伴随着临近空间技术的不断发展,出现新的通信手段——平流层通信。然而临近空间特殊复杂的空间热环境成为平流层通信平台高空驻留期间面临的难点之一。平流层电子设备发热量大,直接工作在恶劣的空间热环境中,其热设计十分复杂。为了保证平流层中电子设备的正常工作,本文首先分析了平流层电子设备内外部热环境,建立了电子设备周围的大气环境模型;其次,考虑平流层大气对流、设备内部自然对流、太阳直射辐射、大气辐射、地面反射太阳辐射、地球红外辐射以及设备自身辐射等因素的基础上,建立了计算电子设备温度分布特征的对流、辐射耦合模型,模拟了其在平流层20km、地面及上升过程不同场景下的温度分布,考虑不同功率、不同风速、不同环境条件、不同高度、不同升空季节、不同升空速度等因素对电子设备温度分布的影响;提出了几种平流层电子设备的热控设计方案,例如采取在设备侧面开通风孔,设计风冷式冷板冷却方法,在设备外表面添加散热肋片,以及提高设备外表面热控涂层的黑度等方法。结果表明:对于平流层电子设备散热而言,对流换热和辐射换热都会影响电子设备的温度分布,尽管由于平流层大气压力低、对流换热弱,但对流换热量占到散热总量的50%以上,是散热的主要方式。因此,在平流层电子设备热设计时,可以着重考虑强化对流散热方法来控制设备的温度。采用在设备表面开孔或提高表面黑度的散热方法可使电子设备内各器件温度下降较为均匀,采用添加冷板或散热肋片的散热方法可实现较高温度器件的集中散热。针对更大功率电子设备的散热,需将几种散热方法相结合来控制温度。最后,开展了平流层模拟环境的实验验证,典型工况实验值与计算值吻合较好,验证了计算模型的正确性。本文研究对于平流层电子设备热设计有重要的指导意义。