[发明专利]一种确定短舱内环境温度上限的方法

说明书

技术领域

本发明属于飞机附件设计技术，涉及一种确定飞机短舱内环境温度上限的方法。

背景技术

发动机是飞机主要发热部件之一，在其周围通常布置有众多系统零部件和工作附件，其中不乏一些对温度比较敏感的电子元器件。这就需要考虑由发动机引起的高温环境的影响，预估短舱中某些发动机附件的工作环境温度，进而计算短舱环境温度上限值，作为发动机附件的设计指标。如何较为准确地预测关注部位的温度场，有针对性的进行通风设计并为其它系统提供设计输入，成为通风冷却系统设计的重点和难点。

飞机短舱最严酷的环境温度通常出现在地面工况条件下，此时飞机静止，发动机运转，短舱内缺乏有效的强迫通风，发动机附近各零部件处于最为严酷的高温工作环境。为预测此状态下的短舱环境温度值，通常采用数值仿真的方法获取，但因为短舱换热过程的数值仿真方法实施过于复杂，计算周期长，不适宜于快速工程计算。

发明内容

本发明的目的是：提出一种可以快速计算短舱内环境温度上限的方法，避免了进行全三维数值仿真的繁杂。

本发明的技术解决方案是：一种确定短舱内环境温度上限的方法，包括以下几个步骤：

步骤一：获取发动机表面平均温度；

将发动机按各部件(低压压气机、高压压气机、燃烧室、涡轮、排气管)分为五段，发动机机匣表面温度由发动机试车测试获得，分别获取每段的表面平均温度T_n；选取T_n中的最大值T_w。

步骤二：确定飞机工作环境的极端温度；

根据设计要求，确定飞机最严酷的地面工作状态，获取此状态下对应的环境温度T₀。

步骤三：获取短舱及发动机几何尺寸；

量取T_w温度段的发动机匣半径R1，以及对应的短舱内壁半径R2。

步骤四：计算短舱环境温度上限；

根据工程经验，形成新的经验公式

T_max＝0.5·(T_w+T₀)+k·(T_w-T₀)e^(R1-R2)/R1(k＝1.5～2.0)      (1)

将T_w、T₀、R₁、R₂带入(1)式，选取合适的系数k值，计算得短舱环境温度上限T_max。

本发明的优点是：本发明确定飞机短舱内环境温度上限的方法简单方便，易于实现，且精度较高，能够满足实际工程要求。经试验证明，该方法所确定的温度上限与实际测量结果误差不超过10％。

附图说明

图1为本发明确定飞机短舱内环境温度上限的方法的流程图；

图2为本发明确定飞机短舱内环境温度上限的方法一较佳实施方式中发动机及短舱的结构示意图；

图3为本发明确定飞机短舱内环境温度上限的方法一较佳实施方式中发动机各分段机匣表面温度示意图；

其中，1-短舱壁面2-短舱防火墙3-发动机压气机段4-发动机燃烧室段5-发动机涡轮段6-发动机喷管段7-发动机机匣半径8-短舱壁面半径。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

飞机短舱内环境温度上限T_max取决于发动机壁面温度、大气温度和短舱发动机几何尺寸，发动机壁面温度和大气温度的差值决定短舱内对流换热的强弱，差值越大，舱内环境温度越高。短舱发动机的相对几何尺寸直接影响气体流动，以及辐射换热的大小，综合温差，表征热量在短舱内的聚积效应，相对几何尺寸越小，聚积效应越显著，短舱内环境温度上限越高。

本发明确定飞机短舱内环境温度上限的方法根据热力学原理以及空气动力学和飞机短舱通风冷却系统的工作特性，结合实际试验和工程经验，数值拟合标定得到经验公式，并利用该经验公式确定短舱内环境温度上限，经试验验证，较好的符合实际温度。

下面结合图1，给出本发明确定飞机短舱内环境温度上限的方法的流程步骤：

步骤一：获取发动机表面平均温度

根据发动机核心部件，沿轴向将发动机分成若干段，发动机机匣表面温度由发动机试车测试获得，分别获取每段机匣的表面平均温度T_n；选取T_n中的最大值T_w；

步骤二：确定飞机工作环境的极端温度