Elektrikli Dikey Takeoff ve Landing (eVTOL) uçakları, bu uçakları ortaya çıkarmak için gerekli olan enerji sistemlerinden biri, hassas elektronik dağıtıma karşı hızla tükenen yüksek enerji birimlerinde ısıtılması ve yüksek enerji kesintileri sağlamak için gereken yüksek enerji birimlerinde ısıtılması gereken yüksek enerji birimlerinde ısıtılması için hızla tükenen yüksek ısı geçişi sağlamak.
EVTOL Power Systems'in termal talepleri
eVTOL uçakları, geleneksel termal yönetimi kırılma noktasına iten koşullar altında çalışır. Güç elektronikleri - dönüştürücüler, dönüştürücüler, motor kontrolörleri - yüzlerce amperyi aşabilir, özellikle de dikey kaplar sırasında ve iniş sırasında, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte veya ortaya çıkan sağlam ısı kesiciler, ayrıca hızlı şarj ve deşarj döngüleri sırasında önemli ısı da üretir.
Pillerde ısıtılır, ısıtılmış ikilü transistör (IGBT) inverterlerde aşırı ısıtılır ve bu baskılı devre kurullarının belirlenmesi, geleneksel alüminyum (FAA) ve Avrupa Birliği Havacılık Güvenliği Ajansı (EASA)'nın ötesindeki bu standartların belirlenmesi, özellikle de ağırlık ve hacimlerin yetersiz kalması için sağlam bir sertifika standartların sağlanmasını gerektirir.
Geliştirilmiş ısı Dissipation için malzeme inovasyonları
Araştırmacılar ve üreticiler, kritik bileşenlerden daha verimli bir şekilde ısıtılması için eşsiz fiziksel özellikleri kullanan gelişmiş malzemeler spektrumlarını keşfediyorlar. Bu malzemeler, ultratin karbon allotropes to engineered Composites that use stage change or capillary action.
Graphene ve Graphene-Based Composites
Son derece yüksek çözünürlükte, tek bir atomik karbon sayfası, olağanüstü ısı iletkenliği için kutlanır (Tumas), ısı iletkenliği ve ısıtıcılar arasındaki ısı direnci azaltır.
Karbon Nanotüps (CNTs)
Karbon nanotüpler - grafik levha duvarları ile silindir molekülleri - ayrıca istisnai termal iletkenlik sunar, bireysel tek duvarlı CNTs 3,500 W /m·K. Kombinasyonlar veya bataryalarda CNT serisi, CNT dizileri ve buckypapers, TIMs'te termal bağlantılar veya eksperleri olarak kullanılabilir ve mekanik güçlendiriciler için onları özellikle uygun soğutma tabakaları için uygundur.
Elmas bazlı malzemeler
Kimyasal buharlı (CVD) tarafından üretilen Sentetik elmas, 2.000 W /m·K - 5 kez bakırın - mükemmel elektrik yalıtım özellikleri için mükemmel bir substrat haline gelir. Elmas substratları ve ısı yayıcıları zaten yüksek güç lazerleri ve radyo-frekans yükselteçleri olarak kullanılır ve şimdi elektriksel enerji elektronikleri için değerlendirilmektedir.
Faz Değişimi Malzemeler (PCMs)
Faz değişikliği malzemeleri farklı bir yaklaşım sağlar: sadece ısıyı yürütmek yerine, bir faz geçişinde absorbe ederler, genellikle yüksek çözünürlükte bulunan PCM'leri batarya paketlerine veya güç elektronik muhafazalarına entegre ederek, mühendisler 0.10C ve 80°C arasında ayarlanan ısı çözümlerinin ısıtılması gerekir.
Metal-Organic Frameworks (MOFs)
Metal-organik çerçeveler, güneşli bir iç yüzey alanı ile göz ardı edilebilir kristal malzemeler sınıflarıdır - gram başına 7.000 m2'ye kadar, özellikle de gaz depolama ve kataliz için çalışılırken, MOF'ler artık su veya diğer konuk moleküllerin dehidrasyonelasyonu sırasında ısı geçişi için ısıtılabilir.
Sıvı Metal Isı Interfaces
Sıvı metaller - galyum, indium ve tin alaşımları gibi - 30 W /m·K'nın üzerindeki ısıtıcı yüzeylere sahip olmak, geleneksel termal yağları aşarak (0.5-5 W /m·K) Katı TIM'lerin aksine, sıvı metaller, yüzeyleri sızdırılabilir.Bu nedenle hassas metaller için hassas metaller için uygundur.
Karşılaştırmalı Performans ve Seçim Kriterleri
Doğru materyali seçmek, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, ancak bir GaN transistör ve ısıtıcısı arasındaki arayüz direnci ortadan kaldırmak için, sıvı metal veya CNT serisi, geçici bir elması yönetmek için, PC'leri ve MOF tabanlı termal tamponları yönetmek için daha iyi bir sıcaklık düzenleme ile birlikte, yüksek çözünürlükte bir şekilde ayarlanan bir ısıtılır.
İntegra Challenges and Manufacturing Scalability
Lab-scale başarıları otomatik olarak üretim hatlarına tercüme edilmez. Bu ortaya çıkan malzemelerin çoğu - özellikle grafikte MOF'ler ve CVD elması - pahalı ve yavaş olan özel ekipman ve süreç koşulları gerektirir. eVTOL üreticilerinin bunları benimsemeleri için, maliyetler ortadan kalkmalıdır ve bu malzemeler mevcut elektrik modüllerine entegre edilmesi gerekir.
Future Research
Birkaç umut verici yol, eVTOL termal yönetimini daha da geliştirebilecektir.Bir tanesi, ısıtıcılarının alt noktası olarak kullanılan ısı kontrol sistemleri ) ile birlikte, hafif bir şekilde doldurulmuş bir optik kablolar veya elektriksel olarak ısı geçişi için kullanılan ısı kontrolleri ile birlikte ısıtılabilir.
Malzemelerin yakınlaştırılması, havacılık mühendisliği ve üretim inovasyonu, bu yüksek performanslı ısı dağıtım malzemeleri laboratuardaki drenajlı bileşiklerden pratik bileşenlere sürekli olarak geri dönüyor. eVTOL geliştiricileri sertifikasyon ve üretime doğru yarışıyor, ısıyı etkili bir şekilde yönetme yeteneği, bir zamanlar ölçeklenebilen ve operasyonel maliyetle ilgili olarak, kentsel dönüşümlerin yaygınlaşmasının yolunu genişletiyor.