民机机载电子设备典型结构探讨论文
摘要：:民机机载电子设备在结构设计过程中，需要综合考虑各类需求，尤其是散热和强度，如何能在兼顾成本的情况下，设计出最优化的方案，需要工程师针对每一个专业进行深入的分析。针对电子设备的散热翅片和安装支耳的设计，通过仿真分析，得出最优解，为后续此类产品的设计提供了参考，同时为广大科研人员提供了一种设计思路。
关键词：:民机机载电子设备;结构设计;仿真优化;散热翅;安装支耳
引言
近些年，我国的民用飞机产业稳步发展，相应的机载电子设备迅速发展，以国外同类产品为目标，开始大跨步追赶超越，在电子设备机械结构设计领域，针对民用飞机低成本的需求，各研发厂家在热设计、强度设计等领域也开展了大量的创新，如何确保设计最优化，本文以设备外围散热翅和安装支耳的设计为例，通过分析得出最优解［1］。
1典型结构介绍
在民机电子设备研发中，需要考虑散热和加固需求，但往往受限于安装空间或成本，设备需要设计散热翅和安装支耳，不同的结构形式带来的效果也大相径庭，如图1，是一些典型的电子设备结构。
2散热翅的设计
2．1典型的散热翅和特点
对于自然散热的产品，散热翅的设计对散热性能起到非常关键的作用，从图1可以看出，很多产品设计了很高的散热翅，这种典型结构应用也较为广泛，此类散热翅有以下特点［2］:1)常规产品的高翅片多位于侧面(导热面);2)有前后拔插模块需求的产品，翅片则设计为环绕式;3)散热翅片一般都大于10mm;4)大部分产品的散热翅方向和重力方向一致;5)可以设计兼容高低翅片的结构，也可以采用异形设计，以增大散热面。
2．2散热翅设计技术
在产品设计过程中，散热翅的设计首先要基于产品的功耗，但是散热翅的哪些特征是关键参数，如何去选取，以下针对散热翅设计技术展开论证［3］。1)散热翅的参数散热翅在设计过程中主要有以下参数，具体如图2所示。图中，L为零件长度;W为散热翅间距;H为散热翅高度;D为散热翅厚度。2)仿真分析以某模块模型为例，该模块元器件分布较为均匀，通过调整各参数，综合考虑重量，分析散热翅片如何最优。模块外形尺寸200×160mm，整板功耗约为40W，D1芯片约为15W，根据工程经验，选D=2mm。模型如图3所示。首先分析当翅片高度H=50mm，间距W=4，6，8，10，12，14mm情况下，D1芯片的.温度。仿真结果如图4。然后分析当W=4，6，8，10mm，翅片高度H=10～50mm变化情况下，D1芯片的温度。仿真结果如图5。最后分析当翅片间距W=10mm，高度H=10～200mm变化情况下，D1的芯片温度。如图6所示。3)结论通过仿真分析，有以下结论:①以此模块为例，翅片间距为10mm时，器件温度最低;②翅片高度越高，器件逐渐降低，但当翅片高度大于60mm时，变化趋势变小。
3安装支耳的设计
3．1典型的安装支耳特点
在机载电子设备上，采用安装支耳是一种典型的安装方式，安装支耳设计对于整机抗振动防冲击性能非常关键。如图1所示，电子产品的安装支耳设计多采用与箱体一体设计，并且安装支耳两侧还设计有加强筋，如何在兼顾重量的情况下，设计最优的安装支耳，以下对安装支耳的设计进行分析［4］。
3．2典型的安装支耳的设计
对于安装支耳的设计，主要是根据产品的实际振动环境进行适宜的设计，涉及到的参数有本身的壁厚和是否设计加强筋，以某弯角件为例，当重量一定的情况下，设计出4种形式，如图7所示。从左到右，依次为:方案1采用常规设计;方案2是在方案1基础上增加了壁厚;方案3是在方案1的上部增加了加强筋;方案4是在方案1的下部增加了加强筋。方案2、方案3和方案4重量相同［5］。对弯角件上部的两个安装孔施加约束，对下方施加静力，如图8所示。可看出几种方案的最大应力为:方案1是58MPa;方案2是53MPa;方案3是40MPa;方案4是17MPa。通过仿真分析，有以下结论:1)同等重量下，增加加强肋条比增加壁厚有效;2)加强肋条位于弯角件下部时效果更好。4结束语在结构设计过程中，需要根据需求去设计，同一个需求在不同的应用场合可能有不同实现方案，要更多地去开拓思维，不拘泥于某一个经验，综合各类因素，有针对性的去开展设计，设计出最优化的产品。
参考文献:
［1］董伟．基于AＲINC600的民机机载电子设备结构设计［J］．机械工程师，2016(12):188－189．
［2］田沣，张娅妮，邸兰萍，等．高密度组装电子设备冷却技术应用研究［J］．电子与封装，2014，139(11):1－4．
［3］袁志燕，钟建华．电脑散热片换热过程数值模拟分析［J］．上海有色金属，2015(1):29－33．
［4］朱维兵，蒋龙，王健，等．某机载功放电子设备安装架结构优化设计［J］．机械设计与制造，2016(5):200－202．
［5］吴伟．一种航空电子设备的抗炮振加固设计［J］．机械工程师，2017(4):104－105
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