Chłodniejsze układy elektroniczne w samolotach dzięki lepszej gospodarce cieplnej

W przemyśle lotniczym dąży się obecnie do zasilania wszystkich układów wewnętrznych samolotu energią elektryczną, co pozwoli zmniejszyć koszty, ograniczyć masę i zminimalizować wpływ na środowisko. Koncepcja samolotów elektrycznych rodzi jednak nowe wyzwania w zakresie gospodarki cieplnej. Projektanci elektroniki muszą spełniać rygorystyczne wymagania techniczne związane z rozpraszaniem ciepła oraz minimalizacją masy i rozmiarów nowego sprzętu.

Prace projektu AEROL-HP (Development, construction, integration, and progress toward to two-phase device monitoring and qualification on aircrafts) dotyczyły opracowania pokładowych systemów chłodzenia dwufazowego spełniających określone wymagania przemysłu lotniczego. Należy tu wymienić duże obciążenia podczas przyspieszania, długotrwałe cykle wibracji, jak najmniejszą masę oraz stosowanie konstrukcji pasywnej.

Opracowana technologia opiera się na zastosowaniu elastycznego wymiennika ciepła złożonego z pięciu pętlowych minirurek cieplnych wypełnionych acetonem. Rurki odprowadzają ciepło z systemów wewnątrz samolotu do elementów strukturalnych. Przewody skraplające pętlowych minirurek cieplnych są zamontowane na wspornikach połączonych ze strukturą samolotu. Wybór takiego rozwiązania chłodzącego wynikał z optymalizacji wydajności termicznej, hydraulicznej i mechanicznej, jak również masy, elastyczności i kosztów. Zaproponowano też rozwiązania monitorowania pozwalające wykrywać awarie i przestoje układu chłodzenia.

Innowacyjny układ cieplny można stosować do chłodzenia układów sterowania akumulatorami, elektrycznych układów przeciwoblodzeniowych, jednostek dystrybucji zasilania i kabinowych systemów rozrywki. Wśród innych potencjalnych zastosowań można wymienić chłodzenie siłowników elektromechanicznych do trymowania usterzenia poziomego i do powierzchni sterowych.

Działania projektu AEROL-HP wpisują się w cele inicjatywy Czyste niebo. Opracowany w ramach projektu wysoce wydajny układ chłodzenia pasywnego zwiększa niezawodność sprzętu, a dzięki niewielkiej masie przyczynia się do oszczędności paliwa. Dzięki dokładnemu dopasowaniu do podanych wymagań powinien on znaleźć powszechne zastosowanie w samolotach całkowicie elektrycznych.