Hàng không vũ trụ và Quốc phòng

Các lĩnh vực hàng không vũ trụ và quốc phòng đặt ra các yêu cầu đặc biệt khắt khe đối với hiệu suất, độ tin cậy và độ bền của thiết bị, bao gồm các thành phần quan trọng như hệ thống điện tử máy bay, viễn thông radar, dẫn đường và điều khiển, chuyển đổi năng lượng, tải trọng vệ tinh  và máy tính quân sự. Các hệ thống này thường vận hành trong những điều kiện khắc nghiệt như độ cao lớn, môi trường chân không, biến động nhiệt độ cực đoan, rung động mạnh và nhiễu điện từ. Với đặc điểm mật độ công suất cao và tải nhiệt tập trung, thiết kế quản lý nhiệt ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định của thiết bị và thành công của nhiệm vụ. Các giải pháp quản lý nhiệt hiệu quả, đáng tin cậy và nhẹ là một thành phần thiết yếu trong thiết kế thiết bị hàng không vũ trụ và quốc phòng.

Quản lý nhiệt cho thiết bị hàng không vũ trụ phải đối mặt với nhiều thách thức. T áp suất khí quyển cực thấp ở độ cao lớn hoặc trong không gian vũ trụ gần như loại bỏ hoàn toàn đối lưu tự nhiên, làm giảm đáng kể hiệu quả của các phương pháp làm mát truyền thống phụ thuộc vào không khí. Do đó, các giải pháp làm mát bằng dẫn nhiệt và bức xạ hiệu quả cao là cần thiết. A máy bay và vệ tinh rất nhạy cảm với trọng lượng, đòi hỏi thiết kế tản nhiệt nhẹ. Các vật liệu như hợp kim nhôm có độ dẫn nhiệt cao hoặc vật liệu composite đồng-nhôm được lựa chọn để giảm thiểu trọng lượng mà vẫn duy trì hiệu suất nhiệt. S các thiết bị điện tử quân sự đòi hỏi độ tin cậy đặc biệt cao. Tản nhiệt phải chịu được các chu kỳ thay đổi nhiệt độ khắc nghiệt, sốc, rung động và môi trường điện từ để đảm bảo hoạt động lâu dài, không lỗi.

Các giải pháp quản lý nhiệt phổ biến cho các ứng dụng hàng không và quốc phòng bao gồm ống dẫn nhiệt, bộ khuếch tán nhiệt, tấm làm mát bằng chất lỏng và hệ thống tản nhiệt bức xạ. Ống dẫn nhiệt và bộ khuếch tán nhiệt phân bố nhanh lượng nhiệt cao cục bộ ra các khu vực lớn hơn, từ đó nâng cao hiệu quả bức xạ. Đối với vệ tinh và tàu thăm dò không gian, các bộ tản nhiệt thường hướng nhiệt đến các bề mặt tản nhiệt bên ngoài, giải phóng năng lượng nhiệt vào không gian thông qua bức xạ hồng ngoại. Đối với các nguồn nhiệt công suất cao như ra-đa trên máy bay, bộ khuếch đại công suất và nguồn điện hàng không, các tấm làm mát bằng chất lỏng tích hợp với hệ thống tuần hoàn bơm thường được sử dụng để đạt được khả năng tản nhiệt hiệu quả và kiểm soát sự dao động nhiệt độ. Một số hệ thống vũ khí còn sử dụng vật liệu đổi pha hoặc công nghệ điều khiển nhiệt độ chủ động nhằm đảm bảo làm mát nhanh các bộ phận quan trọng sau khi vận hành công suất cao trong thời gian ngắn.

Về cấu trúc, các bộ tản nhiệt hàng không vũ trụ thường được sản xuất thông qua các quá trình ép đùn, rèn nguội, gia công chính xác CNC và hàn mềm để đảm bảo độ bền cao, khả năng dẫn nhiệt tốt và tính nhất quán về kích thước. Các xử lý bề mặt chủ yếu bao gồm z anot hóa, làm đen hoặc phủ lớp có độ phát xạ cao nhằm tăng hiệu quả tản nhiệt bức xạ và chịu được môi trường bên ngoài ăn mòn.