光电吊舱电子箱设计与散热研究
摘要：机载光电吊舱电子箱由汇聚多个光电传感器的平台，它的应用必须满足环境的测试，所以它的结构一定是满足环境变量因素的。通过材料的选择、工艺数据性、热模拟计算来反馈电子箱的驱热能力，以便达到合格标准。这篇论文将讲诉结构分析和热仿真数据计算电子箱在不一样的工作环境下达成使用目的和标准，有着非凡的研究价值。
本文的详细情况包括下文：
1.分析了解航空电子箱体及内部主体需要的保护材料的结构理念和得出实际数据的结果；
2.学会热模拟的流程和最初的相关知识，介绍出本论文的热设计计算，从中选择热传递的介质或本质、自然对流、强制性吹风降温等散热方式；
3.根据最初理念方案设计出零件，整个部件的安装方法；
4.粗略设计出侧板上面的散热槽与装配电路电子板导向槽的重要结构数据；
5.光电吊舱箱体热模拟仿真结构的塑造捷径与热模拟仿真步骤过程；
6.每个零件材料的选取；
7.选择风扇的型号和相关工作过程的有效数据；
8.在之前建立的结构上修改完善，所有数据最后一步的认定，开始使用建模软件建模以及相应的绘图。
关键词：光电吊舱电子箱；结构数据分析；热模拟仿真。
The Design and Heat Dissipation of The Electronic Box in The Photoelectric Pod
ABSTRACT: the electronic box of airborne photoelectric pod is composed of a platform of multiple photoelectric sensors. Its application must meet the environmental test, so its structure must meet the environmental variable factors. The heat displacement capacity of electronic box is fed back through material selection, simulation data computing electronic box in different working environment to achieve the purpose and standard, has extraordinary research value.
The details of this article include the following:
1. analyze and understand the structure concept of protective materials required by avionics box and internal body and the results of actual data;
2. learn the process of thermal simulation and the initial relevant knowledge, introduce the heat design and calculation of this paper, and select the heat transfer medium or essence, natural convection, forced cooling and other cooling methods;
3. design the installation method of parts and the whole parts according to the original concept scheme;
4. the important structure data of the heat sink on the side plate and the guide groove of the assembly circuit electronic board are designed roughly;
5. the process of building shortcut and thermal simulation steps of thermal simulation structure of photoelectric pod;
6. selection of material of each part;
7. select the fan model and the effective data of relevant working process;
8. modify and improve the structure established before, and confirm all data in the last step, and start modeling with modeling software and corresponding drawing.
Key words: electronic box of photoelectric pod; Structural data analysis; Thermal simulation.
目 录
摘要 1
ABSTRACT 2
第一章 绪论 5
1.1 选题的目的与意义 6
1.2 我国及境外研究历程 7
1.3 此文探索内容 8
第二章 光电吊舱电子箱结构设计 8
2.1 电子箱体的设计标准及要求 8
2.2 电子箱体的结构组成 8
第三章 热设计理论 12
3.1 电子箱热控制的目的 12
3.2 电子箱热控制方法 12
3.2.1 导热基本定律 12
第四章 电子箱的UG NX建模.........................................19
4.3建立UG NX模型.........................................................19
4.3.1建立起拔器...........................................................19
4.3.2圆心点连接器.........................................................20
4.3.3电子箱上盖板零件.....................................................20
4.3.44根锁紧条的建立......................................................21
4.3.5风扇及其电子箱主板的建立.............................................21
4.3.6电子箱体的整体建模...................................................22
第五章 电子箱的热仿真 23
5.1 ANSYS Icepak软件介绍 23
5.2 简化结构介绍 23
5.3 建立仿真模型 24
5.3.1 齿轮减速箱的设计 24
5.3.2 机箱的建立 25
5.3.3 风扇的创建 26
5.3.4 主板和功能电路板的创建 26
5.3.5 开孔和热源的创建 28
5.3.6 建立设备的腔体 29
5.3.7 锁紧条与凸台的创建 33
5.3.8 网格生成 34
5.3.9 检查气流 34
5.3.10 求解计算 34
5.4 系统算法优化后的仿真结果 36
第六章 不同工况的比较 39
6.1 无风扇工况的热仿真 39
6.2 两个风扇工况的热仿真 41
结束语 42
参考文献 41
致 谢 42
第一章 绪论
1.1 选课的目的和意义
在现在科学的高速发展下，环境情况更是变化莫测，对电子电路板内部结构的要求越来越严格。电子吊舱的气密能力、散热能力、耐腐蚀能力都有非常严峻的标准。同时满足体积大小要求的情况下，散热就成了电子箱必要考虑的问题。在设计吊舱中途，即要考虑吊舱的整体构造给电子集成设备的焊接、防护效果，又要计算每个电子设备产生的热量，确保温度正常情况下使电子元件正常运行，减少发生故障的可能性，这就是电路正常运行的基本条件。
根据热传导对流理论的性质，运用电脑UG建模程序进行立体图形的建造，并启用Ansys icepak程序进行零件热传递仿真的分析，模拟出特定情况下温度曲线的变化规则及温度扩散呈现的模拟图。进行反复的改进升级以及箱体结构的完善处理，使用Ansys icepak程序实时监控温度走向和校验。对若干散热产生散热图分析，从中选取最完美的方法，再进行下一步的内容。
本次研究所带来的课外知识，使得我进一步了解光电吊舱结构，能够考虑到电子仪器产热引起电子设备故障最有效的外部条件力，对其主要电路里面部件的散热进行研究，学会了热仿真程序带来的散热模拟效果。行云流水操作对应程序三维模型的建设，总结分析最优方案。
1.2 我国及境外研究历程
航空机载光电箱是汇成若干光传感器的条件，其使用场合需承载环境带来的侵蚀，在整体构造设计中环境成为了主要考虑得要点。通过材料的性质、加入一种有减轻震动效果的仪器，通过静密封、动密封和迷宫密封的特性防止固态、防液态甚至满足气态密封要求，通过充气阀门、吸气口和排气钉来把控箱体内的稳态原始环境，此外，无人航空拍摄机需要在高势能、长时间等工作状态，面对的强风高温环境，光电吊舱也向迷你型、经济型，散热型成长，所以系统的散热处理更需要研究。
任务的多样性导致了两种吊舱的产生，打击型和侦察型，打击型光电吊舱有着若干的传感器，其中激光测距又叫指示器，光斑跟踪仪等仪器，在已有的箱体结构中显得额外的拥挤，原始的光电吊舱有着单独的电子箱组（图1），后来才慢慢发展到和箱体在一个框架中，但从热模拟传递的方向考虑还是能分成光学舱和电子舱两个单独的结构进一步研究，普通情况里，两者的热传递影响不大，由于侦察型光电吊舱有着少量的传感器，高级功能完全移除。光学舱和电子舱被合二为一，能发热的元件除了箱体内的电路板组件之外，也少不了激光传感器的产热组件、还有不可避免的的制冷组件和电动机，整个结构考虑（图2）。但非单独的电子箱组件在质量要求比较严格的汽车，轮船光电追踪系统以及大部分普通的光电侦察仪器中却是寥寥无几。
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