HB Z 274-1995 机载电子设备冷却中的过量湿度控制.pdf

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1、空工、HB/Z 274-95 冷去中1995-12-13发布1996-01-01实施中国总公司批准I 主题内容与适用范围. 2 引用标准003 术语. 4 要求5 设计准则. 50 1 防潮涂层. .000 502 改进现有系统目次503 新研制机载电子设备冷却装置. (1) (1) (1) (1) (1) (1) (2) (5) 中华人民共和国空工业标准机子设备冷却中的HB/Z 274-95 1 主题内容与适用范回本标准规定了机载电子设备冷却中过量湿度控制的要求及新研饥载电子设备冷却装置的设计准则。本标准适用于军用民用机载电子设备冷却中的过量湿度控制及防潮措施。2 引用标准GJB 1193

2、飞机环境控制系统通用规范HB 6160 飞机环境控制系统术语3 术语本标准其余术语按HB6160. 3. 1 过量温度含有游离水时的空气湿度。3. 2 含湿湿空气中对应1kg干空气所含的水蒸气质量.单位-g/kg血。3. 3 高温度相对湿度大于80%的环境条件。4 要求4. 1 在高温度条件下工作的设备，应能防止漏电，以保证反复暴露于高湿度条件下而不失效，并能防止腐蚀。4.2 M过量湿度敏感的电子设备安装位置，要求飞机外表面水密和绝热。4.3 不论使用地面制冷设备还是使用机上制冷系统，供入电子设备的空气应不含有游离水。5 设计准则采用防潮保护层初降低冷却空气的相对湿度以防止由过量湿度引起的机载

3、电子设备的失效。5. 1 防潮涂层中国航空工业总公司1995-12-13发布1996-01-01实施HB/Z 274-95 所有外露电路和部件应用类似于环氧树脂或聚氨基甲酸脂类的防潮涂层加以保护。这些材料必须仔细地涂覆，以防龟裂和鳞剥，且不应涂在插接件上.对于插接件，采用可卸塑料防潮盖以保持干燥.5.2 改造现有系统为培加电子设备的寿命和可靠性，应对现有系统中的湿度控制作相应改进。5.2. , 空气循环制冷系统在现有空气循环制冷系统中装一个回热装置，使供入电子设备的冷却空气温度保持在规定的最高露点之上，通常这个温度为15.632C.其值取决于2飞机预期服役的区域e机载电子设备的类型和防潮等级z

4、是否装有水分离器s飞机系统本身的限制。可以采用双位式控制系统.在湿度大的低空采用高露点温度调定值，在环境空气非常于燥的高空采用低露点温度的调定值.吁以采用发动机引气控制旁路来实现回热(见图1)。当冷却空气供气温度升高，要求增加冷却空气输入总量时，应在确定了用较热空气满足冷却电子设备所需的流量增量后.才能决定选择系统中的那一点(即在热交换器的k游还是F游)引旁路空气。应注意:因为旁路空气没有除湿，所引的旁路空气流量越大，输入电子设备的混合气的含湿量就越大。5. 2. 1. , 在图l所示的例子中，增压气源来的空气经过空气涡轮冷却器冷却到4.4c ，并凝结出9g/kgd的水滴，然后水分离器除去7.

5、2g/kg，.的水分.用增压气源来的132.2C空气在受控条件下混合回热，将冷却空气温度升到24C.同时也增加1.43g/kgd的含湿量，如点所示，使供入电子设备的空气流量增加22%.此时，供入电子设备的空气相对湿度为45% 经过电子设备后，从电子设备中吸收热量，使温度升到47C.如点所示。5.2.2 在环境露点温度高于24c的湿热气候条件下，飞机在着陆情跑期间，发动机处于慢车状态，引气压力降低，空气循环制冷系统供入电子设备的空气温度升高.若供气温度高于24 c的露点温度，则可避免了发动机停车后，环境空气在较冷的电子设备部件上的冷凝。2 HB/Z 274-95 冷却用增压气源温度控制器及话门增

6、压气源温度在132.ZC 水卦离器电子设备传感器24C 28. 57 始KJlk.105 IGQ% 21.43 4.29 刚WMM刷品刷刷刷瞄刷刷V布除司酷的*外生71g/1gdaM入的水分_ 4 Jg /lgda 玲蜒的水分1.2g/1gda9g/1gda 45% 58 J 46. 5 35 0 17. B 1. 14 37.8 26.7 15. 6 ;. ; -6.7 温度海平面空气握度图f 1 5. 2. 1. 3 如果飞机上没有适当的空间装水分离器，仅装一个回热装置，如图2所示。即使在高温度条件下.在大部分工作期间，液态水分都能汽化。由于不除水，所有的水滴必须重新蒸发，因而这种改型需要

7、的旁路空气流量较大。如果旁路空气温度为132.2C.由涡轮来的冷空气温度不变，蒸发雾状水滴必须增加38%的空气流量，从电于设备中吸收的热量.所引起冷却l空气的温升小于前例。3 HB/Z 274-95 玲却用增压气摞温度摔倒器处tti门涡轮传感器-电f设备相对湿度28.51 105熔KJ/k. 45C 21.43 4. 29 在MM嗣蹦刷，.电子.咿.，向.量()KW), 37. 8 7 58 15. 6 35 4 的水分9g/1gda6.7 7. 1.( 。17.8 温度海平面空气湿度图5.2.2 蒸发循环制冷系统在电子设备供气温度低的系统中，应采用增加蒸发器的空气流量或采用设备舱的再循环空气

8、，使供气温度高于24【，如图3所示。4 图25.2.3 停机HB/Z 274-95 增压电子设备舱制冷静j出二排水口图3风扇热交换器(冷却盘管) 当飞机要在露天湿热气候条件下停放几天时.应定期用热空气强迫通过电子设备将真烘干。这一任务的完成可使用地面装置，或用机载系统。如果飞机打算长期露天存放.应把电子设备从飞机上拆下在室内贮存，以避免电子设备继续暴露在高湿度条件下。5. 3 新研制机载电子设备冷却装置在新设计中，应对过量潮湿度问题进行全面考虑，包括被冷却的电子设备、封装方法及高湿度状态的实际允许容差等。尽管验证合格产品时要进行湿度试验，但因现行军用规范中电子设备试验不定需要模拟实际工作状态，

9、因此仍应考虑电子设备受到高湿度和冷凝造成的不利影响。用冷板冷却的密封件，外界空气不接触电子电路，可使潮湿空气的影响减至最小。5. 3. 1 空气循环和j冷只有采取适当的湿度控制措施，才允许用空气循环制冷系统直接冷却电子设备。按照GJB 1193对军事用途的规定，输出的空气不应有游离水分。可以采用若干种湿度控制方法，下面是其中两种:a.在设计上，使该系统产生在结冰温度以上，温度尽可能低的空气，并备有水分离器及某种形式的受控回热装置$h.设计一个间接制冷系统.在这个系统中，冷却空气通过热交换器吸收电子设备的热量。5. 3. 1.1 回热系统为降低电子设备空气进口的相对湿度，如5.2. 1条所述，控

10、制旁路热空气实现冷却空气的回热;也可以与再循环的舱内空气相混合来实现。可供选择的方案很多，下面所描述的是其中的二个za.风扇再循环如图4a所示，用一个风扇使冷却空气与设备舱循环空气混合后，供给电子设备。温度控制HB/Z 274-95 由装在混合空气流中的传感器和涡轮冷却器进口空气的控制活门实现.不管冷却空气需要量如何，风扇应放在图上所示的位置，以实现电子设备的空气循环。该电子设备舱应增J1J适当的压力，以防止在高空时空气质量流量减小而使电子设备过热。b号|射再循环如图4b所示.采用在冷却气源压力下工作的引射器，引射设备舱空气，以实现电子设备舱的空气循环。温度控制由装在混合空气流中的传感器和热旁

11、路控制活门实现。c舱温控制湿度控制可以由下列方法实现g把湿冷空气输入设备舱，应采取措施避免湿空气与电子设备直接接触.如图4c所示。根据设备舱温度传感器感受的温度，用控制活门控制冷却涡轮进口空气流量。一般需要在舱内安装一个风扇使空气流动，以防冷却空气供气不足时由于热空气滞留舱顶的自然趋势所产生的温度分层。5.3.2 高压除水升压式空气循环系统典型方案见图50该系统基于高压空气露点温度比常压空气露点温度高的特点，在低空湿热夭气含湿量条件下.来自发动机压气饥的热空气，经初级热交换器冷却，进入压气机后空气的压力、温度升高。再经次级热交换器、回热器空气温度降低，在冷凝器和水分离器除去空气中95%的游离水

12、，经回热器空气升温后，空气的相对湿度降低。进入涡轮膨胀冷却，使出口温度可达零度以Fo经冷凝器冷边和输气管路温度回升到零度以上，空气中不含游离水，直接供给电子设备通风冷却。冷却效果控制器在供气温度较低时，可自动减少空气流量s供气温度较高时，可自动增大空气流量，以保证电子设备的冷却效果。5. 3. 1.3 再循环高压除水升压式空气循环系统典型方案见图60利用座舱再循环空气与冷凝器出口空气混合，系统处于全制冷状态时.双温控制活门的热路活门全关.供入座舱和电子设备舱的冷却空气中不含游离水。当双温控制活门的热路活门打开时，由于热路空气未除湿，供入电子设备舱的混合空气湿度增大，因此应自动接通双位式露点温度

13、控制系统，保持供入电子设备舱的空气中不含游离水。5. 3. 1.4 间接空气循环系统间接系统象蒸发循环系统那样从再循环电子设备的冷却介质中除去热量。在涡轮中膨胀冷却并带育雾相冰粒的冷却空气通过电子设备热交换器，吸收电子设备排出的热量而不接触电于设备。因7A所示.为增压设备舱空气再循环系统采用风扇抽吸舱内空气.使电于设备进口处空气的相对湿度不大于95%.图7B所示，为非增压设备舱的制冷再循环系统。6 HB!Z 274-95 增压电子设备舱增压空气防冰控制水分离器1. 7-C 控制活门15.6-29.4.C 风扇涡轮一一a 风扇再循环增压电子设备增压空气控制插门15. 6-29. .C 号l射器水

14、分离器防冰控割1.7C 、涡轮b 引射再循环内部风扇和自然对流设备舱传感器增压空气空气捏气导班极控嗣活门再循环风扇水分离器防冰撞倒涡轮c 舱温控制图4回热系统7 HB/Z 27495 5. 3. 2 蒸发循环制冷该类系统蒸发器的空气边应有较低的迎面风速以避免把冷凝的水滴吹进电子设备。应投5. 3. 1条空气循环制冷的方式控制回热，以降低进入电子设备舱空气的相对湿度。5. 3. 3 密封电子设备元器件封装在密封的模块中，通过模块壳体或壳体内的热交换器提供冷却是降低电子设备对任何来源的高湿影响敏感性的最有效方法。模块冷却方式包括:空气自然对流、强迫对流、冷板导热。同时应考虑通过密封模块的壳体壁和密

15、封壳体内的空气所增加的传热热阻。5. 3. 4 其它冷却方法制冷系统设计者可以利用电子设备温度控制的其它方案，例如，采用飞机燃油冷却中间传热介质，热载荷小的场合可采用热电冷却，特殊的空气循环制冷方案。不t采用何种冷却方案，必须进行合理的湿度控制.8 国国NME山温度预调活门盎动机压气机引气威压活门温度低限活门压气机涡轮冷凝器压差空气分配话门座舱温度控制话门座舱座舱引射器回热器高压水分离器口冷却效果控制帮电子设备舱雾化喷嘴韧性级熟吏换器高压除水升压式空气循环系统图5咀E目NM叫品坦白!初次级热变换器温度控制器_f_一厂一- ( ) 排机外怜凝器座曲电子设备舱离压水分离揭发动机压气机引气双温控制活门温控活fl座舱再循环空气再循环高压除水升压式空气循环系统器制控度温占同lt露式户、4位9双2 6 8 图6目回NM叫品|咀由|初次级热交换器J 排机外雾化喷嘴温度控制器厂一二一一冷凝器座舱电于设备舱高压水分离器发动机压气机弓|气双温控制活门温控活门lSJZ94| 古J双位式露点温度控制器间接空气循环系统图7座舱再循环空气12 HB/Z 274-95 附加说明:本标准由中国航空工业总公司三0一研究所提出。本标准由中国航空工业总公司六O三研究所负责起草。本标准主要起草人2郝兴高、王承志、郭耀东.