基于仿真技术的空调系统冲压空气能耗研究

简要介绍了开展民用飞机空调系统仿真分析及研究的重要意义和空调系统工作原理。建立了民用飞机空调系统主要部件的数学模型,开发了系统部件仿真模块及驾驶舱/客舱热载荷模块等,用搭建的部件模块组建了某民用飞机空调系统仿真模型,完成了仿真计算算例。对仿真算例进行试验验证以修正仿真模型,应用修正的仿真模型预测民用飞机整个飞行剖面内空调系统的冲压空气流量,同时采用标准计算方法评估空调系统冲压空气能耗,为空调系统的冲压设计提供依据,对飞机空调系统设计、优化及适航符合性验证具有重要的参考意义。     

民机冲压空气系统流动特性仿真研究

民机冲压空气系统通过机身蒙皮开口引入外界空气为飞机空调系统、辅助冷却系统和惰化系统提供合适压力与流量的冷源,其性能的优劣影响飞机的经济性与舒适性。冲压空气系统包括了进排气口、换热器、风扇和管路等部件,其内部的复杂流动特性决定了冷源流量在各个用户系统中的分配。为了在冲压空气系统的设计过程中根据各用户系统的需求完成合适的流量分配,需要通过冲压空气系统流动特性的三维仿真计算来获得。针对冲压空气同时受到机外环境和内部部件影响的特点,建立了机外远场和内部各部件仿真计算模型,通过CFD方法实现了冲压空气系统内部三维流动趋势的计算,获得了冲压空气系统流量分配结果和流道内的压力分布,为冲压空气系统的整体设计提供了参考。     

基于内外传热耦合的热气防冰系统仿真计算

基于内外传热耦合原理,建立了热气防冰系统的AMESim仿真模型,研究热气防冰系统在不同引气状态下,管路流量、压力及蒙皮温度的变化规律.采用所建立的仿真方法,计算飞机机翼热气防冰系统的内部流动特性和内外耦合传热特性,将计算结果与热气防冰系统流量分配试验结果进行对比.结果表明:管路流量、压力和蒙皮温度的仿真计算结果与试验结果最大误差为9%,验证了该仿真模型的正确性.在此基础上,对飞机短舱热气防冰系统进行了仿真,分析了飞行包线下系统内外的换热、温度变化、加热效率等关键参数的瞬态特性.仿真结果为热气防冰系统的设计、分析与优化提供依据.      

民用飞机空调系统仿真分析

建立了系统主要部件数学模型,利用Matlab/Simulink平台开发了系统部件仿真模块、驾驶舱/客舱热载荷等模块,并搭建了某民用飞机空调系统仿真模型.在某国产商用飞机空调系统上加装了测试装置,并进行试验测试.通过仿真分析及试验结果比对发现,参数误差在2%以内,由此表明:建立的仿真模块具有较高的精度,提出的建模方法合理有效,对飞机空调系统设计、优化及适航符合性验证具有较高的使用价值.      

MD-90飞机空气调节系统设计分析

MD-90飞机采用成熟的空气循环式空调系统,为客舱和驾驶舱提供调节空气,用于通风、空气循环、增压和温度调节,由制冷系统、座舱温度控制系统、增压控制系统、再循环系统、冲压空气通风系统与分配系统等子系统组成(参见图1).本文将对与空调系统密切相关的气源系统进行介绍和分析.     

图片消息

今年6月中旬,西科斯基飞机公司在其斯特拉特福工厂开始组装5架S-92原型机中的第一架。飞机部件来自包括中国在内的4个国家和一个地区,最大的部件是主客舱部分,它是由日本三菱重工负责加工的;我国的景德镇直升机公司负责垂尾;西班牙的Gamesa公司送来了后传动尾锥以及钛铝支撑结构等部件;包括电线、液压管路、冷却设备以及管道在内的驾驶舱部分是台湾宇航工业发展公司提供的;油箱和测量设备来自巴西。西科斯基公司除负责研制飞机的动力系统外,还将负责飞机的最后组装、试飞和取证。这架国际合作的S-92原型机按计划1998年1月出厂,稍后在佛罗里达进行试飞。(昕)□     

民用飞机验证类试验/试飞中构型差异管理策略研究

在民用飞机研发过程中,构型差异管理是适航验证类试验/试飞过程中进行的必要动作,用以评估当前设计构型能否满足试验/试飞进行的要求以及试验/试飞的适航代表性。从单机设计构型要求、适航验证类试验/试飞要求、型号设计构型、单机设计构型以及实物状态的角度出发,分析了适航验证类试验前后飞机的各类构型差异,并提出了构型差异管理模型。     

民用运输类飞机功能和可靠性试飞技术需求研究

民用运输类飞机功能和可靠性飞行试验是为确保航空器及其零部件和设备可靠且功能正常所必须进行的飞行试验,是取得型号合格证(TC证)和交付前的最后一项检查飞机有无安全风险的飞行活动。本文对民用飞机功能和可靠性试飞实施时的试飞内容、构型管理、手册评估、航线分配与飞行剖面等技术需求进行了分析和研究,对实施功能和可靠性试飞有指导和参考意义。     

F—16飞机在非对称外挂情况下的极限环振荡试验

空军猎鹰办公室（AFSEO）提出了F－16飞机非对称外挂构型的验证要求。根据模拟构型的试飞和分析结果进行了F－16飞机的颤振验证。历史上，几乎没有对非对称构型提出过要求，因此，F－16飞机在非对称影响下的颤振特性试飞数据是有限的。结合这个问题，AFSEO以前仅用半展动力学和气动力模型进行计算，而假定在另一侧为镜面效应。为了解是否所有的非对称构型都必须用全展模型来分析，他们制定了一个试验大纲。用半展和全展模型对各种非对称构型下的颤振特性进行了分析。全展模型分析结果表明该机有颤振不稳定性，这与半展模型分析结果不同，因而进行了颤振试飞。试飞结果表明非对称构型的加载会产生一个较大的灵敏度，同时还会增加其稳定性。试飞结果与全展的气动模型吻合得相当好，这表明对于非对称的载荷构型应该使用全展气动模型进行分析。     

民用飞机驾驶舱门抵御穿透要求适航符合性评估方法

民用飞机驾驶舱门系统安装在飞机舱内，用于阻隔驾驶舱和客舱，除供机组人员正常进出驾驶舱外，必须具备防弹及防侵入功能，防止非机组人员抢夺飞机控制权，为机组成员提供安全保护。从驾驶舱门系统抵御穿透适航条款解读入手，对适航审定要求进行研究解读，提出一种民用飞机驾驶舱门抵御穿透试验方法，给出子弹选择、危险弹道确认、枪击点筛选、试验件构型准备等试验实施细节和要求，并以某型民用飞机驾驶舱门系统研发以及抵御穿透适航审定为基础对其进行验证。结果表明：本文提出的驾驶舱门抵御穿透试验方法有效，满足条款符合性，能够为飞机驾驶舱门设计研发以及适航符合性分析验证和相关条款的适航审定工作提供参考。     

民用飞机座舱二氧化碳气体浓度分析研究

对民用飞机座舱CO_2气体浓度进行了分析研究,阐述了民用飞机CO_2气体浓度的相关要求、计算模型,同时利用该模型对某型民用飞机未满载时座舱CO_2气体浓度进行了计算,并与试验结果进行了对比,验证了计算模型的正确性。之后利用该模型计算了某型民用飞机满载时座舱CO_2气体浓度,以表明某型民用飞机座舱CO_2气体浓度对相关要求的符合性。     

大型运输机乘员连续供氧呼吸模型及试验分析

基于航空连续供氧系统和呼吸过程，建立了吸入气、气管气各组分计算模型，并依据此模型计算分析了不同乘员供氧标准不同座舱高度所需氧流量。结果表明：所建模型适用于不同乘员类型的连续供氧流量计算，为连续供氧流量标准提供了理论依据。针对大型运输机乘员多的特点，介绍了多乘员连续供氧试验方法、试验原理，并对试验数据进行了分析。试验结果表明：在通气量为15和20 L/min的情况下，12 km及其以下高度各测试点的氧分压均达到100~83.8 mmHg，满足供氧防护生理要求。     

歼击机座舱空气流动和传热的数值模拟与实验

根据歼击机座舱内空气流动和传热的特点,建立了座舱内壁面传热边界条件计算模型和空气分配系统供气边界条件计算模型,在此基础上建立了歼击机座舱流场和温度场数值仿真平台,并利用地面模拟实验验证了仿真平台的有效性。计算结果与实验结果的对比表明：该平台能较真实地反映座舱壁面传热的不均匀性,以及空气分配系统供气孔口流出气流流量和温度的不均匀性与非对称性;速度场和温度场计算结果与实验结果的误差分别约为15%和6%,这证明了该平台具有较高的模拟精度和工程应用价值。     

民用飞机座舱气流组织技术研究现状分析

舒适性是民用飞机的重要要求,座舱气流组织设计是否合理对乘员舒适性和健康性有直接影响。现在最常见和可靠的预测、设计和分析民用飞机座舱舱内气流组织的方法分别是实验测量和数值模拟。分别对这两种方法进行了描述,两种方法各有优劣,用大量CFD模拟配合有限的模拟舱实验被证明是国际上最有效、最可靠、最经济、最快速的研发手段。     

飞机座舱显示控制界面设计

飞机座舱显示控制系统作为人机接口,一直是航空工效学关注的对象,提高飞机座舱显示控制系统的可视性和方便操作性,是其设计时所要追求的目标。综合近年来飞机座舱显示控制界面的相关研究现状,创建一种飞机座舱显示控制界面设计方法,并探讨软件设计中涉及到的一些关键技术。该方法集成在 C++系统 中,在飞机座舱设计的各个阶段分别引入飞行员三维人体几何模型和运动学模型;结合视景仿真建模理论和相 关软件,实现飞行视景及座舱显示控制界面的开发;提出飞机座舱显示控制界面设计的综合评价方法,以及各 种评价指标的筛选与评价体系的确立。该显示控制界面设计方法能够通过模拟飞行员的操作动作与计算视 角、可达性、操纵力等参数,较好地反映出飞行员的运动学和动力学特性,提高了界面友好性、操作直观性、简便性。     

民机驾驶舱扬声器啸叫成因研究与抑制方法

民用飞机驾驶舱扬声器是一个电声换能器件,安装在飞机驾驶舱中,可将电信号转为声信号输出,并将声学功率辐射到驾驶舱。驾驶舱扬声器不仅能够为驾驶舱内的机组人员提供与客舱乘务人员以及塔台管制人员的通话语音,还能够提供飞行导航音、选呼音和告警音的发声。因此,驾驶舱扬声器是飞机上不可或缺的机载设备,为飞机的飞行安全提供了保障。驾驶舱扬声器产生的尖锐刺耳啸叫让人难以忍受,导致飞行机组无法听到其他声音,甚至无法使用语音通信系统,严重时会影响到飞行安全。指出驾驶舱扬声器"啸叫"的危害,分析啸叫的成因,并在此基础上探讨驾驶舱扬声器"啸叫"的抑制方法,为民机驾驶舱音频系统的防啸叫设计提供一定的参考依据。     

基于混合现实技术的民机驾驶舱仿真平台

为了满足民机驾驶舱设计早期多方案对比和快速优化迭代的需求,研发了面向民机驾驶舱的混合现实仿真平台。以实体场景模块、可视化模块和运行逻辑模块为依托, 构建了仿真平台的系统框架; 在此基础上, 研究了高精度动态虚实融合技术, 解决了混合现实平台中操控部件和人的数字孪生问题; 为了验证混合现实仿真平台的可行性和有效性, 在物理驾驶舱仿真平台和混合现实驾驶舱仿真平台开展相同的试验,采用主观评估和客观测量相结合的方法对驾驶舱操纵部件可达性、布局合理性、仪表显示可视性和可读性方面进行人机工效分析, 并将两组试验的试验数据进行对比。试验结果表明,混合现实平台与物理平台的测试效果基本一致,能够为驾驶舱设计早期多方案对比评估提供有效的测试平台。