[发明专利]一种直升机多隔舱油箱热分析方法

说明书

本发明公开了一种直升机多隔舱油箱热分析方法，属于航空系统技术领域。该方法包括如下步骤：一、确定直升机油箱结构，获取飞机飞行包线、油量消耗及其他初始条件；二、将直升机的单隔舱块进行节点划分。确定油箱节点之间的换热关系，建立个节点描述其物理过程的数学模型；三、通过集总参数法求解直升机油箱非稳态模型，将燃油箱热分析的边界扩散至油箱外，得到对应节点的平均温度；四、通过建模计算得到的燃油温度变化提取平衡温差和时间常数，为直升机燃油箱热分析提供可靠数据。本方法所建立的直升机多隔舱热模型将燃油箱热分析的边界扩散至油箱外，可靠性高，精确度高，可为直升机燃油惰化系统设计以及适航验证提供热参数。

技术领域

本发明涉及一种直升机多隔舱油箱热分析方法，属于航空系统技术领域。

背景技术

近年来,直升机在执法、救护、农业、军事、运输巡逻、旅游等方面的应用越来越广泛。直升机作为具有特殊用途的飞行器,直升机燃油箱安全性问题成为航空界重要的研究重点。同固定翼飞机一样，直升机也需要在高温、高湿的恶劣气候条件下飞行。直升机燃油系统的主要功能需求是存储直升机所规定的燃油量,保证直升机在地面和飞行条件下向动力装置提供可靠有效的供油。燃油系统主要由供油子系统、油箱子系统、通气系统、燃油测量管理子系统等组成,实现燃油系统功能。

直升机燃油箱爆炸是造成空难的重要隐患之一。随着我国低空空域的开放,民用直升机未来发展潜力巨大。控制燃油箱内可燃环境的温度是解决直升机燃油箱燃烧爆炸问题的关键所在。配置空气调节系统。特别是现代军民用直升机,为提高本机的性能,大量采用大功率、高集成度航空电子设备,这些设备工作时要放出大量热量,通常使用以燃油为热沉的燃油综合热管理，电子设备运转产生的热量传递给燃油，导致燃油温度升高，进一步增大了油箱内燃油燃烧风险，这意味着对油箱内燃油温度控制的要求越来越高。直升机燃油热模型可在直升机设计研发阶段为燃油箱内热源部件和燃油箱附近的热源系统布置安装提供一定理论指导，为直升机燃油惰化系统设计以及适航验证提供热参数。

发明内容

本发明提出了一种直升机多隔舱油箱热分析方法，通过建立直升机燃油箱热模型对燃油箱进行模拟，计算直升机燃油温度、气相空间温度等，为我国直升机油箱的燃油系统适航提供理论和技术支撑。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种直升机多隔舱油箱热分析方法，包括以下步骤：

步骤一、确定直升机油箱结构，获取飞机飞行包线、油量消耗及其他初始条件；

步骤二、将直升机的单隔舱块进行节点划分，确定油箱节点之间的换热关系，建立各个节点描述其物理过程的数学模型；

步骤三、通过集总参数法求解直升机油箱非稳态模型，将燃油箱热分析的边界扩散至油箱外，得到对应节点的平均温度；

步骤四、通过建模计算得到的燃油温度变化提取平衡温差和时间常数，为直升机燃油箱热分析提供可靠数据。

步骤一中所述直升机油箱包括集油箱和中央油箱。

步骤二中所述单隔舱块为集油箱单隔舱块和中央油箱单隔舱块，所述集油箱单隔舱块划分为上、下、前、后四个壁面节点和一个燃油节点；所述中央油箱单隔舱块划分为上、下、前、后四个壁面节点，一个燃油节点和一个油气节点。

步骤二中所述油箱节点之间的换热关系包括前、后、下壁面节点与外界空气之间的对流换热，上、前、后壁面节点与油气节点对流换热，下、前、后壁面节点与燃油节点对流换热，以及燃油节点和油气节点之间的对流换热；油气节点和燃油节点分别与两侧肋节点对流换热。

步骤二中所述各个节点描述其物理过程的数学模型如下：

对于直升机油箱上壁面节点的换热过程描述为：