方式二(两侧进中间出),流动方式二的工作噪音和流动阻力优于流动方式一,可根据实际需要进行选择。     

大型军用运输机性能管理及自动着陆技术(下)

飞行性能管理是一种专门用于飞行性能优化的综合飞行控制技术,它可以根据某一指标优化飞行剖面,生成优化航迹,使军用运输机最大限度地缩短执行任务的时间。为了跟踪生成的优化航迹,实现安全快速的下滑着陆,对大型军用运输机的自动控制系统提出了较高的要求。本文主要介绍了大型军用运输机性能管理及自动着陆方面的研究成果,并与民用运输机的相关研究进行了对比。     

机载电子设备通风冷却系统及其设计标准化

阐述了机载电子设备通风冷却系统是有效保证电子设备正常工作的环控系统,它的设计成功与否直接关系到电子设备乃至整架飞机的可靠性、寿命以及全寿命周期费用;高压除水制冷系统是今后的发展方向。以GJB　28 82－97《机载电子设备通风冷却系统通用规范》为主线,结合相关国军标、航标、美军标以及ARINC标准,并根据新机研制实践,归纳总结了该系统设计中的主要问题,如冷却方式、设计中应考虑到的主要问题、热设计和热接口设计、热性能鉴定以及军民用飞机电子设备通风冷却系统设计要求的对比。     

军用电子产品三防技术的发展和工艺改进

阐述了现代军用电子设备的三防设计和工艺实施,并介绍了一些新的三防技术,以及对传统三防工艺的改进方法。     

Recent active thermal management technologies for the development of energy-optimized aerospace vehicles in China

Recently, the development of modern vehicles has brought about aggressive integration and miniaturization of on-board electrical and electronic devices. It will lead to exponential growth in both the overall waste heat and heat flux to be dissipated to maintain the devices within a safe temperature range. However, both the total heat sinks aboard and the cooling capacity of currently utilized thermal control strategy are severely limited, which threatens the lifetime of the on-board equipment and even the entire flight system and shrink the vehicle’s flight time and range. Facing these thermal challenges, the USA proposed the program of “INVENT” to maximize utilities of the available heat sinks and enhance the cooling ability of thermal control strategies. Following the efforts done by the USA researchers, scientists in China fought their ways to develop thermal management technologies for Chinese advanced energy-optimized airplanes and spacecraft. This paper elaborates the available on-board heat sinks and aerospace thermal management systems using both active and passive technologies not confined to the technology in China. Subsequently, active thermal management technologies in China including fuel thermal management system, environment control system, non-fuel liquid cooling strategy are reviewed. At last, space thermal control technologies used in Chinese Space Station and Chang’e-3 and to be used in Chang’e-5 are introduced. Key issues to be solved are also identified, which could facilitate the development of aerospace thermal control techniques across the world.     

高超声速飞行器主动冷却系统优化设计

以碳氢燃料为冷却剂的主动冷却系统是进行高超声速飞行器热防护最有效的方法之一。在满足工作要求的情况下,应尽量减小主动冷却系统的质量,实现飞行器的轻质化目标。利用MATLAB@2007软件对高超声速飞行器燃烧室的主动冷却系统进行了优化设计,计算了冷却通道在满足各项热负荷条件下,系统的最小质量以及此时所对应的冷却通道各项尺寸。选择了Inconel X-750、Inconel 625和Hastelloy X 这3种不同的镍基合金分别当做冷却通道固壁材料,并且在主动冷却系统的近燃烧侧引入热障涂层,以分析不同材料和有无热障涂层对系统轻质化的影响,为高超声速飞行器主动冷却系统的材料选择和优化设计提供了理论依据。     

高超声速气膜冷却技术研究进展及发展方向

随着飞行器速度的进一步提高以及对可重复使用飞行器的需求,高超声速气膜冷却技术已经成为航空航天技术发展的热点问题。开展高超声速飞行器主动气膜冷却技术研究,对于解决高超声速飞行器面临的热防护问题,突破防热技术瓶颈,有十分重要的意义。本文在对主动冷却热防护技术原理、分类及其机制进行系统研究的基础上,从实验研究和数值模拟两个维度,对二维槽缝气膜孔工艺、离散气膜孔工艺和高超声速逆向喷流技术等高超声速气膜冷却技术以及影响气膜冷却效果的因素的研究现状进行了梳理和分析,进而提出了高超声速气膜冷却技术的防热材料研制、材料制备工艺、多气膜孔特性实验研究、逆向喷流气膜孔冷却技术实验验证等研究方向。     

热管散热模组在机载电子设备热设计中的应用

针对机载电子设备的高热流密度和关键器件的高功耗,采用相变传热的微热管散热技术,在保持原受限空间和模块安装方式的前提下,研制出不同结构形式的热管散热模组。其结果证明,在满足机载使用要求和工作条件下,热管散热模组能有效解决高功耗器件的散热问题,实现电子模块的控温和均温,突破了机载电子设备结构热设计的瓶颈。本文结合实例从微热管结构对传热性能的影响研究、热管散热模组研制、数值模拟等方面介绍热管散热模组在机载电子设备热设计中的应用,为微热管散热技术在机载电子产品领域的工程应用提供了重要的参考价值。     

军用飞机飞行器管理系统的功能结构研究

现代战争中,军用飞机不仅需要各系统正常运行,而且必须进行广泛的信息交互,保证有效完成作战任务。面对日益繁多的信息数据和复杂的设备操控,飞行员难以承担如此繁重的管理和控制任务,出现了飞行器管理系统。本文介绍了飞行器管理系统的发展背景,通过说明战术（任务）飞行管理系统的特点,阐释了公用系统与航电系统综合发展的必然趋势,根据...     

从系统仿真谈仿真模型的生成

随着计算机科学和系统科学的发展，系统仿真技术愈来愈为人们所关注。其应用范围遍及政治、经济、军事、交通运输、通讯、科学实验、教学及生产管理等社会各部门及领域。而构造仿真模型又是系统仿真中非常重要且必不可少的关键环节。本文对系统仿真模型的生成问题进行了探讨。     

Experimental study on effect of inclination angles to ammonia pulsating heat pipe

In this paper, a novel study on performance of closed loop pulsating heat pipe（CLPHP）using ammonia as working fluid is experimented. The tested CLPHP, consisting of six turns, is fully made of quartz glass tubes with 6 mm outer diameter and 2 mm inner diameter. The filling ratio is50%. The visualization investigation is conducted to observe the oscillation and circulation flow in the CLPHP. In order to investigate the effects of inclination angles to thermal performance in the ammonia CLPHP, four case tests are studied. The trends of temperature fluctuation and thermal resistance as the input power increases at different inclination angles are highlighted. The results show that it is very easy to start up and circulate for the ammonia CLPHP at an inclining angle.The thermal resistance is low to 0.02 K/W, presenting that heat fluxes can be transferred from heating section to cooling section very quickly. It is found that the thermal resistance decreases as the inclination angle increases. At the horizontal operation, the ammonia CLPHP can be easy to start up at low input power, but hard to circulate. In this case, once the input power is high,the capillary tube in heating section will be burnt out, leading to worse thermal performance with high thermal resistance.     

Vertical test integration

Today, most every weapon system is electronics intensive. Digital computers are at the core of military aircraft, ship, and vehicle weapons systems. Indeed, each weapon system's performance is largely determined by its digital computers and other electronics. This electronics dependency is necessary in order to provide the speed, functional compliance, and accuracy to achieve the required weapon system performance. Historically, test systems required for the various maintenance levels and also at the manufacturing site have each been uniquely developed, employed, and sustained for only one area of weapon system electronics support. There are a number of reasons for this situation including different organizations responsible for the levels of support, different funding sources, timing limitations, and technical feasibility. In recent years, however, commercial-off-the-shelf (COTS) advances in measurement and stimulation hardware, personal computers, Windows operating systems, flexible test programming languages, and more, have made it technically feasible to develop a family of test systems that provide common weapon system electronics support at all levels. Some use the phrase Vertical Test Integration to describe this concept of factory/field/depot integration     

10 kW超高速永磁电机三维瞬态温度场计算

为了考察电机在装配螺旋槽水冷套时对转子的冷却效果,针对1台功率10 kW、额定转速90 000 r/min的超高速永磁电机,采用有限元方法对电机三维温度场进行了研究,考虑了定子铁损、定子铜损,转子铁损和转子风摩擦损耗的影响。结果表明:定转子小间隙内的空气对转子起到了类似“热密封”的作用,当转子损耗功率较大时,仅依靠螺旋槽水冷套并不能有效地冷却转子,还必需辅以定转子小间隙的强迫空气冷却,以进一步降低转子温度。研究结果为大功率高速永磁电机热设计提供了重要参考依据。     

军用直升机数字化研制技术分析

通过对产品数字化定义技术、制造集成系统技术、仿真技术和并行工程管理方法的介绍,对我军用直升机的数字化研制技术进行探讨。