Комплексні системи управління тепловими режимами радіоелектронної апаратури

Abstract

Наведено аналіз системи забезпечення теплових режимів радіоелектронної апаратури, що є необхідною підсистемою таких сучасних інформаційних систем, як бортових рухомих об'єктів, з підвищеними вимогами до показників надійності, динаміки та керованості. Виокремлено спосіб генерації охолоджувальної енергії на основі ефекту Пельт’є, що має такі переваги, як можливість створення температури, нижчої за навколишнє середовище, малі габарити, масу та підвищені показники надійності порівняно з аналогічними охолоджувачами інших фізичних принципів. Показано, що в розподілених системах з тепло навантаженими елементами необхідна функція транспортування теплових потоків, а найперспективніша для розв'язуваних задач реалізується на гнучких теплових трубах, які узгоджуються з термоелектричними охолоджувачами за показниками надійності, масо габаритними характеристиками. Розглянуто метод зниження масогабаритних характеристик систем забезпечення теплових режимів з імпульсним тепловиділенням, характерних для систем стеження або бортових систем. Зазначено, що теплота фазового переходу речовин, що плавляться, дає змогу формувати теплові акумулятори, які в разі узгодження з динамічними характеристиками теплових процесів системи дають змогу суттєво знижувати масо габаритні характеристики системи забезпечення теплових режимів. Використання теплових акумуляторів у системах з імпульсно-періодичним впливом дозволяє підвищити також показники надійності за рахунок фільтрації високочастотних теплових викидів у теплонавантажених елементах. Обґрунтовано доцільність системного підходу до проектування термоелектричної системи забезпечення теплових режимів електронної апаратури з тепловими трубами і тепловими акумуляторами шляхом синтезу багатовимірного регулятора типу «множинний вхід – множинний вихід» (MIMO). Обґрунтовано, що для задоволення основних принципів багатовимірних систем крихкості та робастності необхідно задовольнити умову створення якісної моделі термоелектричної системи забезпечення теплових режимів тепло навантаженої електронної апаратури.

The system of providing thermal conditions of radio-electronic equipment, which is a necessary subsystem of such modern information systems as on-board mobile objects with high requirements to reliability, dynamics and controllability, is analyzed. A solid-state method of cooling energy generation based on the Peltier effect is highlighted, which has such advantages as the possibility of creating a temperature below ambient, small dimensions, mass and increased reliability compared to similar coolers of other physical principles. It is shown that in distributed systems with heat-loaded elements the function of transporting heat flows is necessary, and the most promising for the solved problems is realized on flexible heat pipes, which agree with thermoelectric coolers in terms of reliability, mass and dimensional characteristics. The method of reducing the mass and dimensional characteristics of systems for providing thermal modes with impulse heat generation, typical for tracking systems or on-board systems, is considered. It is noted that the heat of phase transition of melting substances allows to form thermal accumulators, which, when coordinated with the dynamic characteristics of thermal processes of the system, allows to significantly reduce the mass and dimensional characteristics of the system for providing thermal modes. The use of thermal accumulators in systems with pulse-periodic influence allows to increase also reliability indicators due to filtration of high-frequency thermal emissions in heat-loaded elements. The expediency of the system approach to the design of the thermoelectric system for ensuring thermal modes of electronic equipment with heat pipes and thermal accumulators by synthesizing a multidimensional regulator type “Multiple Input - Multiple Output” (MIMO) is substantiated. It is substantiated that to satisfy the basic principles of multidimensional systems of fragility and robustness it is necessary to satisfy the condition of creation of a qualitative model of the thermoelectric system of provision of thermal modes of heat-loaded electronic equipment.