CC BY
148
Иофин А.А.
Каменск-Уральский, УПУБ «ДЕТАЛЬ»
НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПЛАСТИНЧАТЫХ РАДИАТОРОВ В КОНСТРУКЦИЯХ БОРТОВЫХ РЭС
При проектировании РЭС в современных условиях основной задачей конструктора является создание надежного конкурентоспособного РЭС с минимальными: габаритно-массовыми характеристиками, сроками
разработки и производства, себестоимостью. Катализатор актуальности проблемы - жесткая конкуренция на внутреннем и внешнем рынках радиоэлектронной техники. Особое значение эта задача приобретает при разработке бортовых РЭС летательных аппаратов (ЛА), когда необходимо найти решение противоречивых (а зачастую и антагонистичных) требований увеличения функциональных возможностей РЭС, сопровождающихся усложнением электрических схем и ростом энергопотребления, и, одновременно, требований минимизации конструктивных параметров и упрощения технологии производства.
В комплексном подходе к поиску решения проблемы одной из частных задач является отвод теплоты от теплонагруженных ЭРИ для обеспечения значения температуры на каждом конкретном ЭРИ, не превы-шаю-щей допустимой по техническим условиям (ТУ) на рассматриваемое ЭРИ. В подавляющем большинстве случаев для этой цели применяются различные типы радиаторов как в условиях естественной, так и вынужденной конвекции. В работах [1-4] приводятся рекомендации и решения по выбору радиаторов для обеспечения нормального теплового режима ЭРИ и РЭС в целом, однако, для разработки конкурентоспособного РЭС с учётом требований, приведенных выше, на основании опыта работы по созданию бортовых РЭС ЛА (для самолетов, вертолетов, беспилотных ЛА, ракет и космических аппаратов) предлагается следующий алгоритм комплексного конструкторско-технологического решения:
1.Определение конструктивных параметров и выбор минимального количества типоразмеров радиаторов для применения в бортовых РЭС ЛА.
2. Разработка методики расчета и выбора типоразмера радиатора из заданного ряда в зависимости от тепловыделения ЭРИ и его допустимой по ТУ температуры (Р, Вт и бдоп, °С, соответственно) и температуры окружающей среды (бс, °С).
3. Разработка рекомендаций по выбору и применению радиаторов в зависимости от особенностей процессов теплоотвода в условиях естественной и вынужденной конвекции.
4. Решение вопроса централизованного выпуска и поставок нового ряда унифицированных радиаторов для РЭС.
Рассмотрим последовательно претворение предлагаемого алгоритма в практику проектирования.
В последние десятилетия ХХ века в соответствии с [2, 3] для радио-электронной промышленности
централизованно выпускались радиаторы примерно 370 типоразмеров (для применения в условиях естественной и вынужденной конвекции односторонние и двусторонние ребристые радиаторы, одиночные, двух-, трех- и четырехступенчатые пластинчатые радиаторы и игольчато-штыревые радиаторы). На основании опыта работы по проектированию бортовых РЭС, а именно, радиовысотомеров, радиовысотомерных и радиолокационных систем, датчиков высоты и т. п., в подавляющем большинстве случаев в современных бортовых РЭС ЛА для обеспечения нормальных тепловых режимов ЭРИ достаточно использовать пластинчатые радиаторы с пятью значениями высоты ребер, h: 8, 12, 20, 32 и 40 мм (по [2] такие радиаторы определены как ребристые ипластинчато-штыревые) , рисунок которых приведён в [4] . Необходимо и достаточно выпускать пластинчатые радиаторы размером ЬхБ = 150x130 мм для каждого из пяти значений h (L - длина радиатора по направлению длины ребра, Б - ширина радиатора в направлении, перпендикулярном ребру). По [1] оптимальное межреберное расстояние, обеспечивающее максимальную величину теплоотвода пластинчатого радиатора, Ьопт = (6,5.10) мм при h = 8; 12 мм и Ьопт
= (6.8,5) мм при h = 20; 32; 40 мм и перегреве радиатора порядка 40°С. Для уменьшения массы ра-
диатора, интенсификации процесса тепломассообмена и обеспечения эффективной работы радиатора в условиях как естественной, так и вынужденной конвекции независимо от ориентации радиатора внутри РЭС и направления обдува, продува или перемешивания теплоносителя предлагается применять пластинчатые радиаторы с ребрами, имеющими перфорацию в шахматном порядке с диаметром отверстий 3 мм (ГОСТ 16841-79, исполнение 1) . Кроме того, перфорированные пластинчатые радиаторы с указанными конструктивными параметрами равноценно заменят применявшиеся ранее при вынужденной конвекции игольчато-штыревые радиаторы [2], которые с 01.01.1993 года запрещены к применению при новом конструировании .
Методики расчета и выбора типоразмера радиатора из заданного ряда в зависимости от Р, бс и бдоп принципиально разработаны в [4]. Пластинчатый радиатор с размерами, обеспечивающими нормаль -ный тепловой ре-жим установленного на нем ЭРИ, вырезается из одной из пяти заготовок с выбранной высотой ребра.
Основной задачей является налаживание централизованного выпуска и поставки рассмотренных в настоящей работе пяти типоразмеров пластинчатых радиаторов, которые могут успешно заменить выпускавшиеся ранее 370 типоразмеров. Экономические преимущества, ускорение сроков проектирования и производства РЭС и повышение их надежности при использовании в конструкции предлагаемых пластинчатых радиаторов очевидны и подтверждены теоретически и экспериментально.
ЛИТЕРАТУРА
1. Иофин А.А. Графический метод выбора оптимального межреберного расстояния пластинчатых радиаторов при естественной конвекции. / Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТРТО. М.: НИИЭИР, 1976. -
Вып.2. С.54-57.
2. ОСТ4 ГО.865.000, ред.1-69. Радиаторы игольчато-штыревые охлаждения полупроводниковых приборов. Технические условия. М.: ЦКБ, 1970.
3. ОСТ4.865.002, ред.1-75. Радиаторы охлаждения полупроводниковых приборов. Технические условия . М.: ЦКБ, 1974.
4. Иофин А.А., Лузин В.С. О минимизации массогабаритных характеристик пластинчатых радиаторов. Надежность и качество 2001. Труды Симпозиума. Пенза: информационно-изд. центр ПГУ, 2001. - С.400-401.
