基于实测数据的飞机平台动态温度预计模型

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaSep．252014V01．35No．92472-2480ISSN1000．6893CN11-1929／Vhttp：#hkxb．buaaedu．cnhkxb@buaa．edu．ca基于实测数据的飞机平台动态温度预计模型傅耘，常海娟*，武月琴，薛和平中国航空综合技术研究所，北京100028摘要：准确预计飞行过程中飞机平台诱发的温度，可以为提出机载设备环境适应性要求，开展环境适应性设计和试验验证提供更精确的输入。为此，对飞机舱室的热形

2、成机制进行了研究；考虑多种因素对飞机各舱室热环境的综合影响，提出了一种基于实测数据的飞机平台动态温度预计算法；依据所建立模型，以平飞状态为切入点，用线性回归的方法估计并拟合了模型系数随高度、马赫数变化的函数；最后，对模型进行了修正及验证。模型验证结果表明，建立的动态温度预计模型可较准确地预计飞机设备舱内温度随飞行状态变化的曲线。误差分析结果表明，模型对某型飞机95％置信度下的预计误差不超过4．5℃。关键词：飞机平台；温度条件；实测数据；温度预计；线性回归中图分类号：V216．5+1文献标识码：A文章编号：1

3、000—6893(2014)09—2472—09平台环境是影响装备性能和诱发故障的主要原因，对飞机及其机载设备的寿命和作战效能有重要的影响，甚至会影响飞机的安全。据统计，机载设备故障和失效中有52％是由环境引起的，而平台诱发的振动、冲击、温度、湿热环境因素引起的故障占74％。在这些因素中，温度对产品的影响最为严重。产品在高温、低温和温度急剧变化时，往往引起结构变形、出现裂纹，非金属材料老化、硬化、弹性消失，润滑油凝固或流失，燃油挥发、稳定性下降，金属腐蚀加速，燃料、冷气系统结冰和管路堵塞，电气性能下降等，从

4、而引起各种故障。温度和其他气候因素，特别是湿气、盐雾一起作用，会对产品产生更为严重的综合性影响[1巧]。为确保研制出的产品安装在相应平台上少出故障或不出故障，需要在研制阶段甚至更早期掌握产品寿命期环境数据。通过实测虽然可直接获得飞机平台的环境数据，但实测工作开展难度大、费用高，而且往往无法直接测得极限飞行时的数据，因而，平台温度预计技术已成为各发达国家关注的热点。而温度的变化是一个动态过程，其变化过程受飞行高度、飞行速度、环控系统控制方式、舱内设备散热、地面和空中气象条件等诸多因素影响，这些影响因素中，环控

5、系统制冷量、设备散热量等随飞行状态变化而变化，且很难用确定的函数关系来表示，因而给温度预计算法的开发带来了很大障碍。鉴于此，本文综合考虑多种因素对飞机各舱室热环境的影响，提出一种基于动态变化过程的温度预计算法。该算法基于某型飞机的部分实测数据，确定模型系数，之后任意规定飞行剖面，便可计算该飞机按此剖面飞行时舱内温度的变化情况，该算法可提高预计结果的合理性与准确性。并且该算法只基于少量实测数据便可通过外推实现任意飞行剖面的温度预计，解决了飞行实测工收稿日期：2013—11．29；退修日期：2014-03—25

6、；录用日期：2014．04—18；网络出版时间：2014·04-2410：16网络出版地址：WWW．cnkinet／kcms／detail／10．7527／$1000·6893．20140064．htmI*通讯作者，Tel，：010-84380373E·mail：changhaijuan@163．com引用格武

7、FuY．ChangHJ，WuYQ．etalDynamictemperaturepredictedmodelforairplaneplatformbasedonmeasureddetarJJ．Acta

8、AeronauticaetAstronauticaSinica．2014．35(9)：2472-2480傅耘．常海娟．武玛琴．等基于实霸数据的飞机平台动态温度预计模型iJIi航空学报．2014t35(9)：2472-2480．傅耘等：基于实测数据的飞机平台动态温度预计模型作难度大、经费高、无法测量极限飞行剖面等问题。1热形成机制分析飞机飞行过程中的平台热环境是多因素多层次耦合作用的结果[6_8]。其外部热环境包括：飞机外部气动流场对蒙皮的对流加热或冷却、太阳辐射对飞机蒙皮及透明表面的加热、蒙皮与地表及空间热

9、沉的辐射换热；飞机内部热环境则包括：舱内设备散热、环控系统冷却、设备与设备之间的辐射一导热一对流换热、设备与飞机内壁间的辐射换热。内外热环境通过飞机蒙皮及内外气流交换相互影响。通过这些换热的耦合作用，形成了飞行过程中的飞机整体热环境，也决定了飞机各个部位或节点的瞬态温度值。为确定某舱段内环境温度条件，需以该舱段为研究对象，分析其换热过程。本节将以某型喷气式飞机后设备舱为例，分析其舱内温度的主要影响因素。1．1舱内