нагруженных; 2) теплонагруженные элементы должны располагаться ближе к стенкам; 3) теплочувствительные элементы должны защищаться от обтекания нагретым воздухом; 4) при воздействии лучистой энергии теплочувствительные элементы должны защищаться экранами; 5) шасси с элементами должно располагаться так, чтобы отстоять от основания и боковых поверхностей кожуха не менее чем на 20 мм для свободного протекания воздушных потоков; 6) все теплонагруженные элементы должны иметь хорошие тепловые контакты с несущими узлами (шасси, платы, кожухи и т. д.).

Применение естественного воздушного .охлаждения возможно только при давлении окружающего воздуха до 420 мм рт. ст. и относительно невысокой окружающей температуре. В самолетной РЭА, расположенной вне гермоотсека, с увеличением высоты полета резко падает эффективность кон- Р° вективного охлаждения. Для РЭА, предназначенной для работы в жарком климате, этот способ охлаждения также оказывается малоэффективным. Недостатком естественного воздушного охлаждения является запыление внутреннего объема. Конвективное охлаждение без вентиляционных отверстий в кожухе применяется в РЭА с небольшими тепловыми нагрузками (до 0,05 вт/см).

Для ориентировочной оценки естественного воздушного охлаждения предположим, что РЭА должна быть выполнена в виде стойки с блоками, в которых шасси расположены либо горизонтально, либо вертикально [17]. Предварительная оценка производится по диаграмме, пред- ставленной на рис. 4-3. По оси абсцисс отложена удельная мощность на единицу

поверхности, по оси ординат - допустимая температура перегрева внутри

200 300 Ш бт/п

Рис. А-Э>. Диаграмма для приближенной оценки теплового режима РЭА при воздушном охлаждении

1,2,3 - расположение шасси вертикальное, 2,.3 - горизонтальное

блока -Одоп = t

t, где t

допустимая температура нагретых зон внутри блоков,"°С; - температура окружающей среды, °С.

Если мощность, рассеиваемая в блоках, примерно одинаковая (впределах 15%), то расчет удельной мощности производится как

где -полная мощность источников тепла внутри стойи, вт; L,

Lg, Lg - габаритные размеры стойки, м.

Если мощность распределена между блоками с неравномерностью более 15%, то расчет удельной мощности проводится по выражению:

•1 макс

где Pi „зс - тепловая мощность наиболее нагруженного блока, вт; Hi - высота этого блока, м.

При сообщающихся блоках с вертикальным расположением шасси при расчете Руд следует к мощности каждой-нагретой зоны Pi прибавлять 10% (для горизонтальных шасси 5%) суммарной мощности всех зон, расположенных ниже данной.

Для заданных Руд и Орп на диаграмме .рис. 4-3 находят соответствующую точку. При этом возможны три случая.

1. Найденная точка лежит в области / (шасси вертикальное) или / (шасси горизонтальное). В этом случае возможно использование пылезащит-

0,70

0,60 0,55 0,50

0,45 00

ной или герметичной конструкции стойки (или блока, если расчет ведется относительно блока).

2. Точка на диаграмме попадает в область 2 (вертикальное шасси) или 2 (горизонтальное). В этом случае расчет следует производить по методике, изложенной в § 4-4.

3. Точка оказывается в области 3 (вертикальное шасси) или 3 (горизонтальное). При этом требуется принудительное охлаждение.

Для приближенных оценок можно принять, что при рациональном размещении вентиляционных отверстий в кожухе перегревы внутри блока снижаются нё 20%.

Отверстия (перфорации) и жалюзи для вентиляции располагают в нижних, верхних и боковых частях кожуха,стойки или шкафа. За счет вентиляционных отверстий может отводиться до 60-80% тепла. Поэтому важно обеспечить необходимое количество вентиляционных отверстий, и их правильное расположение.

Скорость движения воздуха в блоке определяется разностью температур и аэродинамическим сопротивлением, зависящим от заполнения объема элементами конструкции, их формой и взаимным расположе-нией". На рис. 4-4 приведен обобщенный график зависимости количества тепла, уносимого воздухом, от коэффициента перфорации кожуха (отношение площади отверстий к площади кожуха). Из этого рисунка видно, что увеличение площади перфораций до 30% существенно влияет на отвод тепла, так же как и коэффициент заполнения объема, увеличение которого в 1,5 раза ухудшает теплообмен на 10%. Коэффициент перфораций не-должен быть меньше 20%.

Расположение отверстий зависит от распределения теплонагруженных элементов в объеме: если оно равномерное, то и вентиляционные отверстия должны быть равномерно расположены на боковых и нижней частях кожуха. Форма вентиляционных отверстий может быть различной, но при использовании квадратных отверстий увеличивается отношение площади отверстий к площади перемычек, что благоприятно сказывается на эффективности охлаждения. Для небольших блоков с общей площадью поверхности до 3000 см диаметр вентиляционных отверстий составляет 6 мм, для блоков с поверхностью 6000 см и более-12 мт. Отверстия располагают в шахматном порядке.

Когда толщина стенок кожуха не обеспечивает необходимой жесткости, вместо отверстий применяют жалюзи. Размеры и форма жалюзи унифицированы и приведены в приложении 7. Если отверстия уменьшают жесткость кожуха, то жалюзи увеличивают ее. Использование жалюзи улудшает теплообмен примерно на 10% по сравнению с отверстиями. В верхней части кожуха вместо перфораций или жалюзи часто делают окно, занимающее до 70% всей площади верхней поверхности. Это окно закрывают крышкой, оставляя зазор 10 мм. .

. Конструкция, предназначенная для охлаждения принудительной вентиляцией, должна отвечать следующим требованиям: 1) обеспечивать малое аэродинамическое сопротивление; 2) способствовать хорошему доступу холодного воздуха к теплонагруженным элементам; 3) исключать возможность попадания нагретого воздуха на теплочувствительные элементы; 4) защищать внутренний объем от пыли; 5) обеспечивать резервирование принудительного воздушного потока; 6) предусматривать автоматическое отключение блока в случае выхода из строя системы принудительной вентиляции.

- о 510 20 30 %

.Рис. 4-4. Зависимость мощности, отводимой воздухом (Рв), от коэффициента перфораций кожуха Апер и коэффициента заполнения объема kv

Р - тепловая мощность, рассеиваемая блоком

Системы принудительного охлаждения делЯт*на общие и локальные. С помощью общих систем охлаждения охлаждают всю РЭА или весь блок в целом. Локальные системы предназначены для охлаждения отдельных теплонагруженных элементов.

Равномерное охлаждение элементов конструкции будет в том случае,, если они располагаются с одинаковыми зазорами.. При этом будут близки скорости обтекания воздущным потоком различных элементов. Чтобы исключить появление сквозных малоэффективных воздушных каналов, узлы конструкции необходимо располагать в шахматном порядке или ставить цере-городки (рис. 4-5). Узлы располагают таким образом, чтобы их наименьшая пойерхность была перпендикулярна направлению воздушного потока. Характер течения воздуха в системах принудительной вентиляции определяется способом подвода.

Выход воздуха

Выход Воздуха 1

Вход Воздуха

Вход \духа

Рис. 4-5. Схема установки защитных и направляющих экранов в блоке РЭА

1 - защитный экран; 2 - направляющий экран; 3 - распределительный канал

Рис. 4-6. Схема установки выравнивающей решетки

1 - кожух блока; 2 - перфорированная выравнивающая решетка

Рис. 4-7. Схема подачи воздуха через нижний распределительный патрубок

/ - кожух блока; 2 - кассета с элементами; 3 - нижний распределительный лист с отверстиями; 4 - распределительный патрубок

При конструировании элементов подвода и отвода воздуха, а также при размещении элементов на шасси необходимо избегать замкнутых объемов (аэродинамических теней), в которых могут образовываться застойные зоны. Подобные зоны могут появляться при подводе воздуха через одно отверстие малого сечения.

Равномерное распределение воздуха достигается с помощью выравнивающих решеток в виде плоских перфорированных листов. Эти решетки выравнивают поле скоростей потока и дополнительно турбулируют воздушный поток, что создает лучшие условия охлаждения (рис. 4-6). На рис. 4-7 показана схема конструкции с подачей воздуха через нижний распределительный патрубок. Система локального охлаждения принудительным потоком воздуха требует выделения изолированного отсека в блоке (рис. 4-8). В этом, случае эффективное охлаждение может быть достигнуто за счет использования маломощного вентилятора.

Приточно-локальная система воздушного охлаждения позволяет наиболее целесообразно организовать воздушные потоки (рис. 4-9). В этом примере локальное охлаждение практически любого элемента устройства достигается тем, что под каждым рядом блоков устанавливается решетка 1, имеющая- два вида отверстий: для локального охлаждения - отверстия 11, снабженные патрубками 9, направляющими воздух под охлаждаемые элементы; для общего охлаждения - дополнительные отверстия 8, обеспечивающие общий теплообмен устройства. Величина отверстий 8 общего воздухообмена может регулироваться отгибом открылков 7.

Локальное воздушное охлаждение используется для блоков с мощными лампами и транзисторами. Приток охлаждающего воздуха может создаваться как специальным вентилятором, так и подачей воздуха из общего воздуховода. Наибольшее применение локальные системы принудительного воздушного охлаждения нашли в бортовой и морской РЭА. Эти системы исполь-