3.2. Обеспечение заданного теплового режима

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, разомкнутая система.

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.