206_Лжвн_ Мркв

Международная научно-техническая конференция «Информационные системы и технологии»
ИСТ-2014
СЕКЦИЯ 4.2 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ (АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ)
Ю.И. ЛУЖАВИН (нач. сектора), Ф.В. МАРКОВ (инженер)
(ОАО “НПП “Полет”)
ОЦЕНОЧНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КОНСТРУКЦИЙ БОРТОВОЙ РЭА
АВИАЦИОННОГО ПРИМЕНЕНИЯ
При разработке новой РЭА, или выборе существующей, необходимо уметь оценивать её
путём сравнения различных параметров, определяющих вес и габариты конструкции. Таким
образом, можно определить наиболее подходящую конструкцию, удовлетворяющую требуемым
условиям эксплуатации.
К основным конструктивным параметрам бортовой РЭА можно отнести массу изделия, его
габариты, способность рассеивать заданную тепловую мощность, наличие принудительной
системы охлаждения и себестоимость конструкции. К массе и габаритам в авиационной бортовой
РЭА предъявляются повышенные требования.
Не смотря на многообразие дестабилизирующих факторов, присутствующих в авиационной
бортовой РЭА, определяющих размеры и вес конструкции, являются действующие тепловые
нагрузки.
Приёмо-передающая РЭА в большинстве случаев работает по циклу – передача (ПРД),
приём (ПРМ). Эквивалентная рассеиваемая мощность у усилителей мощности определяется в
зависимости от их режима работы. Средняя тепловая мощность цикла меньше уровня
эквивалентной тепловой мощности. Средняя мощность цикла соответствует средней температуре
радиоэлемента (РЭ), а эквивалентная – максимальной температуре (рисунок 1). То есть, под
эквивалентной тепловой мощностью следует понимать мощность, при которой температура на
элементах соответствует температуре, полученной при решении нестационарной тепловой задачи
с заданием цикличности по мощности от времени.
Чтобы правильно оценить конструкцию приёмопередатчиков или усилителей мощности,
работающих по циклу, необходимо уметь определять эквивалентную тепловую мощность.
Эквивалентная рассеиваемая мощность позволяет оценивать конструкцию, также она необходима
при расчёте системы кондиционирования воздуха в объёме размещённой аппаратуры.
Эквивалентную тепловую мощность можно вычислить по формуле:
PЭКВ  P  k ,
где k – коэффициент циклического режима работы, P – тепловая мощность в режиме ПРД.
1
1  a  п р д
e
k
,
1
1  a 
e
где прд– длительность передачи,  – длительность цикла (сек.)
  S РАД  
,
a
m  Cр
где  - усредненный коэффициент теплоотдачи, Sрад - рассеиваемая площадь радиатора, m - масса
радиатора, Cp - удельная теплоемкость,  - коэффициент неравномерности температуры радиатора
в зависимости от скорости воздуха.
В оценочном расчёте эквивалентной мощности присутствуют приближенные к
усреднённому значению параметры (, ). Более точный расчёт эквивалентной мощности,
возможно получить посредством дополнительного теплового расчёта с использованием
аэрогидродинамического и теплового анализа, например, в программе SolidWorksFloSimulation.
Для этого необходимо определить тепловую мощность в стационарной постановке задачи, при
которой максимальная температура на РЭ будет соответствовать температуре в нестационарной
циклической тепловой задаче.
206
Международная научно-техническая конференция «Информационные системы и технологии»
ИСТ-2014
СЕКЦИЯ 4.2 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ (АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ)
Авиационная БРЭА должна работать в диапазоне температур от минус 55 °С до +70 °С.
Большинство радиоэлементов РЭА имеет нижнюю рабочую температуру минус 40 °С, поэтому
нуждаются в подогреве. Прогрев РЭА осуществляется посредством введения в неё плат
нагревателей и резисторов.
В аналоговой БРЭА, как правило, используются системы, защищающие аппаратуру от
перегрева. Так, например, в усилителях мощности используется схема снижения мощности,
которая регулирует снижение мощности при достижении фиксированной термодатчиком
температуры.
Наиболее популярной самолётной системой принудительного охлаждения для РЭА
является централизованная воздушная система охлаждения (ЦВСО). Конструкция аппаратуры,
использующая ЦВСО должна обеспечивать требования аэродинамического сопротивления
системы. До недавнего времени определение аэродинамического сопротивления аппаратуры в
процессе проектирования конструкции было затруднительно. С появлением программ
аэрогидродинамического анализа типа SolidWorksFloSimulation появилась возможность его
расчета на раннем этапе проектирования. В случае оценки локальных тепловых участков
конструкции необходимо уметь оценивать также качество теплового контакта и степень
металлизации печатных плат. В расчётной геометрической модели металлизированную плату
можно представить как эквивалентную ортотропную однородную модель.
Наличие оценочных показателей конструкций авиационной бортовой РЭА таких как:
площадь рассеивания (определяется через эквивалентную тепловую мощность), аэродинамическое
сопротивление РЭА, эквивалентные коэффициенты теплопроводности по осям плат и др.
позволяют выбирать наиболее подходящую конструкцию на этапе проектирования,
удовлетворяющую требуемым условиям эксплуатации.
E-mail: [email protected], [email protected]
207