Lucht- en ruimtevaart en defensie

De lucht- en ruimtevaart en defensiesector stellen uitzonderlijk hoge eisen aan de prestaties, betrouwbaarheid en duurzaamheid van apparatuur, inclusief kritieke componenten zoals vliegtuig elektronische systemen, radarcommunicatie, navigatie en besturing, vermogensomzetting, satellietpayloads  en militaire computers. Deze systemen werken vaak onder veeleisende omstandigheden zoals hoge hoogten, vacuümomgevingen, extreme temperatuurschommelingen, intense trillingen en elektromagnetische interferentie. Gecharacteriseerd door een hoog vermogensdichtheid en geconcentreerde thermische belasting, heeft het thermisch beheerontwerp direct invloed op de stabiliteit van de apparatuur en het slagen van de missie. Efficiënte, betrouwbare en lichtgewicht oplossingen voor thermisch beheer vormen een essentiële component van het ontwerp van lucht- en ruimtevaart- en defensieapparatuur.

De thermische beheersing van lucht- en ruimtevaartapparatuur kent meerdere uitdagingen. De extreem lage luchtdruk op grote hoogten of in de ruimte elimineert bijna volledig natuurlijke convectie, waardoor de effectiviteit van traditionele op luchtgekoelde systemen sterk afneemt. Daarom zijn zeer efficiënte opwarmtegeleiding en stralingskoeling geboden. Vliegtuigen en satellieten zijn sterk gevoelig voor gewicht, wat lichtgewicht heatsinkontwerpen vereist. Materialen zoals aluminiumlegeringen met hoge warmtegeleidbaarheid of koper-aluminiumcomposieten worden geselecteerd om het gewicht te minimaliseren terwijl de thermische prestaties behouden blijven. Defensie-elektronica vereist uitzonderlijke betrouwbaarheid. Heatsinks moeten extreme thermische cycli, schokken, trillingen en elektromagnetische omgevingen kunnen weerstaan om een langdurige, foutvrije werking te garanderen.

Algemene thermische beheersoplossingen voor lucht- en ruimtevaart- en defensietoepassingen zijn warmtepijpen, warmteverspreiders, vloeistofgekoelde platen en stralingsafvoersystemen. Warmtepijpen en warmteverspreiders verdelen lokale hoge warmtebelasting snel over grotere oppervlakken, waardoor de stralingsrendement verbetert. Bij satellieten en ruimtesondes leiden warmtesinks warmte vaak naar externe afvoeroppervlakken, waarbij thermische energie via infraroodstraling in de ruimte wordt vrijgegeven. Voor hoogvermogen warmtebronnen zoals luchtgedragen radar, vermogenversterkers en vliegtuigvoedingen worden vaak vloeistofgekoelde platen in combinatie met pompcirculatiesystemen gebruikt om efficiënte warmteafvoer te realiseren en temperatuurschommelingen te beheersen. Bepaalde wapensystemen maken daarnaast gebruik van faseveranderende materialen of actieve temperatuurregelingstechnologieën om na korte perioden van hoogvermogenbedrijf een snelle koeling van kritieke componenten te garanderen.

Structureel worden lucht- en ruimtevaart warmtewisselaars doorgaans vervaardigd via extrusie, koudsmidwerk, CNC-precisiebewerking en het lassen van aluminium om hoge sterkte, warmtegeleiding en dimensionele consistentie te garanderen. Oppervlaktebehandelingen betreffen voornamelijk geanodiseerd, zwart gemaakt of hoog-uitstralende coatings om de stralingskoelingsefficiëntie te verbeteren en bestand te zijn tegen corrosieve externe omgevingen.