جوهر الإدارة الحرارية بدون طيار: دليل مفصل لتطبيق الهلام الحراري واختيار المعلمة

ضمن الأنظمة الدقيقة والمعقدة للمركبات الجوية غير المأهولة (الطائرات بدون طيار)، الإدارة الحرارية الفعالة أمر بالغ الأهمية لضمان تشغيل مستقر وسلامة الطيران. عندما تصبح الطائرات بدون طيار مدمجة بشكل متزايد ، تولد المكونات الإلكترونية داخل المساحات المدمجة حرارة كبيرة أثناء التشغيل. إذا لم يتم تبديد هذه الحرارة بشكل فعال وبشكل سريع ، فإنها تهدد بشكل مباشر أداء الطائرة بدون طيار وموثوقيتها وحتى عمرها. من بين حلول الإدارة الحرارية المختلفة ، الهلام الحراري ، كمواد واجهة حرارية حاسمة (تيم)، يلعب دور لا غنى عنه. إنه معجون-مثل أو هلام-مثل المادة ، عادة ما تكون مصنوعة من السيليكون أو غير سيليكون-قاعدة السيليكون مختلطة مع الحشو الموصل حراريا للغاية. وظيفتها الأساسية هي ملء فجوات الهواء المجهري بين الحرارة-توليد مكونات (مثل الرقائق) وهياكل تبديد الحرارة (مثل أحواض الحرارة أو أغلفة معدنية). نظرًا لأن الهواء هو موصل ضعيف للحرارة ، فإن ملء هذه الثغرات بالهلام الحراري يقلل بشكل كبير من المقاومة الحرارية ، مما يخلق مسارًا فعالًا لنقل الحرارة وبالتالي تعزيز كفاءة تبديد الحرارة بشكل كبير.

ينبع الطلب على الهلام الحراري في الطائرات بدون طيار من بيئة التشغيل الفريدة والهيكل الداخلي. عالي-قوة-الأجزاء الإلكترونية الكثافة ، مثل رقاقة التحكم الرئيسية (وحدة المعالجة المركزية/سوك) مسؤول عن التحكم في الطيران ومعالجة البيانات ، وحدات تحكم السرعة الإلكترونية (ESCS) إدارة سرعة المحرك ، الدوائر المتكاملة لإدارة الطاقة (PMICs) التعامل مع تحويل الجهد ، وحدات تنفيذ نقل الصور والاتصال اللاسلكي (مثل أجهزة إرسال الفيديو وشرائح RF)، كلها مصادر الحرارة الرئيسية. إذا كانت هذه المكونات تعمل بشكل مستمر في درجات حرارة عالية ، فإنها لا يمكن أن تؤدي فقط إلى اختناق المعالج ، مما يؤثر على دقة التحكم في الطيران وسرعة معالجة الصور ، ولكن أيضًا تسريع شيخوخة المكون ، وزيادة مخاطر الفشل ، وربما تسبب إغلاق النظام بسبب الحماية الحرارية. يهدف تطبيق الهلام الحراري على وجه التحديد إلى مواجهة هذه التحديات ، مما يضمن إجراء الحرارة بسرعة بعيدًا عن هذه المكونات الحرجة.

على وجه التحديد ، تكون مواقع التطبيق للهلام الحراري داخل الطائرة بدون طيار واسعة النطاق وحاسمة. على سبيل المثال ، على سطح "دماغ" الطائرة بدون طيار—رقاقة التحكم الرئيسية أو عالية-معالج صورة الأداء—يتم تطبيق طبقة من الهلام الحراري قبل أن يتزاوج بإحكام مع بالوعة حرارة أو معدن منتصف-الإطار المصمم لتبديد الحرارة ، معالجة الحرارة الكبيرة الناتجة عن أحمال حساب عالية. لوحدات تحكم السرعة الإلكترونية (ESCS)، التي تتعامل مع التيارات الكبيرة وتجربة تسخين كبير ، وخاصة قواعد الطاقة الخاصة بها ، الهلام الحراري ضروري بنفس القدر لنقل الحرارة إلى أحواض الحرارة المرفقة أو الاستفادة مباشرة من أذرع الطائرة أو هيكل الجسم للتبريد. يجب أيضًا توجيه الحرارة الناتجة أثناء تحويل الطاقة بواسطة وحدات إدارة الطاقة ووحدات منظم الجهد-تبديد المناطق النحاسية على ثنائي الفينيل متعدد الكلور أو أحواض الحرارة الصغيرة. علاوة على ذلك ، عالية-وحدات نقل صورة الطاقة ، وخاصة مضخمات الطاقة (PAS)، مستشعرات الصور (CMOS/CCD) ووحدات المعالجة الخاصة بهم في ارتفاع-نهاية الطائرات بدون طيار للتصوير الجوي خلال التسجيلات الطويلة ، وحتى عالية-أدى السطوع إلى حبات الإضاءة (إذا تم تجهيزه)، غالبًا ما تعتمد على الهلام الحراري لنقل الحرارة الفعال إلى مكونات تبديد الحرارة المقابلة أو الأجزاء الهيكلية ، مما يضمن نقل الإشارة المستقرة وجودة الصورة.

إن اختيار الهلام الحراري المناسب للطائرات بدون طيار يفرض متطلبات صارمة على معلمات الأداء. أولاً، الموصلية الحرارية هو المقياس الأساسي قياس قدرته على نقل الحرارة. لمصادر الحرارة الرئيسية مثل وحدات المعالجة المركزية وعالية-ESCS الطاقة ، المنتجات ذات الموصلية الحرارية العليا ، تتراوح عادة من 3.0 واط/م·ك إلى 8.0 واط/م·K أو حتى أعلى ، عادة ما تكون مطلوبة لضمان إزالة الحرارة السريعة. بالنسبة للمكونات ذات توليد الحرارة المنخفضة نسبيًا ، قد يتم اختيار منتجات الموصلية المنخفضة قليلاً لتحقيق التوازن بين التكلفة. في وقت واحد ، ممتاز العزل الكهربائي هو شرط أساسي مطلق. يجب أن يمنع الهلام الحراري الدوائر القصيرة الكهربائية بين المكونات ومصارف الحرارة ، مما يتطلب قوة عازلة عالية ومقاومة للحجم. قد تعمل الطائرات بدون طيار في البيئات القاسية ، نطاق درجة حرارة التشغيل من الهلام الحراري يجب أن يكون واسعًا بما فيه الكفاية ، قادر على تحمل الظروف الخارجية من البرد الشديد إلى الحرارة الشديدة ، وكذلك درجات الحرارة العالية للمكونات نفسها ، وعادة ما تتطلب الاستقرار ضمن نطاق من -40°ج إلى +150°ج أو أوسع. طويل-مصطلح الاستقرار والموثوقية هي أيضا حاسمة ، وتشمل نزيف الزيت المنخفض (لمنع التلوث)، مقاومة التجفيف أو التكسير (للحفاظ على الأداء الحراري)ومقاومة الاهتزاز الجيدة (لتحمل الاهتزازات أثناء رحلة الطائرات بدون طيار). بالإضافة إلى ذلك ، مناسبة اللزوجة يسهل التطبيق التلقائي أو التطبيق اليدوي ، ويجب أن يظهر الهلام ثسيط ثسيط جيد ، مما يسمح له بالتدفق بسهولة تحت القص ولكن البقاء وضعت بمجرد تطبيقها.

لضمان أداء الهلام الحراري على النحو الأمثل ، تكون طرق التطبيق الصحيحة مهمة بنفس القدر. قبل التطبيق ، التنظيف الشامل لأسطح الاتصال (سطح سطح المكون والوعة الحرارة) ضروري ، وإزالة جميع الغبار والشحوم والأكاسيد ، والتي من شأنها أن تضعف بشدة النقل الحراري. يحتاج المبلغ المطبق إلى تحكم دقيق ، بهدف طبقة رقيقة وموحدة – يكفي لملء فجوات الواجهة تمامًا ، ولكن تجنب السمك المفرط الذي يزيد من المقاومة الحرارية أو يسبب التدفق والتلوث. يساعد تطبيق الضغط المناسب وحتى أثناء تركيب بالوعة الحرارة على انتشار الهلام وتزدحس فقاعات الهواء ، مما يقلل من المقاومة الحرارية. اختيار العبوة الصحيحة (على سبيل المثال ، المحاقن ، الخراطيش) وطريقة الاستغناء (دليل ، آلي) يجب أن تتطابق مع احتياجات الإنتاج. أخيرًا ، لا بد من تخزين الهلام الحراري بشكل صحيح وفقًا لتوصيات الشركة المصنعة ، مع الاهتمام بحياتها الصلبة لضمان سلامة المواد. يُنصح أيضًا باختبار التوافق قبل التطبيق الجماعي لتأكيد عدم وجود ردود فعل سلبية مع المواد الموجودة في ملامسة.

باختصار ، الهلام الحراري ، كعنصر رئيسي في أنظمة الإدارة الحرارية بدون طيار ، يعالج بشكل فعال تحديات تبديد الحرارة للمكونات الإلكترونية الحرجة عن طريق ملء الفجوات في واجهة الكفاءة. يتم استخدامه على نطاق واسع في أجزاء الطائرات بدون طيار الحيوية مثل وحدة التحكم الرئيسية ، و ESCS ، ومزود الطاقة ، ووحدات نقل الصور ، مما يساهم بشكل كبير في استقرار أداء الطائرات بدون طيار ، وموثوقية التشغيلية ، وسلامة الطيران. لذلك ، الاختيار العلمي والتطبيق بشكل صحيح عالية-الهلام الحراري الأداء هو مقياس ضروري لتحقيق الإدارة الحرارية الفعالة في تصميم وتصنيع الطائرات بدون طيار.