航空无人机热管理方案

航空飞行器导热材料应用方案

航空飞行器对导热材料的需求集中于高效散热、轻量化、结构适应性、极端环境稳定性及长期可靠性。以下方案结合航天器与低空飞行器（如无人机）的实践经验，针对不同部件提出针对性解决方案：

一、核心动力与能源系统散热：高导热热传导材料

适用场景：电池包、电机控制器（电调）等高功率部件。

技术原理：

金属材料：铝及铝合金因其低密度（2.7g/cm³）、高导热系数（200-230W/m·K）和良好加工性，广泛用于航天器结构件（如铝蜂窝板）和散热框架。铜的导热系数更高（398W/m·K），但密度较大（8.96g/cm³），适用于局部热点或空间受限场景（如天线TR组件散热）。

高导热凝胶：通过硅树脂基材与氧化铝填料复合，实现0.3~3mm间隙自适应填充，导热系数达3-12W/m·K。其膏状特性可完全覆盖芯片与散热框架间的微小空隙，降低热阻至0.05℃·cm²/W以下。

优势：

高效导热：挤型金属与高导热凝胶组合可覆盖高热源环境快速散热需求。

结构强化：铝蜂窝板等设计实现承载与散热功能集成，减少部件数量。

工艺兼容性：高导热凝胶可自动化点胶，适应大规模生产。

二、电子设备与控制系统散热：导热界面材料（TIM）与柔性方案

适用场景：主板芯片、遥控器等精密电子部件。

技术原理：

导热凝胶/硅脂：填充芯片与散热器间隙，导热系数1-12W/m·K，适应0.1-5mm公差环境。例如，无人机电调主板芯片通过“芯片-导热凝胶-屏蔽罩-导热凝胶-外壳”路径实现热量传导，热阻<0.1℃·cm²/W。

导热硅胶片：提供绝缘、减震功能，导热系数1-5W/m·K，适用于遥控器操控模组等动态部件。

优势：

工艺兼容性：导热凝胶/硅脂可自动化点胶，适应大规模生产。

动态适应性：导热硅胶片可弯曲、剪裁，适应复杂机械结构。

电磁屏蔽：导热硅胶片可兼具电磁屏蔽功能，减少系统复杂度。

（导热凝胶填充于芯片与散热器间隙）

三、特殊环境适应性方案

1. 极端温度环境（-55℃至150℃）

导热凝胶改性：通过硅树脂基材改性，实现-55℃至150℃极端工况下零应力贴合，避免热胀冷缩导致的材料脱落。

相变材料（PCM）：石蜡基复合PCM潜热吸收能力达200-300kJ/kg，可抑制温度骤升30%，适用于航天器昼夜温差场景。

2. 防潮与绝缘需求

导热硅胶片：具备防潮、绝缘性能（击穿电压>10kV/mm），适用于户外无人机或潮湿环境。

导热灌封胶：通过环氧树脂与导热填料复合，实现IP67级防水，同时导热系数达1.5-3.0W/m·K。