一种直升机机载设备的机箱散热结构的制作方法

本发明涉及电子设备的温度控制领域，尤其是涉及一种直升机机载设备的机箱散热结构。

背景技术：

随着电子技术的不断发展，电子设备系统的功率越来越大，但物理尺寸却越来越小，热流密度随之急剧增加，散热风险加大。尤其在高温严酷工作环境下，良好的散热才能保证设备的可靠性。上述现象在飞行器领域的电子设备，尤其是直升机机载设备领域尤为明显。同时，直升机机载设备对环境适应性、重量指标也有较高的要求。

目前的直升机机载设备散热方法主要有三种：风冷散热、液冷散热、导冷散热。风冷散热方法的散热效率中等，适用于产生对散热要求不太高的设备，但风冷散热方法的电磁兼容性差。液冷散热方法可以得到最高的散热效率，但是需要二次冷却设备，将增加上百千克的重量，不适合在直升机上采用。导冷散热方法的电磁兼容性好，但是散热效率低，一般用于低功耗设备(50瓦以下)。对于高功耗(50瓦以上)的直升机机载设备散热问题目前的三种散热方法都不能很好的解决。

因此，急需构建一种散热好、重量轻的直升机机载设备的机箱散热结构，提高机载设备散热效率，不增加额外重量，并满足机上环境要求。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明目的在于提供一种直升机机载设备的机箱散热结构，针对直升机高功耗机载设备对散热效率、重量、电磁兼容性等的多重约束，提出了一种散热结构，使得芯片热量通过热管直接传导到设备机箱上，减小热阻和缩短传导路径，提高机上环境适应性满足机上电磁兼容性要求，并且不增加额外的重量，达到更高的散热效率，同时兼顾性能和重量的目的。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案。

一种直升机机载设备的机箱散热结构，其包括：机箱主体、处理模块、vpx或cpci连接器、pcb母板、pcb接口板和航空连接器，还包括：散热冷板和l型热管；

所述机箱主体整体呈长方体形状，所述处理模块、vpx或cpci连接器、pcb母板、pcb接口板、散热冷板和l型热管均设置在所述机箱主体内部；所述机箱主体包括：顶面板、底面板、前面板、后面板和两个侧面板，所述顶面板、底面板、两个侧面板整体呈长方形；垂直于所述顶面板和底面板的外表面分别设置有翅片，形成主散热面；所述两个侧面板具有相应的安装卡槽，固定安装所述pcb母板和pcb接口板，所述散热冷板与安装卡槽搭接，散热冷板通过锁紧器安装在机箱主体的所述顶面板和底面板上；所述前面板和后面板整体呈正方形，所述前面板均匀设置有多个航空连接器；

所述处理模块、所述vpx或cpci连接器、所述pcb母板和所述pcb接口板与所述航空连接器电连接；

所述散热冷板整体呈长方形，每片所述散热冷板上设置有呈l型的导热槽，所述每条导热槽断面呈u形，所述散热冷板与所述处理模块紧密连接，用于对所述处理模块散热；

所述l型热管设置在所述导热槽中，所述l型热管通过导热垫覆盖在所述处理模块上，并延伸到散热冷板与机箱主体的安装面上。

优选地，所述l型热管采用焊接方式固定在所述散热冷板的所述导热槽中，所述l型热管的直径为5mm～8mm；所述l型热管安装后与所述散热冷板表面齐平。

优选地，所述导热槽的宽度为5mm～8mm，所述每片散热冷板上设置有2条呈l型的导热槽。

优选地，所述l型热管采用铜质材料一体加工成型，所述l型热管内部设置有数条相互平行的沟槽，管内回流的液体通过这些沟槽迅速在l型热管内部传导热量，以实现传导处理模块热量的效果。

优选地，所述散热冷板为热传导面，将所述处理模块产生的热量通过所述锁紧器传导到机箱主体的顶面板和底面板。

优选地，所述翅片设置有多个，均匀设置在所述顶面板和底面板的外表面上，所述翅片厚度为10mm，翅片的高度15mm，通过空气对流和热辐射散热。

优选地，所述翅片用于加强所述机箱主体表面的热传导，在空气弱对流条件下，能够起到较好的散热效果。

优选地，所述处理模块包括：cpu、fpga和电源芯片。

优选地，所述处理模块产生的模块信号通过vpx或cpci连接器、pcb母板、pcb接口板和航空插座，引出到所述机箱主体的前面板的航空连接器。

优选地，所述机箱主体的各面板的缝隙处设置有电磁屏蔽条。

本发明的有益效果为：

1.散热效率高：直接将处理模块中各芯片的热量通过热管传导到机箱表面，能够解决大功率机载设备的散热问题。

2.不增加额外的体积和重量：不需要二次冷却设备，体积和重量与增加热管之前基本相同。

3.环境适应性好：满足直升机机载环境要求，满足直升机电磁兼容性要求。

4.可靠性高：相对于风冷散热方法，无风机部件；相对于液冷散热方法，无二次冷却设备，热管散热的可靠性高于风冷散热和液冷散热。

附图说明

图1是本发明散热冷板示意图。

图2是本发明机箱主体示意图。

图3是本发明机箱主体内部信号引出示意图。

图4是本发明机箱主体组装侧视图。

图5是本发明机箱主体与处理模块组装示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

结合附图1-5对本发明进一步说明。

一种直升机机载设备的机箱散热结构，其包括：机箱主体、处理模块11、vpx或cpci连接器12、pcb母板13、pcb接口板14和航空连接器7，还包括：散热冷板8和l型热管；

所述机箱主体整体呈长方体形状，所述处理模块11、vpx或cpci连接器12、pcb母板13、pcb接口板14、散热冷板8和l型热管均设置在所述机箱主体内部；所述机箱主体包括：顶面板1、底面板2、前面板3、后面板4和两个侧面板5，所述顶面板1、底面板2、两个侧面板5整体呈长方形；垂直于所述顶面板1和底面板2的外表面分别设置有翅片6，形成主散热面；所述两个侧面板5具有相应的安装卡槽，固定安装所述pcb母板13和pcb接口板14，所述散热冷板8通过锁紧器10安装在机箱主体的所述顶面板1和底面板2上；所述前面板3和后面板4整体呈正方形，所述前面板3均匀设置有多个航空连接器7；

所述处理模块11、所述vpx或cpci连接器12、所述pcb母板13和所述pcb接口板14与所述航空连接器7电连接；

所述散热冷板8整体呈长方形，每片所述散热冷板8上设置有呈l型的导热槽9，所述每条导热槽9断面呈u形，所述散热冷板8与所述处理模块11紧密连接，用于对所述处理模块11散热；

所述l型热管设置在所述导热槽9中，所述l型热管通过导热垫覆盖在所述处理模块11上，并延伸到散热冷板8与机箱主体的安装面上。

所述l型热管采用焊接方式固定在所述散热冷板8的所述导热槽9中，所述l型热管的直径为5mm～8mm；所述l型热管安装后与所述散热冷板8表面齐平。

所述导热槽9的宽度为5mm～8mm，所述每片散热冷板8上设置有2条呈l型的导热槽9。

所述l型热管采用铜质材料一体加工成型，所述l型热管内部设置有数条相互平行的沟槽，管内回流的液体通过这些沟槽迅速在l型热管内部传导热量，以实现传导处理模块11热量的效果。

所述散热冷板8为热传导面，将所述处理模块11产生的热量通过所述锁紧器10传导到机箱主体的顶面板1和底面板2。

所述翅片6设置有多个，均匀设置在所述顶面板1和底面板2的外表面上，所述翅片6厚度为10mm，翅片的高度15mm，通过空气对流和热辐射散热。

所述翅片6用于加强所述机箱主体表面的热传导，在空气弱对流条件下，能够起到较好的散热效果。

所述处理模块11包括：cpu、fpga和电源芯片。

所述处理模块11产生的模块信号通过vpx或cpci连接器12、pcb母板13、pcb接口板14和航空插座15，引出到所述机箱主体的前面板3的航空连接器7。

所述机箱主体的各面板的缝隙处设置有电磁屏蔽条。

本发明的工作过程

某直升机综合任务处理机功耗为83瓦。采用传统的导冷散热方式时，经高温工作试验测试，最高工作温度为68℃。采用本发明的热管散热方法，对机箱和模块冷板结构进行改进，最高工作温度可达到76℃。

如图1所示，对机载处理机内部模块，采用热管散热技术。每片所述散热冷板8上设置有呈l型的导热槽9，导热槽9用于安装l型热管，l型热管直径为5mm。l型热管直接覆盖cpu、fpga、电源芯片。l型热管与处理器模块(各芯片)采用导热垫接触。

如图2所示，对机载处理机机箱主体，采用热管散热技术。机箱主体顶面板1和底面板2为主散热面，通过空气对流和热辐射散热。顶面板的翅片6高度15mm，翅片厚度10mm。机箱前面安装航空连接器7。

如图3所示，处理模块11信号通过vpx或cpci连接器12、pcb母板13和pcb接口板14，引出到机箱主体的前面板3的航空连接器7上。

经地面试验和空中试飞表明，某型直升机综合任务处理机采用本发明的热管散热方法，满足gjb150和gjb151规定的直升机机载设备高温工作、低温工作、高温贮存、低温贮存、振动、冲击、加速度、温度冲击、温度-高度和电磁兼容性要求，满足飞行使用要求。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。