1概述
随着现代科技的迅猛发展，现在先进飞机器的电子设备不断增多，功率也越来越大，使电子设备对制冷量的需求明显增大，如美国F-15电子设备总功率达50kW，而座舱制冷量才要求4KW。飞机上的电子设备工作时，元器件的功率损失通常以热能耗散的形式表现，所以会散发出大量热能。而电子元器件参数与温度有依赖关系，温度增高，元器件可靠性下降，而且温度变化对电子元器件的失效也有明显的影响，所以为保持电子、电气设备的正常工作性能，提高其可靠性和使用寿命，应对它们提供足够的制冷量，使它们的温度尽量接近于常温。因而对电子设备的冷却要求也越来越高。飞机电子设备冷却系统的配置，可大大改善电子设备的工作环境，减少电子设备的故障率，提高其可靠性；同时也可相对降低电子元器件本身对环境温度的限制，有利于进一步降低产品成本；本文将主要介绍飞机电子设备的几种冷却方法的特点及其未来发展的趋势。
2飞机电子设备冷却方法
飞机电子设备冷却一般分为空气冷却和液体冷却。对于总功率不高的电子设备，通常的方法还是采用空气冷却，使用风机抽吸或者从座舱环控系统中专门引出空气用于电子设备冷却，这些设备如果在座舱，可直接由飞机的座舱环控系统的空气温度调节系统进行调节，使得该舱的空气温度保持在适宜的范围。对于总功率很高的电子设备，通常的方法是采用液体冷却，主要用于任务电子系统的集中发热部件。冷却液由液体泵泵出，流经电子设备的冷板，吸收了电子设备热量的冷板再将热量传递给冷却液，升温了的冷却液流经空气-液体热交换器或者由液体-燃油热交换器，由机外冲压空气散到机外或者由燃油带走或者利用其它方法将热量带到机外。液体冷却系统由液体泵，空气-液体热交换器或者液体-燃油热交换器，分配器，膨胀箱，压力传感器，导管，阀门，过滤器和温度控制装置等组成。
3飞机电子设备冷却的特点与特殊要求
飞机电子设备冷却与普通空调从根本上讲都是以带走多余热量为目的而工作的，其工作原理绝大多数也是通过压缩机压缩，降温冷凝，膨胀吸热，再压缩循环而带走热量的。但与普通空调相比，飞机电子设备冷却还有如下的特点与要求：
3.1防砂尘。砂尘是电子设备正常使用的最不利因素之一，它在电子设备内积聚会造成设备的故障。一般要求输入电子设备内部进行强迫对流冷却的每公斤冷却空气固体杂质的含量不得超过0.002g，而且不得有超过50μm的颗粒，95％的颗粒不得超过20μm。因此，在电子设备风冷过程中对风质的控制也是不可忽视的一个方面。必须有滤网进行空气过滤且定期检查维护滤网，使电子设备尽量在无尘的环境中进行工作。在日常维护中也一定要注意防尘这一点。
3.2防结冰。用于电子设备的冷却空气温度波动幅度要小且不能过冷，以防其返回时，设备表面结水或结冰。
3.3湿度要求。环境湿度对电子设备也有不良影响，当环境中有游离水分时，有可能使电子线路产生短路，烧毁电子元器件，或者使电子元件产生错误信号，降低了电子设备的可靠性。
3.4全天候工作。飞机电子设备冷却系统必须具备全天候工作的特性，以满足在任何条件下飞机电子设备正常工作的要求。
3.5电磁兼容性。飞机电子设备冷却系统由于是与电子产品配套，冷却系统的电磁兼容性要求绝对不能忽视。冷却系统的电气运行，控制箱工作都必须有电磁屏蔽措施。
3.6高可靠性。飞机电子设备冷却系统所有零部件必须充分考虑到防盐、防尘、防霉以及耐高温、高湿，同时在结构上防震抗冲击。尽量采用质量稳定，供货渠道畅通且在其它型号上验证过的优良零部件和成熟产品。
3.7充分考虑冗余设计。由于现在的飞机电子设备冷却装置已经成为了机载电子设备正常工作的前提和基础，因此绝不能因为冷却系统故障而导致电子设备无法正常工作，在系统设计时必须充分考虑冗余设计和紧急预案措施。
3.8充分考虑可维修性。要突出飞机电子设备冷却系统维修的简易性，拆卸方便，更换容易，备件充足。产品设计要以客户为中心，使其有一定性价比。
3.9显示与报警。对于复杂的飞机电子设备冷却系统，也要具有故障显示、判断和报警的功能，以便可以早发现问题，早解决问题，保障电子设备的正常运行。
4飞机电子设备冷却发展趋势
4.1提高部件的可靠性、维护性。在进行飞机电子设备冷却系统设计时要注意部件的设计改进，尽可能减少部件的数量，以简化整个系统，使其有更好的可靠性和维护性。
4.2采用先进的电子技术。今后在飞机电子设备冷却系统的设计上，要采用先进的电子技术，以完成系统参数控制、故障自动检测、状态监控与报警等功能。
4.3液体冷却必将取代空气冷却。随着飞机上电子设备数量的不断增加，传统的风冷技术已经不能满足电子设备的制冷需求，取而代之的必将是换热效率更高的液体冷却。但是液体冷却由于其系统设计的复杂性、冷却剂密封性以及控制元件可靠性的限制，目前还没有得到广泛的工程应用，这也是未来飞机电子设备冷却技术发展过程中亟待解决的关键问题。
4.4采用混合冷却技术。随着飞机电子设备高性能、高可靠性、多数量的发展趋势，单一的冷却技术将不能很好地解决电子设备的冷却问题，未来飞机电子设备将采用混合冷却技术。依据电子设备的不同冷却需求，选择最佳的冷却方式匹配组合，使电子设备的性能最大限度的发挥出来。例如在有大量电子设备需要冷却的大型超声速飞机上。其电子设备冷却系统可由两种冷却方式相组合，这两种冷却方式可分别采用发动机引气和燃油作为冷源。这两种冷却方式在飞行期间互相补充，共同为电子设备冷却。在几个隔舱内的电子设备由空气冷却，空气循环回路由风扇、过滤器和热交换器组成。中间回路包含有若干个热交换器，由泵驱动液体制冷剂在回路中循环，用于给各个隔舱空气循环回路中循环空气冷却。此外，还提供一个独立的液体制冷剂回路供液体冷却设备使用。它由泵、热交换器及其旁路活门、加热器与电子设备组成。液体制冷剂吸收了电子设备的热量后流到热交换器，在热交换器中将热量传给冷源（燃油）。
5结论
总之，大量电子设备应用于飞机上可以提高飞机的用途，而要保证电子设备正常的工作，就要为其配备冷却系统，使其可以可靠的执行各种飞行任务。
作者：吕晓锋 单位：哈尔滨飞机工业集团有限责任公司
