LICOS (NELA) - Neue Kühlkonzepte für Avionik

Ein Ziel neuer Rechnerkomponenten und -architekturen an Bord von Verkehrsflugzeugen ist eine Erhöhung der Leistungsdichte. Dies hat zur Folge, dass die derzeit angewendete Luftkühlung die resultierende Wärmelast nicht in ausreichender Weise abführen kann und somit über neue Kühlkonzepte nachgedacht wird. Eine vielversprechende Lösung ist die Kühlung von Avionik-Komponenten in einem sogenannten „Liquid Cold Case“. Dabei handelt es sich um ein flüssig gekühltes Kabinett, in welchem die Rechner in Form von Steckkarten installiert sind. Innerhalb des Kabinetts kann die Abwärme der mit thermischer Verlustleistung behafteten Elektronik-Komponenten beispielsweise über Wärmeleitung oder Heat Pipes abgeführt werden.

Das Projekt umfasst die Bauteilmodellierung des „Liquid Cold Case“ und der angeschlossenen Kühlarchitektur, die Erstellung und Umsetzung eines Prüfstandskonzepts und den Nachweis, eine funktionsfähige Rechnerarchitektur auch unter extremen Umgebungsbedingungen betreiben zu können. Zu diesem Zweck erarbeitet das Institut für Flugzeug-Systemtechnik eine Modellstruktur, welche den thermischen Pfad, von der Wärmequelle auf einer Rechnerplatine bis zur Wärmeabgabe in einem Wärmeübertrager, detailliert nachbilden kann. Hiermit können problematische Wärmeübergänge, kritische Hot Spots und Widerstände im thermischen Pfad identifiziert und bewertet werden. Des Weiteren können mögliche Fehlerfälle im Kühlsystem auch modellbasiert untersucht werden. Parallel zur rechnergestützten Modellierung des Systems wird ein entsprechender Prüfstand aufgebaut, wobei eine realitätsnahe Umsetzung durch den Einsatz von Originalkomponenten und unter Beachtung von Industrie- und Luftfahrtstandards erfolgen soll. Der Betrieb des Prüfstands dient u.a. der Modellvalidierung und dem Aufzeigen der Vor- und Nachteile von flüssiggekühlter Avionik.