用于预测航空器平台环境温度的方法技术

本发明专利技术提供一种用于预测航空器平台环境温度的方法，具体步骤为：利用聚类分析算法，将航空器中

【技术实现步骤摘要】
用于预测航空器平台环境温度的方法


[0001]本专利技术涉及航空工程领域，特别涉及一种用于预测航空器平台环境温度的方法
。

技术介绍

[0002]温度是影响航空装备性能和诱发故障的主要原因，高温
、
低温和温度快速变化等环境因素会对装备产生各种不利影响，同时温度也是其它环境效应的“倍增器”，例如高温环境下金属腐蚀速率会加快
。
对于航空器来说，飞行中的气动加热
、
太阳对航空器外表面的辐射加热以及内部电子设备的自身发热等多种因素导致航空器平台的温度环境更加严酷
。
因此，在研制阶段需要准确确定平台环境温度，并据此开展设计与试验验证工作，是确保航空器安全和设备使用的重要前提
。
[0003]目前确定航空器平台环境温度最有效方法是进行温度实测，但是受成本和安全性等因素的制约，实测数据的样本量相对较少，并且通常无法测得航空器平台环境的温度极值
。
因此常用的工程解决方法是在已有实测数据的基础上，通过建立航空器状态参数和平台温度响应之间的传热模型，进而对温度极值进行预测
。
[0004]由于航空器的平台环境温度受航空器飞行高度
、
飞行速度
、
内部热源和有无环控等诸多因素影响，而且不同区域之间每种因素的影响程度也不相同，因此传统的仅考虑温度变化的传热模型的精度不能满足预测的要求，需要根据不同区域的热环境特征，建立相应的传热模型，从而实现平台环境温度的精确预测
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技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种用于预测航空器平台环境温度的方法，首先根据航空器的温度响应值相互之间的距离，利用聚类分析算法，将
n
组温度响应值分成
m
个温度子集合
u
m
，建立每个温度子集合
u
m
与相邻
S
m
个热量子集合的热量平衡方程，然后通过传热分析，将传热模型分为趋势变化项和稳定项，最后将趋势变化项转化为变量，将常数项提取并入稳定项，从而构建出与真实物理变化规律吻合的温度预测模型，减少传统模型的预测误差，提高模型的预测精度
。
[0006]本专利技术提供了一种用于预测航空器平台环境温度的方法，具体实施步骤如下：
[0007]S1、
在航空器目标舱室的不同区域布置
n
组温度测点，测量航空器执行一个任务周期后的
n
组温度响应值
T1～
T
n
；
[0008]S2、
根据步骤
S1
测得的航空器的温度响应值相互之间的距离，利用聚类分析算法，将
n
组温度响应值分成
m
个温度子集合
u
m
，具体表达式为：
[0009]U
＝
u1∪u2…
∪u
m
；
[0010]S3、
在航空器的空间域内，确定与步骤
S2
得到的温度子集合
u
m
产生热交换的
S
m
个子集合；
[0011]S4、
建立航空器的每个温度子集合
u
m
与相邻
S
m
个子集合的热量平衡方程，具体表达式为：
[0012]Q
m
＝
Q0+Q
E
+Q1+Q2+
…
+Q
s
[0013]式中，
Q
m
指温度子集合
u
m
中的热量增量，
Q0为外界自然环境传递给温度子集合
u
m
的热量，
Q
E
为温度子集合
u
m
内部电子设备发热的热量，
Q1、Q2、
…
、Q
s
分别为相邻
S
m
个子集合与温度子集合
u
m
的热量交换；
[0014]S5、
根据航空器的传热分析，分别确定每个温度子集合
u
m
对应的热量平衡方程中各项
Q0、Q
E
、Q1、Q2、
…
、Q
s
的影响因素，并分别利用各项的影响因素进行表示，得到每个温度子集合
u
m
的传热模型，具体表达式为：
[0015]Q
m
＝
A0(
Δ
t0)+A1(
Δ
t1)+A2(
Δ
t2)+
…
+A
s
(
Δ
t
s
)+C
[0016]式中，
A
s
为换热系数，
s
＝
0、1、
…
、m
；
Δ
t
(s)
为温度变化，
s
＝
0、1、
…
、m
；
C
为常数；
[0017]S6、
根据每个温度子集合
u
m
中的温度实测数据的变化趋势，将每个温度子集合
u
m
对应的传热模型划分影响因素的类型，包括稳定项和趋势变化项；
[0018]S7、
根据步骤
S6
划分影响因素的类型，对步骤
S5
的传热模型进行优化，计算传热模型中每项等同航空器目标舱室温度变化的线性相关系数，得到优化后的传热模型表达式为：
[0019]Q
m
＝
C0+C1k1(
Δ
t1)+C2(
Δ
t2)+C3k
i
+
…
+C
s
(
Δ
t
s
)
；
[0020]式中，
C
s
均为扩散项系数，
k
i
为温度实测数据，
i
＝
1,2
，
…
；
[0021]S8、
利用温度实测数据对步骤
S7
中的传热方程进行参数辨识，获取温度预测模型；
[0022]S9、
将航空器在任务状态下的相关参数输入到温度预测模型，实现航空器平台环境温度预测
。
[0023]可优选的是，在步骤
S2
中，所述聚类分析算法是将所有温度响应值相互之间的某一距离作为阈值，将小于阈值的温度响应值分为子集合，高于阈值的温度响应值分为不同子集合，确本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于预测航空器平台环境温度的方法，其特征在于，具体实施步骤如下：
S1、
在航空器目标舱室的不同区域布置
n
组温度测点，测量航空器执行一个任务周期后的
n
组温度响应值
T1～
T
n
；
S2、
根据步骤
S1
测得的航空器的温度响应值相互之间的距离，利用聚类分析算法，将
n
组温度响应值分成
m
个温度子集合
u
m
，具体表达式为：
U
＝
u1Uu2…
∪u
m
；
S3、
在航空器的空间域内，确定与步骤
S2
得到的温度子集合
u
m
产生热交换的
S
m
个子集合；
S4、
建立航空器的每个温度子集合
u
m
与相邻
S
m
个子集合的热量平衡方程，具体表达式为：
Q
m
＝
Q0+Q
E
+Q1+Q2+...+Q
s
式中，
Q
m
指温度子集合
u
m
中的热量增量，
Q0为外界自然环境传递给温度子集合
u
m
的热量，
Q
E
为温度子集合
u
m
内部电子设备发热的热量，
Q1、Q2、...、Q
s
分别为相邻
S
m
个子集合与温度子集合
u
m
的热量交换；
S5、
根据航空器的传热分析，分别确定每个温度子集合
u
m
对应的热量平衡方程中各项
Q0、Q
E
Q1、Q2、...、Q
s
的影响因素，并分别利用各项的影响因素进行表示，得到每个温度子集合
u
m
的传热模型，具体表达式为：
Q
m
＝
A0(
Δ
t0)+A1(
Δ
t1)+A2(
Δ
t2)+...+A
s
(
Δ
t
s
)+C
式中，
A
s
为换热系数，
s
＝
0、1、...、m
；
Δ
t
(s)
为温度变化，
s
＝
0、1、...、m
；
C
为常数；
S6、
根据每个温度子集合
u
m
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贺，陈雪晴，申加康，薛楠，张建军，徐俊，郝宇君，
申请(专利权)人：中国航空综合技术研究所，
类型：发明
国别省市：