The Development of Thermal Model for Safety Analysis on Electronics in High-Speed Vehicle

As flying vehicle's speed is getting faster, the magnitude of aerodynamic heating is getting bigger. High-speed vehicle's exterior skin is heated to hundreds of degrees, and electrical equipments inside the vehicle are heated, simultaneously. Since allowable temperature of electrical equipments is low, they are vulnerable to effect of aerodynamic heating. These days, lots of techniques are applied to estimate temperature of electrical equipments in flight condition, and to make them thermally safe from heating during flight. In this paper, new model building technique for thermal safety analysis is introduced. To understand internal thermal transient characteristic of electrical equipment, simple heating experiment was held. From the result of experiment, we used our new building technique to build thermal analysis model which reflects thermal transient characteristic of original equipment. This model can provide internal temperature differences of electrical equipment and temperature change of specific unit which is thermally most vulnerable part in the equipment. So, engineers are provided much more detailed thermal analysis data for thermal safety of electrical equipment through this technique.

고속 비행체 전자 장비의 안전성 예측을 위한 열해석 모델 구축

비행체의 속도가 빨라질수록, 비행 시 발생하는 공력 가열이 커진다. 고속 비행체의 속도가 빨라지면서 비행체의 외피는 수백 ℃까지 가열되기도 하며, 동시에 동체 내부의 전자장비들도 함께 가열되어 상대적으로 사용온도가 낮은 전자장비들의 열적 안전성이 위협받기 시작하였다. 이에 따라 개발 단계에서 전자장비의 온도 예측 및 외부시스템을 이용한 온도 조절 등 장비의 열적 안전성을 예측하고, 이를 확보하기 위한 다양한 시도가 있었다. 본 논문에서는 일회성 고속 비행체 내 장비의 열적 안전성을 예측할 수 있는 열 해석 모델을 구축하는 기술을 개발하였다. 장비 내부의 열전달 특성을 파악하기 위한 간단한 지상 모사실험을 수행하였고, 그 결과를 바탕으로 열전달 특성을 모사한 열 해석모델을 구축하였다. 이 기술을 활용하여 장비 열 해석 모델을 구축한다면, 비행 시장비 내부 구성품별 온도 변화를 예측할 수 있고, 더 나아가 열에 가장 취약한 특정 소자의 온도를 예측할 수 있기 때문에 더 정밀한 열적 안전성 예측이 가능하다.