Ilmailu ja puolustus

Ilmailu- ja puolustusalalla asetetaan erittäin tiukat vaatimukset laitteiden suorituskyvylle, luotettavuudelle ja kestävyydelle, kuten myös kriittisille komponenteille, kuten lentokoneen elektroniset järjestelmät, tutkaviestintä, navigointi ja ohjaus, tehojenmuunnos, satelliittilaitteet  ja sotilastietokoneet. Nämä järjestelmät toimivat usein vaativissa olosuhteissa, kuten korkeilla korotuksilla, tyhjiössä, äärimmäisissä lämpötilavaihteluissa, voimakkaiden tärinöiden ja sähkömagneettisen häiriön keskellä. Suuren tehontiheyden ja keskittyneiden lämpökuormien vuoksi lämmönhallinnan suunnittelu vaikuttaa suoraan laitteiden vakautta ja tehtävän onnistumista. Tehokkaat, luotettavat ja kevyet lämmönhallintaratkaisut ovat olennainen osa ilmailu- ja puolustustekniikan suunnittelua.

Ilmailu- ja avaruustekniikan lämmönhallinta kohtaa useita haasteita. Äärimmäisen alhainen ilmanpaine suurilla korkeuksilla tai avaruudessa poistaa käytännössä luonnollisen konvektion, mikä vähentää merkittävästi perinteisten ilmalla toimivien jäähdytysratkaisujen tehokkuutta. Tämän vuoksi erittäin tehokkaat lämmönjohtavuuteen ja säteilyjäähdytykseen perustuvat ratkaisut ovat välttämättömiä. Lentokoneet ja satelliitit ovat erittäin herkkiä painolle, joten jäähdytyslevyt on suunniteltava kevyiksi. Käytetään materiaaleja, kuten korkean lämmönjohtavuuden alumiiniseoksia tai kupari-alumiinikomposiitteja, jotta painoa voidaan minimoida samalla kun lämpöteho säilyy. Puolustuksen elektroniikka edellyttää erinomaista luotettavuutta. Jäähdytyslevyjen on kestettävä äärimmäisiä lämpövaihteluita, tärinää, iskuja ja sähkömagneettisia olosuhteita varmistaakseen pitkäaikaisen, virheettömän toiminnan.

Yleisiä lämpöhallintaratkaisuja ilmailu- ja puolustussovelluksiin ovat lämpöputket, lämmönjohdattimet, nestejäähdytyslevyt ja säteilyhajottimet. Lämpöputket ja lämmönjohdattimet siirtävät tehokkaasti paikallista korkeaa lämpöä suuremmille alueille, parantaen säteilytehokkuutta. Satelliiteissa ja avaruusluotaimissa lämpöpuskurit ohjaavat usein lämpöä ulkoisille hajotuspinnalle, joissa lämpöenergia vapautuu avaruuteen infrapunasäteilynä. Suuritehoisten lämmönlähteiden, kuten ilmassa olevien tutkien, teholähetinvahvistimien ja lentokoneiden virtalähteiden, kohdalla käytetään usein pumppupiirillä varustettuja nesteellä jäähdytettäviä levyjä tehokkaan lämmönhaihdutuksen ja lämpötilan vaihteluiden hallintaan. Tietyissä asejärjestelmissä käytetään lisäksi vaiheenmuutosta hyödyntäviä materiaaleja tai aktiivisia lämpötilanohjausteknologioita takaamaan kriittisten komponenttien nopea jäähdytys lyhyen keston korkean tehon jälkeen.

Rakenteellisesti ilmailu- ja avaruusteollisuuden lämmönpoistimet valmistetaan yleensä puristamalla, kylmämuovauksella, CNC-tarkkakoneen työstöllä ja juottamalla taatakseen korkean lujuuden, lämmönjohtavuuden ja mittojen tarkkuuden. Pintakäsittely tapahtuu pääasiassa anodisoimalla, mustamalla tai korkean emissiivisyyden pinnoitteilla parantaakseen säteilylämmönsiirron tehokkuutta ja kestämään syöpäviä ulkoisia ympäristöjä.