Методика ускоренной комплексной оценки тепловых режимов РЭС

УДК 621.396.6

МЕТОДИКА УСКОРЕННОЙ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ РЭС Иофин А. А.

Предложена методика ускоренной комплексной оценки тепловых режимов РЭС для сокращения времени проработки конструкции РЭС на этапе технического задания

It is suggesting methods accelerate complex evaluation temperature conditions of radio apparatus. This methods is reduced time to work construction of radio apparatus on technical task stage

Ускорение научно-технического прогресса и темпов его развития в условиях жёсткой конкуренции в едином информационно- производственном пространстве выдвигает на передний план задачу сокращения времени на проведение научно-исследовательских (НИР) и опытно-конструкторских (ОКР) работ по созданию новых и модернизации существующих образцов РЭС. Одним из условий решения этой задачи является минимизация расчётноаналитических работ (особенно на этапе НИР) без снижения показателей надёжности и качества разрабатываемой РЭС.

Уменьшение объёма расчётно-аналитических работ может быть достигнуто за счёт использования при проведении НИОКР экспериментально подтверждённых расчётных графиков зависимостей перегревов (и) внутри корпуса РЭС от мощности тепловыделения РЭС (Р), температуры (Тс) и давления (PH) окружающей среды, конструкции корпуса РЭС и его компоновки, режима работы (стационарный или динамический по времени т с перерывами между включениями и без них), а также от способа охлаждения (естественное или принудительное) [1-6].

Разработанная методика ускоренной комплексной оценки тепловых режимов РЭС даёт возможность определить тепловые режимы РЭС в целом, его отдельных функциональных узлов (блоки, печатные платы, ячейки), а также габаритно-массовые характеристики пластинчатых радиаторов для

интенсификации теплоотвода от теплонагруженных электрорадиоизделий (ЭРИ).

Принципиальная блок-схема предлагаемой методики приведена на рис.1. Физическая тепловая модель одноблочного РЭС показана на рис. 2 [2], а многоблочного РЭС (количество отсеков или блоков равно n) - на рис. 3 [5], модель пластинчатого радиатора - на рис. 4 [6]. Основные понятия и определения, относящиеся к приведённым моделям РЭС и их тепловым режимам, даны в [2, 5, 6].

Следует отметить, что, во-первых, графические зависимости в структуре блок-схемы на рис. 1 ра^чи^ны для бортовых РЭС летательных аппаратов с объёмом от 1 до 10 дм , а для контрольно-поверочной аппаратуры - объёмом до 35 дм . Во-вторых, для стационарных и динамических режимов одноблочных и многоблочных РЭС оценка проводится до тех пор, пока не определится оптимальное необходимое сочетание ИД и допустимых перегревов, после этого выбираются параметры пластинчатых радиаторов для теплонагруженных ЭРИ.

По результатам испытаний реальных РЭС погрешность определения перегревов, определённых с помощью приведённой методики, не превышает 12%.

ЛИТЕРАТУРА

1. Иофин А.А. Некоторые аспекты теплофизического конструирования РЭС. Надёжность и качество. Труды международного симпозиума. - Пенза: Информационно-издательский центр Пенз. гос. ун-та, 2009. - Том 1, с.63-65.

2. Иофин А.А. Теплофизическое конструирование. - Учебное электрон. текстовое издание. - Екатеринбург: Изд-во ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2009.

3. Иофин А.А., Лузин В.С. Метод оценки нестационарных тепловых режимов РЭА на этапе технического задания. Надёжность и качество. Труды международного симпозиума. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2002. - С. 26-29.

4. Иофин А.А., Лузин В.С. Графоаналитический метод оценки нестационарных тепловых режимов бортовой РЭА летательных аппаратов на начальном этапе проектирования. На передовых рубежах науки и инженерного творчества. Труды третьей международной научно-практической конференции Регионального Уральского отделения академии инженерных наук / Вестник УГТУ-УПИ №15 (45). - Екатеринбург: Изд-во ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. -С. 117-124.

5. Иофин А.А. Разработка автоматизированного метода моделирования и обеспечения тепловых режимов бортовой моноблочной РЭА на начальных этапах проектирования // Дис. канд. технических наук. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1996. - 160 с.

6. Иофин А.А., Лузин В.С. О минимизации массогабаритных характеристик пластинчатых радиаторов. Надёжность и качество. Труды международного симпозиума. - Пенза: Информационно-издательский центр Пенз. гос. ун-та, 2001. - С. 400-401.

Рис. 2. Физическая тепловая модель одноблочного РЭС

1 - нагретая зона; 2 - корпус; L, B, H - длина, ширина, высота корпуса; P - мощность тепловыделения в нагретой зоне;

Т й - температура окружающей среды

Рис. 4. Модель пластинчатого радиатора D - длина ребра; h - высота ребра; b - межреберное расстояние; B - ширина радиатора; пр - количество рёбер

Рис. 1. Принципиальная блок-схема комплексной оценки тепловых режимов РЭС

Рис. 3. Унифицированная физическая тепловая модель многоблочного РЭС

к = 1... п — номер отсека (нагретой зоны); і = 1... 6 - номер стенки;

Рк - тепловыделение к-го ядра (суммарная мощность ЭРИ нагретой зоны); Рркі - тепловыделение ЭРИ, размещенных на і-ой стенке к-го отсека;

L, В, Н - длина, ширина, высота РЭС;

Lk, Bk, Hk - длина, ширина, высота к-го отсека;

Aki - толщина і-ой стенки к-го отсека;

Ski - зазор между нагретой зоной и і-ой стенкой к-го отсека; Рн - давление окружающей среды;

Рнк - давление внутри к-го отсека;

Тс - температура окружающей среды;

нагретая зона