飞机客舱内空气污染物适航规章改进探讨

总结了飞机客舱内可能存在的空气污染物及其来源,分析统计了国内外现行的室内各类空气污染物浓度标准,并结合已有的各类实际机型客舱空气品质的调查报告探讨了机舱内空气污染物对人体健康的影响。研究结果表明:飞机客舱内可能出现的污染物的浓度基本上满足现行标准的限值,但在极少数的情况下气态污染物的浓度可能大于限值,故不能排除由于环境条件暴露所引起的对人体健康的影响。因此,建议民用航空部门严格审查当前适航规章的适用性并注重对于客舱空气质量的评价。     

用双流体—轨道模型模拟四角喷燃模型炉内三维湍流两相流动和煤粉燃烧

目前炉内两相流动和煤粉燃烧数值模拟中多半用颗粒随机轨道模型和单流体无滑移模型，这些模型都难以完整地给出三维空间内颗粒速度，浓度，湍流度分布的信息。主采用双流体－轨道模型（颗粒相连续介质－轨道模型）对一个四角喷燃模型炉内三维湍流两相流动及煤粉燃烧进行了模拟。此模型基于欧拉气相方程组、欧拉颗粒连续方程组和动量方程组以及拉氏颗粒能量方程和质量变化的方程，并使用k-ε-kp两相湍流模型，EBU－Arrhenius湍流燃烧模型，离散坐标辐射传热模型，煤粉颗粒的水分蒸发，热解挥发模型和焦炭燃烧的扩散－动力模型等。热态模拟中，为了减小为信散造成的影响，采用了扭转坐标法（将坐标扭转一定的角度使之与煤粉射流方程一致）。为了检验数值模拟，采用三维相位移普勒测速仪（PDPA）对于冷态模型炉内湍流两相流场进行了测量，得到了两相速度，湍流脉动及颗粒浓度的分布。分别对冷态模炉内两相流动和热态模型炉内三维两相流动和煤粉进行了模拟，冷态两相流动的计算与实验结果的对比表明预报的两相流场是合理的，热态模拟的结果给两相速度，气相温度、组分浓度及壁面热，显示出靠近出口处气相速度和温度分布不对称，造成一个局部高温区。     

加力燃烧室单相燃烧模型及其应用

提出了描述航空发动机加力燃烧室内气相湍流燃烧的模型方程，并考虑了加力喷油效应。通过结合双时间尺度ｋ－ε湍流模型、热通量高温辐射模型及ＳＩＭＰＬＥ方法，对实际运行的加力燃烧室内的湍流燃烧进行了数值模拟，得到了数值流场图及温度、组分浓度的等值线分布，给出了燃烧效率和总压恢复系数，数值解证明了湍流燃烧模型的可解性与合理性。     

民机应急撤离实验与仿真研究进展

民机乘员的应急撤离是人-机-环境多系统耦合作用过程,涉及人员行为、客舱环境、灾害情况等复 杂因素,客舱布局、人员属性、应急措施等均对应急撤离过程及结果有显著影响。由于应急撤离与民机安全性 直接相关,运输类飞机适航标准规定44座以上的民用飞机需进行全尺寸应急撤离适航符合性演示试验,要求 在指定环境条件下于90s内完成撤离过程。本文梳理了适航标准对民机应急撤离的要求,对应急撤离实验研 究方法和数值仿真方法进行了总结归纳,并结合未来民机安全设计需求和相关技术的发展对应急撤离问题研 究的发展趋势进行了展望。     

高压燃气涡轮径向内冷叶片气热耦合的数值分析

采用气热耦合方法对采用径向内冷方式的MarkⅡ型跨声速高压燃气涡轮金属导叶进行数值模拟,通过分析叶片通道内的传热和流动过程发现叶片表面附面层内流动非常复杂,包含层流流动、转捩和湍流流动状态,所以只有使用转捩模型计算的叶片附面层内流动与实际情况相符,叶片壁面温度和换热系数分布与实验结果吻合的较好,使用其他湍流模型由于不能准确描述附面层内流动而使得计算结果误差相对较大,但是所有的湍流模型都能很好的模拟附面层以外流动.      

电缆束火灾蔓延机理与预警研究

采用固体可燃物热解动力学模型和湍流燃烧大涡模拟方法,研究了电缆通道内电缆束的火灾行为,得到了电缆起火时间与火蔓延速度,通道内烟气温度、组分浓度和速度分布,以及电缆通道内壁与电缆表面温度随时间的变化,给电缆通道的防灭火系统设计提供了参考依据。     

扩压器内跨音速湍流的数值模拟

采用Johnson-King非平衡代数雷诺应力湍流模型(J-K模型)和Baldwin-Lomax零方程湍流模型(B-L模型),数值模拟较强激波/边界层相互作用时扩压器内的分离流动。计算结果与实验值进行了比较,表明J-K模型比B-L代数湍流模型可较好地计算出分离流动的再附点位置,并且可更好地计算出激波强度和沿流程的压力分布,仅增加很少的计算量,并更易推广应用于三维湍流问题的数值模拟。      

街道峡谷湍流流动的风洞试验与数值计算

在１：２５０的风洞模型上,测量街道峡谷的平均流速,湍流度等参数,分析了街道峡谷内的湍流流动状态,探讨了屋顶来流风在街道峡谷内产生复杂流场的主要特征,并用三维湍流流模型对风洞试验模型进行了数值计算,试验和计算结果为研究街道峡谷风环境以及街道峡谷的传热传质过程提供了基础。     

反旋进气盘腔内流动与换热的数值模拟

应用RNGk-ε湍流模型对围屏上带反旋喷嘴的径向内流旋转涡轮盘腔内的流动与换热进行了数值模拟,揭示了盘腔内的压力损失及冷气流量、旋转雷诺数、湍流参数等因素对盘腔内流动换热的影响.计算结果表明:盘腔内的流动结构主要由湍流参数决定;在某一旋转雷诺数下盘腔内压力损失随冷气流量的增大而呈现S型变化;反旋喷嘴的应用能有效地降低盘腔内的压力损失;转盘附近的努赛尔数随冷气流量及旋转雷诺数的增大而增大.      

数值模拟二维喷管激波/湍流附面层干扰流动

采用可压缩性修正两方程湍流模型,数值模拟了3种不同波前马赫数的跨声速二维喷管内激波/湍流附面层干扰流动,对流场中时均参数和脉动参数的计算结果与实验值进行了比较。结果表明可压缩性修正的两方程湍流模型准确地模拟了正激波/湍流附面层干扰流动的时均参数和脉动参数,无分离和有分离的激波/湍流附面层干扰流动的基本规律。      

民用飞机辅助动力装置进气系统防火适航条款解读及试验研究

民用飞机辅助动力装置(简称APU)安装在飞机后机身APU舱内。APU舱作为民用飞机适航审查过程中的指定火区,需要经过严格的防火密封性验证。确保APU舱火区内可能发生的火灾危险不会传播到飞机的其他区域,影响到APU系统乃至整个飞机的安全运行。APU系统通过进气系统穿越APU舱防火墙与外界大气连通,为APU正常工作提供新鲜空气。进气系统穿越防火墙对APU舱的防火密封能力提出了很大考验。民用飞机适航审定也对APU进气系统防火性能提出了详细的适航条款要求。从APU进气系统防火适航条款解读入手,通过某型民用飞机APU进气系统防火适航审定实例,对进气系统防火从设计角度进行了研究,并且对适航审查时需要重点关注的防火密封区域进行了试验研究。     

运输类飞机的机身抗烧穿性适航要求解析

运输类飞机可生存坠撞后的火灾是客舱安全范畴内的重要问题之一.提高机身抗烧穿性,即推迟火焰进入客舱的时间,可为乘员应急撤离提供时间保证.介绍了运输类飞机坠撞后的池火火焰特征,包括最高温度、热流密度等特征的范围及其影响因素,重点论述了机身结构烧穿过程,剖析了适航规章中的抗烧穿符合性判据,梳理了抗烧穿性试验方法的发展过程,最后对我国未来运输类飞机机身抗烧穿研究的发展进行了展望.     

民用飞机25.831d排烟适航条款和咨询通告研究

民用飞机的排烟能力直接影响到座舱出现烟雾情况下的飞行安全,对CCAR 25.831(d)条款和对应的咨询通告25-9A进行研究,为民用飞机座舱排烟的设计和适航验证提供支持。     

飞机座舱臭氧浓度分析研究

飞机座舱内臭氧浓度会影响舱内空气质量,进而影响到人员身体健康。为此,适航当局在适航条例及其修正案中对座舱内臭氧浓度进行了规定。根据臭氧浓度相关适航条例要求,选取国内航线上两个地方臭氧浓度的测量数据,进行了臭氧浓度的计算分析。     

民用航空器座舱高低温环境下适航符合性研究

对民用航空器座舱高低温环境适航符合性开展分析。首先对座舱高低温环境适用的适航条款FAR/CCAR 25.831(g)和FAR/CCAR 25.1309(a)(b)(d)进行解读和分析;进一步得出基于人体核心温度的舱内可接受的高低温环境标准;随后,提出针对座舱高低温环境的适航符合性思路,包括:开展失效状态下座舱高低温环境预测,并以此为输入开展人体核心温度数值模拟计算,然后开展高低温环境下人体生理试验以验证人体核心温度模型数值模拟的准确性,最终依据外界环境温度-人体核心温度-生理指标-安全性指标的等效安全准则来说明对适航条款FAR/CCAR 25.831(g)和FAR/CCAR 25.1309(a)(b)(d)的符合性。     

运输类飞机舱内材料防火适航要求及符合性验证试验方法

在现代运输类飞机舱内,非金属材料的装饰和设备被大量使用。这些易燃材料是导致飞机火灾的重要原因之一,为了保障运输类飞机客舱安全,要求舱内材料防火。这也是当飞机发生坠撞事故后,为机上乘员逃离飞机争取时间的必要手段之一。通过研究和分析中国民用航空规章CCAR第25部中的适航条款要求,梳理出运输类飞机舱内不同非金属材料装饰和设备的防火适航要求,并为之提供具体的符合性验证试验方法,为运输类飞机舱内材料防火符合性验证工作规划和实施提供指导。     

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。     

基于逆向设计的飞机货舱烟雾等效方法

在飞机货舱烟雾探测的适航符合性验证中，为尽可能降低验证试验风险，通常需要采用烟雾发生器产生的模拟烟雾来代替真实火灾烟雾进行飞行试验，但研究表明两种烟雾在造成烟雾探测器响应时间方面存在较大差异，必须通过改变烟雾发生器边界条件来实现与真实火灾烟雾的等效，然而，通过传统"试错法"寻找能够实现两种烟雾等效的边界条件将耗费大量时间资源。采用逆向设计的方法，首先在火灾动力学模拟（FDS）软件中分别建立烟雾发生器模拟烟雾与真实火灾烟雾数值模型，并在Isight优化软件中将FDS进行集成，通过构建使两种烟雾等效的目标函数，采用多岛遗传算法（MIGA）对烟雾发生器边界条件进行一次性逆向求解，从而避免了传统"试错法"造成的资源浪费。对逆向计算的结果进行了试验验证，逆向求解得到的边界条件能实现烟雾发生器模拟烟雾与真实火灾烟雾的等效，该结果可直接指导飞机货舱烟雾探测的适航符合性验证工作。     

民用飞机复合材料阻燃适航验证方法讨论

复合材料已在现代飞机舱内装饰中大量使用,而大量复合材料的使用会增加飞机的火灾风险性,因此对复合材料的阻燃验证进行讨论探究具有重要意义。梳理了CCAR 25部《运输类飞机适航标准》中复合材料阻燃验证相关的条款要求,包括25.603条款材料要求,25.605条款工艺要求和25.853(a)条款的阻燃要求;介绍了当前国内民用航空产业复合材料的使用情况,包括两种主要结构形式复合材料蜂窝芯板和复合材料层压板,两种主要原材料酚醛树脂玻璃纤维织物预浸料和芳纶纸蜂窝芯,两种主要加工工艺中温模压机成型工艺和中温热压罐成型工艺;根据对PS-ANM-25.853-01-R2的解读,结合客舱内饰适航验证经验和阻燃试验数据,讨论了一种符合当前国内民机内饰发展阶段和形势的复合材料阻燃适航验证的方法。     

民用飞机防火系统适航审定技术分析与研究

火灾是影响运输类飞机安全运行的重要因素。飞机的防火系统为应急系统,通过对飞机的指定防护区进行探测、监控和报警并提供有效灭火,以保证飞机和机上人员的安全。鉴于此,防火系统与民用飞机的安全运行密切相关,也是适航条款要求的内容。旨在为民用飞机研制适航审定人员提供参考,同时也为防火系统适航审定工作提供相应的技术支撑。在分析民机防火系统功能要求和设计架构的基础上,依据中国民用航空规章第25部:运输类飞机适航标准(CCAR-25-R4-2011)的相应条款要求,分析了飞机防火系统可接受的符合性方法及防火系统验证试验中可接受的判据,给出防火系统在适航审查中的技术交联与工作协调。针对防火系统所涉及的各项条款,为局方提供了适航审查工作需要关注的审定要素和评审要求。研究有助于支持民机防火系统的安全设计与适航验证。