ความท้าทายในการออกแบบความร้อนของอุปกรณ์ทางทหาร
สภาพแวดล้อมการทำงานของยุทโธปกรณ์มีความซับซ้อน
ระดับความสูง อุณหภูมิสูง อุณหภูมิต่ำ ความชื้น อุณหภูมิช็อก การแผ่รังสีความร้อนจากแสงอาทิตย์ การสั่นสะเทือนจากแรงกระแทก ไอซิ่ง สภาพแวดล้อมที่รุนแรงต่างๆ (เชื้อรา ทะเลทราย ฝุ่น เขม่า ฯลฯ) ล้วนมีอิทธิพลต่อการออกแบบทางความร้อนในระดับที่แตกต่างกัน นอกเหนือจากเงื่อนไขขอบเขตที่ซับซ้อนแล้ว ความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดในการจัดการระบายความร้อนของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ในอุตสาหกรรมการป้องกันคือ ความร้อนช็อตในระยะสั้น
ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้มักเผชิญกับสภาพแวดล้อมที่ร้อนจัด สมมติว่าเครื่องบินขับไล่ไอพ่นที่จอดอยู่ในทะเลแคริบเบียนกำลังจะทำภารกิจ ขณะนี้เครื่องบินอยู่ที่ระดับน้ำทะเล อุณหภูมิและความชื้นเหมาะสมมาก เมื่อเครื่องบินบินขึ้น เครื่องบินจะอยู่ในระดับความสูงที่สูง สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง และเงื่อนไขขอบเขตของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์จะเปลี่ยนแปลงภายในไม่กี่นาทีหรือไม่กี่วินาที ดังนั้นผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ในเครื่องบินจึงต้องสามารถทำงานได้ในช่วงอุณหภูมิแวดล้อมที่กว้าง
รูปภาพต่อไปนี้แสดงบทบาทของการออกแบบระบบระบายความร้อนในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ประสบความสำเร็จและผลกระทบของสิ่งแวดล้อมที่มีต่อผลิตภัณฑ์ จะเห็นได้ว่าระดับความสูง อุณหภูมิสูง อุณหภูมิต่ำ ความชื้น อุณหภูมิช็อก การแผ่รังสีความร้อนจากแสงอาทิตย์ การสั่นสะเทือนของแรงกระแทก ไอซิ่ง และสภาพแวดล้อมที่รุนแรงต่างๆ (เชื้อรา ทะเลทราย ฝุ่น เขม่า ฯลฯ) ล้วนมีระดับอิทธิพลที่แตกต่างกัน การออกแบบความร้อน
ประมวลผลข้อมูลจำนวนมากและสร้างความร้อนมากขึ้น
เนื่องจากธรรมชาติของภารกิจทางทหาร ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้ย่อมทำให้ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้ดำเนินการประมวลผลข้อมูลจำนวนมากอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และในขณะเดียวกันก็ต้องการความเร็วในการประมวลผลข้อมูลที่เร็วขึ้น และการใช้ความร้อนของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ดังนั้น สภาพแวดล้อมที่รุนแรงและการใช้ความร้อนที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของชิปทำให้การจัดการความร้อนของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ในอุตสาหกรรมการป้องกันประเทศเผชิญกับความท้าทายอย่างมาก น้ำหนักเบาและความน่าเชื่อถือที่สมบูรณ์แบบเพิ่มความยากในการออกแบบระบบระบายความร้อน
สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในบรรยากาศหรือสภาพแวดล้อมในอวกาศ น้ำหนักเป็นองค์ประกอบที่สำคัญมาก ยิ่งน้ำหนักเบา ผลิตภัณฑ์ก็จะยิ่งทำงานได้นานขึ้น และต้นทุนก็จะยิ่งต่ำลง เห็นได้ชัดว่า เนื่องจากคุณลักษณะที่มีอยู่ของเครื่องบินขับไล่ไอพ่น ขีปนาวุธ รถถัง ฯลฯ ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์อยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีความร้อนสูง ดังนั้นความน่าเชื่อถือทางความร้อนของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ในอุตสาหกรรมการป้องกันจึงเป็นปัจจัยที่สำคัญมาก
การออกแบบความร้อนของอุปกรณ์ทางทหาร
เนื่องจากการใช้ความร้อนสูงของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ทางการทหารและสภาพแวดล้อมการทำงานที่สมบุกสมบัน มักจะทำให้เกิดกระแสความร้อนที่สูงขึ้น เช่นเดียวกับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ จะต้องมีระบบระบายความร้อนที่ดีและต้องคำนึงถึงขนาดพื้นที่ น้ำหนัก การใช้ความร้อน และการใช้ความร้อนของอุปกรณ์ด้วย การป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าและข้อกำหนดอื่นๆ
ระบบอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปมักจะได้รับการออกแบบให้เป็นเปลือกปิด และผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่จะถูกแยกออกจากระบบทำความเย็นให้มากที่สุด ลองนึกภาพ Hummer Mercedes-Benz ในทะเลทราย หากผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ไม่ได้รับการปิดผนึกอย่างผนึกแน่น สภาพแวดล้อมการทำงานต่างๆ เช่น ทราย เศษผง ฯลฯ จะทำให้ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นอัมพาต
ในปัจจุบัน วิศวกรหลายคนชอบใช้วิธีระบายความร้อนแบบไฮบริดสำหรับการออกแบบทางความร้อนของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ ชิปอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศ และอุปกรณ์ระบายความร้อนด้วยน้ำใช้สำหรับอุปกรณ์ที่ใช้ความร้อนมาก แต่สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในการบินในอวกาศหรือในอวกาศ ไม่แนะนำให้ใช้วิธีการกระจายความร้อนประเภทนี้ และต้องออกแบบระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวที่มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น
ตัวอย่างเช่น การใช้วัสดุพื้นผิวที่มีค่าการนำความร้อนสูง, แผ่นอุณหภูมิสม่ำเสมอ VC, ท่อความร้อน, TEC ที่ฝังอยู่ในแม่พิมพ์, การระบายความร้อนด้วยเจ็ทหรือการระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบจุ่มโดยตรง เพื่อให้ความร้อนสามารถถ่ายโอนไปยังของเหลว แล้วจึงระบายความร้อนด้วยของเหลว ระบบในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ดังแสดงในรูปด้านล่าง:
