民機機載電子設備典型結構探討論文
摘要：:民機機載電子設備在結構設計過程中，需要綜合考慮各類需求，尤其是散熱和強度，如何能在兼顧成本的情況下，設計出最優化的方案，需要工程師針對每一個專業進行深入的分析。針對電子設備的散熱翅片和安裝支耳的設計，通過仿真分析，得出最優解，為后續此類產品的設計提供了參考，同時為廣大科研人員提供了一種設計思路。
關鍵詞：:民機機載電子設備;結構設計;仿真優化;散熱翅;安裝支耳
引言
近些年，我國的民用飛機產業穩步發展，相應的機載電子設備迅速發展，以國外同類產品為目標，開始大跨步追趕超越，在電子設備機械結構設計領域，針對民用飛機低成本的需求，各研發廠家在熱設計、強度設計等領域也開展了大量的創新，如何確保設計最優化，本文以設備外圍散熱翅和安裝支耳的設計為例，通過分析得出最優解［1］。
1典型結構介紹
在民機電子設備研發中，需要考慮散熱和加固需求，但往往受限于安裝空間或成本，設備需要設計散熱翅和安裝支耳，不同的結構形式帶來的效果也大相徑庭，如圖1，是一些典型的電子設備結構。
2散熱翅的設計
2．1典型的散熱翅和特點
對于自然散熱的產品，散熱翅的設計對散熱性能起到非常關鍵的作用，從圖1可以看出，很多產品設計了很高的散熱翅，這種典型結構應用也較為廣泛，此類散熱翅有以下特點［2］:1)常規產品的高翅片多位于側面(導熱面);2)有前后拔插模塊需求的產品，翅片則設計為環繞式;3)散熱翅片一般都大于10mm;4)大部分產品的散熱翅方向和重力方向一致;5)可以設計兼容高低翅片的結構，也可以采用異形設計，以增大散熱面。
2．2散熱翅設計技術
在產品設計過程中，散熱翅的設計首先要基于產品的功耗，但是散熱翅的哪些特征是關鍵參數，如何去選取，以下針對散熱翅設計技術展開論證［3］。1)散熱翅的參數散熱翅在設計過程中主要有以下參數，具體如圖2所示。圖中，L為零件長度;W為散熱翅間距;H為散熱翅高度;D為散熱翅厚度。2)仿真分析以某模塊模型為例，該模塊元器件分布較為均勻，通過調整各參數，綜合考慮重量，分析散熱翅片如何最優。模塊外形尺寸200×160mm，整板功耗約為40W，D1芯片約為15W，根據工程經驗，選D=2mm。模型如圖3所示。首先分析當翅片高度H=50mm，間距W=4，6，8，10，12，14mm情況下，D1芯片的溫度。仿真結果如圖4。然后分析當W=4，6，8，10mm，翅片高度H=10～50mm變化情況下，D1芯片的溫度。仿真結果如圖5。最后分析當翅片間距W=10mm，高度H=10～200mm變化情況下，D1的芯片溫度。如圖6所示。3)結論通過仿真分析，有以下結論:①以此模塊為例，翅片間距為10mm時，器件溫度最低;②翅片高度越高，器件逐漸降低，但當翅片高度大于60mm時，變化趨勢變小。
3安裝支耳的設計
3．1典型的安裝支耳特點
在機載電子設備上，采用安裝支耳是一種典型的安裝方式，安裝支耳設計對于整機抗振動防沖擊性能非常關鍵。如圖1所示，電子產品的安裝支耳設計多采用與箱體一體設計，并且安裝支耳兩側還設計有加強筋，如何在兼顧重量的情況下，設計最優的安裝支耳，以下對安裝支耳的設計進行分析［4］。
3．2典型的安裝支耳的設計
對于安裝支耳的設計，主要是根據產品的實際振動環境進行適宜的設計，涉及到的參數有本身的壁厚和是否設計加強筋，以某彎角件為例，當重量一定的情況下，設計出4種形式，如圖7所示。從左到右，依次為:方案1采用常規設計;方案2是在方案1基礎上增加了壁厚;方案3是在方案1的上部增加了加強筋;方案4是在方案1的下部增加了加強筋。方案2、方案3和方案4重量相同［5］。對彎角件上部的兩個安裝孔施加約束，對下方施加靜力，如圖8所示。可看出幾種方案的最大應力為:方案1是58MPa;方案2是53MPa;方案3是40MPa;方案4是17MPa。通過仿真分析，有以下結論:1)同等重量下，增加加強肋條比增加壁厚有效;2)加強肋條位于彎角件下部時效果更好。4結束語在結構設計過程中，需要根據需求去設計，同一個需求在不同的應用場合可能有不同實現方案，要更多地去開拓思維，不拘泥于某一個經驗，綜合各類因素，有針對性的去開展設計，設計出最優化的產品。
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