Общие вопросы тепловой защиты АРЭО

Радиоустройства при своем функционировании используют энергию от источников питания на формирование рабочих сигналов. Значительная часть

энергии питания этих устройств преобразуется в тепловую и передается в окружающую среду. При этом все элементы РЭА делятся на термоактивные, т.е. такие элементы, которые при своей работе выделяют тепло, и термопосивные – элементы которые при своей работе тепла не выделяют.

По причине наличия термоактивных элементов температура внутри блока РЭА всегда будет выше окружающей температуры, т.е. блок будет термонагруженным. При этом снижается эксплуатационная надежность АРЭО, а в ряде случаев такое воздействие может привести к отказу. К примеру, для вычислительного комплекса, где основными термоактивными элементами являются интегральные микросхемы теплонагруженность стойки достигает 5кВт/м³ для РЭА 3-го поколения и 50 кВт/м³ для аппаратуры 4-го и 5-го поколения [6]. При любой теплонагруженности блока температура кристалла ИС не должна быть выше 70⁰С и превышение ее приводит к отказу ИМС.

Общая задача охлаждения РЭА разделяется на две: обеспечение отвода тепла от термоактивных элементов на несущую конструкцию и в теплоноситель; обеспечение массопереноса теплоносителя и связанной с этим теплопередачи на высших структурных уровнях РЭА.

Решение указанных задач обеспечивают устойчивость и стойкость (прочность) РЭА. При этом под устойчивостью понимают свойство аппаратуры сохранять свои параметры, оговоренные в ТУ, находясь в рабочем состоянии при различных воздействиях (для температурных воздействий – термоустойчивость). Стойкость (прочность) определяется свойствами РЭА сохранять свои параметры после воздействий.

В ТУ на АРЭО приводятся требования на рабочие и предельные нагрузки воздействий дестабилизирующих факторов, определяемых видом и типом аппаратуры, а также требованиями по устойчивости и стойкости. При анализе эксплуатационной надежности АРЭО с позиций термостойкости и термоустойчивости необходимо учитывать общий температурный фон устройства, который определяется удельной мощностью тепловыделения и плотностью теплового потока, проходящего сквозь корпус устройства.

Широкое использование ИМС и микросборок в АРЭО позволило существенно увеличить плотность компоновки и сократить объем. Это привело к повышению удельной мощности рассеяния и возрастанию температуры внутри блока по сравнению с аппаратурой, построенной на дискретных элементах. Чтобы снизить температуру внутри блока, необходимо применять специальные меры к охлаждению аппаратуры.

Под охлаждением РЭА понимают процесс отвода и переноса тепла от термоактивного элемента к среде, температура которой остается неизменной или поддерживается в необходимых пределах с целью термостабилизации. Тепловой режим РЭА есть пространственно–временное распределение температуры, соответствующее определенному пространственно-временному распределению термовыделения в РЭА.

Под заданным тепловым режимом в РЭА понимают такой тепловой режим, при котором температура каждого из элементов РЭА равна заданной или не превышает ее. Все системы охлаждения, используемые в РЭА, по виду теплоносителя делятся на воздушные, жидкостные и испарительные. При этом наибольшей интенсивностью обладают испарительные системы охлаждения, в которых охлаждение РЭА происходит за счет изменения агрегатного состояния теплоносителя.

Дата добавления: 2015-05-29