航空相机焦面组件的相变散热研究

【摘要】随着科技的发展以及信息战争需求的推动，航空相机得到了极大的发展，同时其对图像清晰度的要求越来越高。焦面组件作为航空相机的关键部位，保证其合理的温度水平及温度梯度对获取高质量图像十分关键。某航空相机的焦面组件发热功耗大，工作时间长，传统的风冷无法满足其散热需求。相变散热器利用相变材料的相变潜热吸收发热件产生的热量，使得焦面组件的温度稳定在相变点附近。本文首先对典型相变散热器性能进行了研究，然后针对此相机的结构特点、飞行环境结合焦面组件的结构形式及所处热环境，通过多参数分析进行了相变散热器的优化设计。利用有限元软件对焦面组件基于相变散热器的热设计方案进行了验证，研究了环境温度、接触热阻等设计参数对散热器性能的影响，规划了相变散热器的热试验。论文的研究工作及成果为相变散热器的设计和使用提供理论支撑和参考。本文的研究工作主要包括：1)概述了航空相机的发展现状及发展趋势。介绍了焦面组件的热控必要性、热控原则及几种典型的焦面热设计方案，总结了焦面组件热设计的特点。阐述了相变原理及相变散热应用中的导热增强问题、相变散热应用的特点。2)对相变传热模型的几种数值求解方法进行了介绍，完成了典型相变散热单元热模型的建立，对三种有限元模型的计算结果进行误差分析，通过对比获得了精度高、计算效率高的有限元模型，利用此有限元模型研究了导热肋的体积分数、分布形式对导热效果、散热器散热性能的影响。3)分析了相机和焦面组件热环境，针对此焦面组件的散热需求设计了相变散热器，以质量和体积最小为目标，利用Matlab对相变散热器的几何尺寸进行了优化。然后以相变散热器热载荷面温度水平（低于35℃）为目标，利用有限元热分析软件实现了导热肋的优化分布。最后设计了焦面组件导热通路，并验证了此导热通路的合理性和可行性。4)给出了相变散热器的有限元建模原则和建模过程，并通过仿真分析验证了焦面组件热设计的合理性，对相变散热器的实际使用性能进行了研究，最后为此散热器规划了单独热试验和系统级热试验。5)总结了论文所做工作，提出了深化研究工作的设想。
【作者】张捷；
【导师】吴清文；
【作者基本信息】中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)，机械制造及其自动化，2013，硕士
【关键词】焦面组件；热设计；相变散热；航空相机；

【参考文献】
[1]夏平嵩.组合预测模型在B2B风险客户研究中的应用[D].南京信息工程大学,应用数学,2012,硕士.
[2]密启娜.基地公司避税的法律规制措施研究[D].华东政法学院,国际法,2003,硕士.
[3]徐琪歆.布兰迪修复理论研究[D].中央美术学院,美术学,2013,硕士.
[4]续畅.葛根芩连汤干预非酒精性脂肪性肝炎的药效学研究[D].北京中医药大学,中西医结合基础,2014,硕士.
[5]刘丽.科技文献翻译技巧研究[D].大连海事大学,日语笔译,2013,硕士.
[6]靳军,刘楼军,邵雨,梁承敏.综合地球物理方法识别准噶尔盆地的岩性圈闭[J].石油地球物理勘探,2002,03:287-290+299-306.
[7]黄正福.面向尺寸检测的机器视觉系统研究[D].浙江工业大学,2005.
[8]曾款.科研团队内部粘滞知识的产生与转移机理研究[D].武汉理工大学,系统工程,2012,硕士.
[9]张焕水,柴天佑.广义离散随机线性系统最优递推预报方法及其渐近稳定性[J].自动化学报,1997,02:45-52.
[10]苏辉.板蓝根多糖对大鼠肝脏缺血—再灌注损伤的保护作用[D].扬州大学,外科学,2011,硕士.
[11]金英娣.父母心理攻击与小学儿童焦虑的关系[D].山东师范大学,应用心理（专业学位）,2013,硕士.
[12]卢婧溢.从句法范畴分析德语口语的特殊语法现象[J].现代阅读(教育版),2013,03:23-24.
[13]赖沛龙.间充质干细胞调控Th17/Treg平衡治疗cGVHD相关干眼的临床与实验研究[D].南方医科大学,内科学,2012,硕士.
[14]梁浩1,穆荣军1,崔乃刚1,王丹丹2.自适应各向异性SGHQF及其在组合导航中的应用[J].控制与决策.
[15]孟宪福,高晓琳,王蒴,关迎晖.网上Bookmark服务系统及其基于Web挖掘的推荐引擎[J].小型微型计算机系统,2001,12:1485-1488.
[16]赵爽.基于故障录波器联网信息的电网故障诊断系统[D].华北电力大学（河北）,电力系统及其自动化,2004,硕士.
[17]张金玉.PVP对介孔SiO_2材料形貌的影响以及固定化脂肪酶催化月桂酸正丁酯的合成[D].齐鲁工业大学,高分子化学与物理,2014,硕士.
[18]刘子成.智能变电站保护及自动化系统配置方案的设计[D].江苏科技大学,电力电子与电力传动,2014,硕士.
[19]丛欣滋.铁素体/奥氏体异种钢接头的蠕变断裂行为[J].发电设备.1989(08)
[20]王鹭.物业服务纠纷法律问题研究[D].沈阳师范大学,民商法学,2014,硕士.
[21]杨连琦.Nrf2对液压冲击脑损伤炎性细胞因子表达的调控作用以及姜黄素对其的影响[D].河北医科大学,外科学,2013,硕士.
[22]许抗抗.桔小实蝇胰岛素信号通路六个重要基因的表达与功能研究[D].西南大学,农业昆虫与害虫防治,2014,硕士.
[23]刘旭东.宋代邵州行政区划沿革研究[D].华中师范大学,历史地理学,2013,硕士.
[24]夏翔,黄伟,徐祥海,甘德强.考虑小水电启停策略的准入容量计算[J].电力系统自动化,2006,22:48-52.
[25]傅晓霞,吴利学.前沿分析方法在中国经济增长核算中的适用性[J].世界经济,2007,07:56-66.
[26]孙英云,侯建兰,何国庆,李红莉.一种考虑备用影响的光伏发电碳减排量计算方法[J].电力系统自动化,2014,17:177-182.
[27]杨洋.昆明市外来务工群体住房保障政策研究[D].云南师范大学,行政管理,2013,硕士.
[28]吕文丽.大学生“理性生态人”的培养研究[D].兰州大学,思想政治教育,2014,硕士.
[29]刘丹.LWSG-8-3.0型连栋温室设计与试验研究[D].江西农业大学,农业机械化,2011,硕士.
[30]孙莹.非紧空间上非自治系统的熵[D].河北师范大学,基础数学,2013,硕士.
[31]李沫.行政决策效率机制探析[D].吉林大学,行政管理,2004,硕士.
[32]孙赜,白志强,樊光明,施彬.决策树方法在遥感地质填图中的应用[J].地球科学,2004,06:753-758.
[33]杜文谦.仿人机器人步行稳定性训练用6-DOF串并联机构平台的研究[D].哈尔滨工业大学,机械工程,2013,硕士.
[34]孟秀梅.清末民初蒙旗矿产开发若干问题研究[D].内蒙古大学,专门史,2014,硕士.
[35]李露露.论微博语言幽默的语域及其体现[D].河北大学,英语语言文学,2014,硕士.
[36]赵晓飞.盈余管理对企业绩效影响的理论与实证研究[D].宁波大学,企业管理,2014,硕士.
[37]董瑞娜.PCOS患者颗粒细胞P450arom和PPARγ基因表达与SMAD2蛋白磷酸化水平的相关性研究[D].郑州大学,生殖医学,2013,硕士.
[38]梁波,刘燕平,唐思绮,赖延清,刘业翔.POSS-聚合物在锂离子电池中应用的研究进展[J].中国有色金属学报,2013,10:2851-2862.
[39]曹书豪.聚氨酯泡沫及聚丙烯纤维复合材料的吸声性能研究[D].西南交通大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[40]张权.基于模糊谱聚类的图像分割研究[D].沈阳理工大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[41]柳润琴.基于气体传感器阵列的有害气体检测系统的研究[D].宁波大学,电子与通信工程（专业学位）,2014,硕士.
[42]彭丽燕.近代菏泽地区灾荒及救济研究[D].云南师范大学,中国近现代史,2013,硕士.
[43]阮香草.轻重音在留学生学习汉语语法中的作用及其偏误分析[D].湖南师范大学,汉语国际教育（专业学位）,2013,硕士.
[44]黄琳.试论欧盟邻国政策中的规范性外交及其影响因素[D].复旦大学,国际关系,2012,硕士.
[45]费景高.微分代数控制问题的实时计算[J].自动化学报,1993,04:385-392.
[46]龚骏超.保障性住房供给需求的分析与预测[D].南京农业大学,土地资源管理,2013,硕士.
[47]尚自河,左秀芝.PCD刀具磨损形式分析[J].工具技术.2005(02)
[48]方翁武.25t/30t轴重的重载机车动力学性能对比研究[D].西南交通大学,车辆工程,2014,硕士.
[49]郝菁.华中科技大学教师国际化研究[D].华中科技大学,高等教育学,2013,硕士.
[50]李军.低压配电系统电气故障分析与研究[D].沈阳工业大学,电机与电器,2013,硕士.