Das wärmeführende Wärmemanagement der Leistungselektronikkühlung im Flugzeug wird in den letzten Jahren durch die fortschreitende Implementierung elektrischer Systeme, insbesondere im Rahmen der eher elektrischen Flugzeuge, einer der Rahmenforschungsaktivitäten von Clean Sky, die es Europa ermöglichen, den Übergang zu umweltfreundlicheren Flugzeugen in Zukunft zu führen, mehr Aufmerksamkeit erhalten. Der innovative Referenztrend bei der Kühlung von Leistungselektronik und anderen Halbleiterbauelementen bestand darin, von luftgekühlten Lösungen zu flüssigkeitsgekühlten oder zweiphasigen Strömungslösungen zu migrieren, da diese in der Lage sind, eine höhere Wärmeübertragungsdichte zu erreichen und die Elektroniktemperaturen innerhalb der erforderlichen Grenzen zu halten. Im Zusammenhang mit neuen Halbleitermaterialien mit großer Bandlücke (GaN, SiC), die höheren Betriebstemperaturen bei reduzierten Verlusten standhalten, stößt der Einsatz von Luftkühlung jedoch erneut auf Interesse als potenzieller Kandidat, um die Komplexität von Wärmemanagementsystemen und indirekt deren Gewicht und Kosten zu reduzieren. In diesem Zusammenhang hat das Konsortium des Clean Sky 2-Projekts ICOPE an der Entwicklung neuer Konzepte für luftgekühlte Kühlkörper gearbeitet, die fortschrittliche thermische Materialien wie geglühten pyrolytischen Graphit (APG) und Metallmatrixverbundwerkstoffe (MMC) (Aluminiumgraphit (ALG)) enthalten. Das Projekt hat sich von Pre-Design-Schritten zur Identifizierung potenzieller Designkandidaten zu einem endgültigen Design mit Unterstützung von CFD-Simulationen und Engineering-Assessment entwickelt. Verschiedene Versionen von Kühlkörpern mit unterschiedlichen Kombinationen der genannten Materialien wurden hergestellt und erfolgreich getestet. Eine erste Schleife von Prototypen, genannt Stufe A, implementiert APG, während eine zweite Schleife von Prototypen (Stufe B) APG und MMC in verschiedenen Interaktionen integriert. Dieses Papier ist als Zusammenfassung der Projektentwicklungen und -ergebnisse auf Kühlkörperebene konzipiert und stellt das Gesamtkonzept, die beteiligten Materialien und die experimentellen und numerischen Ergebnisse vor, die die erwarteten Leistungen in Bezug auf Wärmeübertragung, Druckabfall und Gewicht erzielen. Das Ergebnis dieser Ergebnisse kann darauf hindeuten, das Design der Leistungselektronikkühlung in anderen Anwendungen außerhalb des Flugzeugsektors zu überdenken, z. B. in Power Conversion-Anwendungen oder im Automobilbereich.
