歼击机座舱空气流动和传热模拟实验

对某型歼击机座舱的空气流动和传热进行了全尺寸地面模拟实验.模拟了气动热载荷和人体热载荷,并使用ATM2400型36通道多点气流和温度测量系统测量了5个测试面的速度场以及其中两个测试面和邻近服装表面的温度场.观察了供气流量和集中喷嘴开关对舱内空气流动状态和温度分布的影响,评价了该座舱的舒适性.结果表明:舱内速度场 并非相对座舱纵向中心面对称分布,而座舱内壁面温度分布亦极不均匀;集中喷嘴全开和全关时,舱内气流速度场和温度场及邻近服装表面空气温度的分布情况差别显著,但对舱内气流平均速度和平均温度的影响不大;舱内气流平均速度随供气量呈线性变化.实验结果可为数值模拟提供验证依据.     

座舱瞬态热载荷的计算与仿真

以我国新一代战斗机的研制为背景,提出了高精度的飞机座舱瞬态热载荷的计算与仿真方法.与传统的计算方法相比,通过联解传导-辐射-对流耦合的控制方程以求出蒙皮温度、座舱各壁面温度,同时考虑了透过舱盖、风挡等透明体的太阳辐射对舱内驾驶员、座椅及仪表盘这类内表面温度和舱内空气温度的影响.通过将座舱内外壁面和舱内空气作为一体联解方程组后,结合某飞行剖面求解了飞机座舱实时瞬态热载荷,并比较了采用本方法与传统方法对计算精度的影响.      

腐蚀环境下疲劳分析的DFR方法研究

将腐蚀对结构件疲劳寿命的影响当量转化为对细节疲劳额定值DFR的影响,建立了腐蚀条件下疲劳分析的DFR方法.通过对标准S-N曲线方程的变换,得到了DFR的腐蚀当量折算系数与腐蚀对疲劳寿命的影响系数之间的关系,并研究了其中的参数对当量折算系数的精度的影响,从而给出了由疲劳试验确定当量折算系数的方法.基于地面停放预腐蚀和空中飞行腐蚀疲劳对疲劳寿命的影响相互独立的假设,得出了当量折算系数对预腐蚀和腐蚀疲劳的分解方法.      

飞机座舱热力学特性的数学模型及其应用

本文讨论了军用机驾驶舱温度的数学模型及其应用。驾驶舱的热力状态以宏观的方法加以研究,并用一个由试验确定的座舱热容量加以描述。该模型的理论结果曾与试验结果作过比较,测量温度与计算温度间的误差小于6％。该模型比较符合实际情况。 在座舱温度数学模型的应用中,着重讨论了“舱一人”系统的温度数学模型。该问题的研究对于飞机环境控制系统是十分重要的。它可以用来研究和分析飞行中的生理热应力以及环境控制系统的某些参数对生理热应力的影响。目前,这种人与环境控制系统的相互关系的研究是一个空缺的研究课题,本报告为解决此问题的初次尝试。 本报告摘自参考文献[1]。     

温度传感器时间常数测试数据的处理方法

阐述了温度传感器时间常数的基本知识，推导了正、负温度阶跃情况下，温度传感器动态响应的数学表达式，描述了影响时间常数大小的诸多因素。对温度传感器时间常数的测试原理、测试方法进行了分析，并对测试结果的处理提出了温度变化法、面积法、斜率法等几种切实可行的方法，并以在流速为10m/s空气介质，温度阶跃量为40℃的一支热敏电阻温度传感器测量其时间常数为例，对上述几种方法进行了比较。     

空气动力学——打开天门的钥匙

所有通过大气层的飞行器,都要利用风洞实验和理论计算来确定它们的空气动力外形和空气动力特性.实验工作者努力发展从亚跨声速到高超声速范围的风洞实验设备,并利用新的观测、显示、信息处理手段,揭示空气的流动现象,为飞行器设计师提供更多、更精确的气动力数据.理论工作者根据空气动力学的原理和各种理论,努力把实验揭示出的空气流动形态概括成数学模型,依靠数学分析的方法,研究空气流动现象中各种物理量之间的关系和变化,及其对飞行器性能的影响,把握规律,趋利避害,创造出飞行器新的设计思想、设计概念和设计方法.计算工作者则在已建立的数学模型指引下,利用当代最先进的电子计算机,致力于发展新的算法和软件,模拟更复杂的飞行器外形.     

载人航天器舱内气压下降时的空气强制对流换热

为了在载人航天器的热控制中评估舱内气压下降对空气强制对流换热能力的影响,分析了空气流动参数和物性参数随舱内气压的变化规律,指出了已有的经验关联式中压力和换热系数的关系,并用数值方法进行了验证。分析结果表明空气强制对流的换热能力随舱内气压的下降而下降,当气压低于3.04×104Pa后,空气强制对流对设备散热的贡献已经非常有限。     

腐蚀条件下民机结构疲劳寿命评定方法研究

提出了考虑腐蚀环境影响的民机结构疲劳寿命评定方法.根据腐蚀条件下民机结构使用特点,将其使用过程简化为独立的地面停放与空中环境预腐蚀和空中腐蚀疲劳过程,综合考虑上述影响因素,建立腐蚀影响系数曲线,采用疲劳损伤当量折算方法,对一般环境下的疲劳寿命结论进行修正,可以有效地进行腐蚀条件下民机结构疲劳寿命评定.     

TA15板与电子束焊接疲劳特性研究

通过对TA15钛合金薄板材料标准疲劳试件的疲劳试验结果分析处理和结构用板材2种应力水平下成组疲劳试验,建立了TA15板S-N曲线表达式.完成两种应力水平下TA15板电子束焊接试件疲劳试验,采用当量应力集中系数法,确定各试件的当量应力集中系数以及中值当量应力集中系数、安全当量应力集中系数.进而建立电子束焊接件的S-N曲线与p-S-N曲线,并对当量应力集中系数法的合理性进行了检验.最后对TA15板及电子束焊接件的疲劳特性做了对比分析.     

航天器平衡温度误差的统计分析方法

本文从两个不同的角度,讨论了确定稳态温度误差的灵敏度分析法和统计的蒙特卡洛法。这个温度误差仅由于在热分析的系统中所采用的物理参数值不能准确而产生。推导了用于确定一系列影响系数的矩阵方程,并对一个简单的模型分析了影响参数的作用,表示出了影响参数的单独的和综合的变化效果。同时,还介绍了如何用统计实验法去分析热模型的技术。     

基于卫星在轨温度预示热控涂层性能退化的方法

介绍了一种利用卫星在轨温度数据预示热控涂层在轨性能退化情况的方法,建立并推导了适用于研究热控涂层随整数年变化规律的数学模型,该模型利用卫星设备的温度曲线通过反演计算得到设备表面热控涂层的退化数据。为检验本文数学模型的计算效果,构造了一组数值试验,结果表明本文数学模型的计算数据与真实值非常接近,说明本文建立的数学模型能够很好地根据卫星在轨温度计算出热控涂层在轨退化数据。     

非金属材料出气凝结特征时间常数分析

阐述了非金属材料空间出气凝结特征时间常数的概念,就时间常数的涵义做了辨析,并给出了几种非金属材料相应的实验测试数据和分析结论。     

板翅式换热器传递函数动态模型及参数确定方法

飞机综合环控/热管理系统迫切需要建立快捷高效的换热器动态仿真模型,以满足先进控制系统设计需求。基于此,针对板翅式换热器动态模型,提出一种包含2个延迟环节和4个一阶惯性环节的传递函数矩阵形式,并从换热器机理模型出发,利用拉普拉斯变换推导模型中4个时间常数的计算公式,提出基于换热器效率的传热热阻计算关系式的辨识方法,解决了主要模型参数设置难题。以板翅式换热器为研究对象,在Simulink仿真平台搭建其传递函数动态模型,并与AMESim仿真平台搭建的机理模型进行对比分析,结果显示：2种模型所得空气和冷却水出口温度分别随入口温度和质量流量阶跃变化的动态响应曲线吻合很好,其中,4种工况空气和冷却水出口温度最大稳态偏差分别为0.034℃和0.029℃,当冷却水入口质量流量阶跃变化时,空气出口温度动态响应相对偏差最大,为9.27%,当空气入口质量流量阶跃变化时,冷却水出口温度动态响应相对偏差最大,为7.03%。     

对流换热系数的瞬态测量技术

使用等热流法瞬态实验测量对流换热系数:基于流动稳定及热平衡条件下对测量表面突加一稳定热流,测出测量表面高低两种窄幅热色液晶的显色时间,根据窄幅液晶的显色温度及其时间通过求解一维半无限大平板非稳态导热方程得到对流换热系数.推导出此方法的误差传递公式,在此基础上分析如何得到准确的对流换热系数.最后给出热流法测对流换热系数的实验流程,并通过自由盘实验验证热流法测对流换热系数的可行性.     

热线探针对数校准方法研究及改进

开展了可压缩流体中热线探针校准方法的研究,以满足其在各种速度测量场合的使用需求。研究了对数校准数学模型,发现校准系数求解过程中存在矩阵奇异性过强的问题,导致在速度小扰动条件下方程求解稳定性差。对对数校准数学模型进行了参数无量纲化及添加正向偏置的改进,建立了无量纲化对数校准数学模型。在马赫数为0.3~0.5,引射压力为150~300 k Pa范围内进行了校准实验,利用对数校准数学模型对实验数据进行拟合,拟合优度为0.997 61,拟合速度平均偏差为1.378 m/s,校准系数求解过程中系数矩阵条件数为1.595×108,矩阵奇异性过强,加入速度小扰动(1 m/s)后,拟合优度为0.379 74,拟合速度平均偏差为43.81 m/s,方程求解稳定性差。利用无量纲化对数校准数学模型对实验数据进行拟合,拟合优度为0.998 95,拟合速度平均偏差为1.203 m/s,校准系数求解过程中系数矩阵条件数为3.655×102,且无量纲化方法不受速度小扰动影响。对流体速度进行不确定度分析,速度平均不确定度为3.168 m/s,无量纲化拟合速度平均偏差明显小于速度平均不确定度。实验结果证明了无量纲化对数校准数学模型应用于可压缩流体热线探针校准的可行性。     

旅客机座舱综合环境质量评价模型

针对旅客机座舱综合环境质量评价问题,提出一种模糊综合评价模型.其采用分层评价体系,将座舱热环境、座舱空气质量以及座舱声、视、安全环境作为评价模型的第一层,各环境要求的具体评价因素作为评价模型的第二层,应用模糊综合评价方法,将两层因素结合在一起.在第二层次中,根据对座舱环境的影响,合理区分其重要程度,利用模糊运算得出初级评价结果,利用层次分析法,确定第一层次三方面的权重系数,从而得出座舱综合环境质量的评价结果,并通过求重心的方法解决了最大隶属度不适用的情况.还通过对具体实例的应用,证实了模型的可行性和合理性.      

人工肌肉夹持力的变结构控制

本文推导了一种气动人工肌肉系统的数学模型。探讨了用变结构系统理论实现人工肌肉夹持力控制的方法。给出了仿真和实验结果。人工肌肉既可以输出力(力矩),又可以调节刚性,是一种在柔顺运动控制中很有应用前途的新型作动器。     

条件采样和平均技术及其在人工湍流斑实验研究中的应用

本文介绍一种非传统的非定常漉显示和测量方法——条件采样和平均的概念和技术。着重讨论了它的特点和应用中的问题。详细介绍了读法在边界层人工(?)流斑发展和相互作用的实验观测中的应用,取得了用传统方法难以得到的许多有益结果。     

虚拟座舱中的三维音响

对可提供三维空间听觉信息并增强人在虚拟环境中沉浸感的双耳声做了介绍。从声音传播、被感知角度,对双耳声的数学模型做了推导。由于头部相关传递函数和单声道的声音信号卷积可生成双耳声,因此对头部相关传递函数做了较详细的阐述。对长时间声音信号的卷积算法中的重叠保留法做了论述,对可仿真声源平滑运动的交叉衰减技术做了介绍,最后对虚拟座舱中的一种三维音响生成方案做了设计。     

卫星舱内两类剂量计测量结果的比较

本文利用1994年和1996年两次返回式卫星的搭载条件对舱内辐射剂量进行了对比测量．通过对比测量,研究不同掺杂、不同厚度LiF剂量计测量空间辐射剂量的特点;研究GM计数管计数和LiF剂量间的转换系数以及转换系数随屏蔽状况的变化;由剂量和GM计数研究粒子平均碰撞阻止本领的估计方法．结果表明,不同掺杂、不同厚度的LiF剂量计测量结果间无显著差异,而转换系数几乎不受舱内位置和屏蔽状态的影响．不同厚度LiF剂量计,不同屏蔽状态的GM计数管计数和剂量—计数转换系数的比较研究以及对粒子平均碰撞阻止本领的估计表明,舱内辐射剂量起决定作用的是高能粒子成分,其平均碰撞阻止本领估计约为5MeV／cm．