В процессе эксплуатации элементы САУ ЛА могут подвергаться воздействию температур неоптимальных для их функционирования. Наиболее критичны к колебаниям температуры ФЭ, для большинства которых оптимальной считается температура 20….25 0C. Предельно допустимые температурные границы для каждого ФЭ приводятся в соответствующих ТУ (например: +1…+50; -10…+70; -60…+70 и т.д.). При этом следует учитывать, что изменение температуры относительно оптимальной на каждые 10 0C в любую сторону уменьшает срок службы ФЭ приблизительно в 2 раза.
Диапазоны изменения температуры внутри объектов, где эксплуатируются САУ ЛА могут быть: в отапливаемых помещениях +5…+50 0C; на наземных подвижных объектах –60…+60 0C; на самолетах –70…+150 0C.
Тепловой режим САУ ЛА характеризуется совокупностью температур отдельных его точек (рис. 3.7).
Рис. 3.7. Температурное поле САУ ЛА |
В зависимости от стабильности во времени тепловой режим может быть стационарным и нестационарным. Стационарный режим обусловлен термодинамическим равновесием между источниками и поглотителями тепловой энергии.
|
|
При различии температуры элемента и окружающей среды между ними происходит теплообмен. Передача тепла осуществляется за счет взаимодействия частиц (атомов, молекул и т.д.) или за счет излучения электромагнитных волн. Теплообмен между твердыми телами называют теплопроводностью (или кондукцией), а между твердым телом и жидкой (или газообразной) фазой – конвекцией (т.е. с механическим перемещением нагретых частиц).
Для поддержания оптимальных температур теплового режима САУ ЛА используются системы обеспечения теплового режима (СОТР), каждая из которых характеризуется особенностями структуры, интенсивностью теплоотвода, техническими показателями (массой, габаритами, потребляемой мощностью, стоимостью, надежностью и т. д.). СОТР различают:
По принципу действия - отвод тепла, подвод тепла и термостатирование (поддержание температуры в узком диапазоне пассивными или активными методами).
По способу передачи тепла (теплообмена) – кондукцией, конвекцией (газом или жидкостью) и излучением.
По способу поглощения тепла – при фазовых переходах (испарение жидкости, плавление твердого тела), термоэлектрический эффект, используя термоаккумулирующие свойства несущих конструкций и окружающей среды.
По типу теплоносителя – твердое тело, жидкость, газ, вакуум.
По степени использования теплоносителя – замкнутая система, разомкнутаясистема.
По количеству объектов – локального (т.е. обеспечивается благоприятный температурный режим отдельных элементов или частей САУ ЛА) и общего действия.
|
|
По оценкам специалистов в САУ ЛА до 90% подводимой мощности выделяется в виде тепла. Поэтому чаще всего конструктору САУ ЛА приходится решать задачу отвода тепла. Напряженность теплового режима САУ ЛА обычно выражают в виде теплового потока с единицы площади (P, например, 5 Вт/см2). В зависимости от этой величины выбирается тот или иной способ отвода тепла.
Передача тепла для всех видов теплообмена в статическом режиме выражается общей зависимостью
P = k · S · Δt, (3.2) |
где k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 · 0C); S – площадь, через которую проходит тепловой поток, м2; Δt – разность температур между охлаждаемым элементом и окружающей средой, 0C.