【摘要】：近年來(lái),大規(guī)模集成電路技術(shù)取得飛速進(jìn)展,軍用電子產(chǎn)品的功能和性能在日益提升。在彈載雷達(dá)制導(dǎo)領(lǐng)域中,相控陣?yán)走_(dá)逐步取代機(jī)械掃描雷達(dá),不僅提升了導(dǎo)彈的戰(zhàn)斗性能,也帶來(lái)了制導(dǎo)系統(tǒng)控制電路的熱耗激增,進(jìn)而觸發(fā)了電子產(chǎn)品溫度控制領(lǐng)域的變革與創(chuàng)新。由于工作方式的限制,彈載平臺(tái)既不能為其艙內(nèi)設(shè)備提供足夠的散熱空間、環(huán)境冷卻供風(fēng)或液冷散熱等途徑,又有嚴(yán)格的體積限制和重量指標(biāo),散熱環(huán)境的缺失致使彈載電子設(shè)備對(duì)散熱和熱防護(hù)的需求日益凸顯。另一方面,飛行速度的提升加劇了氣動(dòng)加熱的過(guò)程,彈體與大氣摩擦而產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至彈體內(nèi)部,使艙內(nèi)電子設(shè)備的環(huán)境溫度驟升,對(duì)電子元器件的正常工作造成威脅。制導(dǎo)類(lèi)電子產(chǎn)品通常位于彈體前端,該部位受氣動(dòng)加熱效應(yīng)的影響最大。巨大的熱耗與超高的環(huán)境溫度以及散熱環(huán)境的缺失使制導(dǎo)類(lèi)電子產(chǎn)品在溫度控制領(lǐng)域面臨前所未有的挑戰(zhàn)。為了滿足某彈載制導(dǎo)電子產(chǎn)品的信號(hào)處理模塊對(duì)溫度控制需求,研究了利用相變過(guò)程進(jìn)行溫控的作用機(jī)理,開(kāi)發(fā)一種新型的相變材料儲(chǔ)熱裝置。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外相變材料的發(fā)展和應(yīng)用情況的研究,論證相變材料儲(chǔ)熱裝置的可行性。選取一種相變材料,其既能滿足平臺(tái)對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性、安全性、環(huán)境適應(yīng)性等要求,又可滿足制造性,成本、重量需求,還能實(shí)現(xiàn)對(duì)模塊的溫度敏感器件進(jìn)行有效溫控。研究相變儲(chǔ)熱裝置的導(dǎo)熱增強(qiáng)方式,選取泡沫紫銅作為導(dǎo)熱增強(qiáng)材料與相變材料復(fù)合。根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求,確定相變材料的體積以及金屬殼體的材料及結(jié)構(gòu)。研究相變儲(chǔ)熱裝置的實(shí)現(xiàn)過(guò)程和制作工藝,提出制造工藝性的優(yōu)化方案。選用傳統(tǒng)的金屬儲(chǔ)熱裝置材料H62黃銅、5A06鋁合金與新型相變儲(chǔ)熱裝置進(jìn)行性能對(duì)比。通過(guò)仿真對(duì)金屬儲(chǔ)熱裝置的性能進(jìn)行初步驗(yàn)證,通過(guò)理論計(jì)算,核算相變儲(chǔ)熱裝置的儲(chǔ)熱能力。設(shè)計(jì)并制作模擬熱源用于三種儲(chǔ)熱裝置的性能試驗(yàn),根據(jù)設(shè)計(jì)需求擬定測(cè)試點(diǎn)。通過(guò)溫度試驗(yàn),對(duì)三種儲(chǔ)熱裝置的導(dǎo)熱能力、儲(chǔ)熱能力等各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行實(shí)物驗(yàn)證和對(duì)比分析,得出三種儲(chǔ)熱裝置在測(cè)試區(qū)間的溫度曲線,分析得出新型儲(chǔ)熱裝置應(yīng)用特點(diǎn)。研究結(jié)果表明,相變材料儲(chǔ)熱裝置可以滿足設(shè)計(jì)需求,并在儲(chǔ)熱能力和重量上有明顯優(yōu)勢(shì),并且導(dǎo)熱性能可在改進(jìn)制作工藝后得到進(jìn)一步提升,此類(lèi)相變儲(chǔ)熱裝置具有廣泛的應(yīng)用空間和推廣價(jià)值。
【圖文】：

改變材料液相時(shí)的宏觀流動(dòng)性。相變 1 -1，此種纖維可制成有保溫功能的服飾，板材能用于建筑物的節(jié)能溫控領(lǐng)域[21]。在電溫材料或隔熱材料也多有應(yīng)用。圖 1-3 所示圖 1 -1 相變材料微膠囊制成的織物纖維

圖 1-3 相變材料的應(yīng)用領(lǐng)域目前國(guó)內(nèi)對(duì)相變材料的應(yīng)用，多數(shù)還處于對(duì)材料本身的研發(fā)。主要應(yīng)用于、儲(chǔ)能行業(yè)。電子行業(yè)中由于民用產(chǎn)品使用環(huán)境條件較為優(yōu)越，因此并未發(fā)用于民用電子。但是對(duì)于軍用電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，由于其裝載平臺(tái)的特殊性以及的使用溫度環(huán)境，使得相變材料應(yīng)用在軍用電子產(chǎn)品中的需求越來(lái)越明顯和。張芳[4]等人利用石蠟的相變儲(chǔ)熱特性，制成了一種相變儲(chǔ)熱裝置，用以實(shí)電子器件的過(guò)熱保護(hù)，并通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)測(cè)試了這種相變溫控裝置的溫控效過(guò)對(duì)比不同用量的相變材料與不同熱流密度的情況下對(duì)控溫性能的影響，得下結(jié)論：在熱流密度不大于 3000W/m2 的情況下，，使用相變材料占體積比%的相變溫控裝置，可持續(xù)至少十五分鐘內(nèi)保證溫度升高不到 40℃，試驗(yàn)變材料儲(chǔ)熱裝置其溫控性能顯著。其實(shí)驗(yàn)以鋁蜂窩為導(dǎo)熱增強(qiáng)材料，以鋁合相變溫控裝置的封裝，以 56#石蠟為相變材料制成溫控裝置。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)變儲(chǔ)熱裝置具有明顯的溫控作用。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TB34;TJ760.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2600230