一种确定短舱内环境温度上限的方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术首先通过实验获取发动机机匣表面的温度，然后确定飞机工作的大气环境温度，再根据发动机和短舱的数据模型或实物，量取发动机和短舱的截面半径。最后，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，计算获取短舱环境温度上限值。本发明专利技术简单方便，易于实现，且精度较高，能够满足实际工程要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术的技术解决方案是，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Tn ;选取Tn中的最大值Tw。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Tw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Tmax = 0. 5 (Tw+T0) +k (Tw-T0) e(E1^E2)/E1 (k = I. 5 2. 0)(I)将W Rp R2带入⑴式，选取合适的系数k值，计算得短舱环境温度上限T_。本专利技术的优点是本专利技术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I为本专利技术确定飞机短舱内环境温度上限的方法的流程图；图2为本专利技术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为本专利技术确定飞机短舱 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，I-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。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。飞机短舱内环境温度上限Tmax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。本专利技术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，给出本专利技术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Tn ;选取Tn中的最大值Tw ；步骤二 确定飞机工作环境的极端温度根据设计要求以及飞机工作环境，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上限Ttl ；步骤三获取短舱及发动机几何尺寸量取Tw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，进行试验标定，得到新的经验公式Tmax = 0. 5 (Tw+T0) +k (Tw-T0) e(E1^E2)/E1 (k = I. 5 2. 0) (I)其中，Tfflax为短舱环境温度上限，k为经验系数。将Tw、T0, T1, R2带入⑴式，选取合适的系数k值(k = I. 5 2. 0)，计算得短舱环境温度上限Tmax。实施例I本专利技术确定飞机短舱内环境温度上限的计算方法，其流程如图I所示，包括以下几个步骤步骤一获取发动机表面平均温度如图2所示，根据发动机核心部件，沿轴向将发动机分成4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Tn，如图3所示，各段温度展开如下压气机段T1 = 316K，燃烧室段T2 = 361K，涡轮段T3 = 366K，喷管段T4 = 373K ;取其中的最大值Tw = T4 = 373K;步骤二 确定飞机工作环境的极端温度根据飞机实际工作情况，确定飞机的严酷工作状态为地面热天高温环境，(通常情况下最高不会超过50°C，合323K)，本实 施例设定飞机的工作环境温度Ttl = 313K。步骤三获取短舱及发动机几何尺寸如图2，量取Tw温度段的发动机匣半径Rl = 0. 60m,以及对应的短舱内壁半径R2=0. 80m ；步骤四计算短舱环境温度上限根据经验公式Tmax = 0. 5 (Tw+T0) +k (Tw-T0) e(E1^E2)/E1 (k = I. 5 2. 0) (I)将带入⑴式，k取I. 6，计算得短舱环境温度上限Tmax = 411. 8K，合138. 8。。。该实施例的数值试验结果为129. 3°C。与数值仿真结果和实际温度相比，本专利技术确定飞机短舱内环境温度上限的方法所计算的结果误差不超过10%，在工程误差允许的范围内。权利要求1.，其特征在于，包括如下步骤 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，分别获取每段机匣的表面平均温度1；，选取Tn中的最大值Tw; 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值Ttl ； 步骤三获取短舱及发动机几何尺寸 量取Tw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 将Tw、T0, Rl、R2带入⑴式，并选取合适的经验系数k值，计算得Tmax T- = 0.5* (Tw+T0) +k (Tw-T0) e(E1-R2)/E1 (I) 其中，Tfflax为短舱环境温度上限，k为经验系数，k = I. 5 2. O。2.根据权利要求I所述的确定短舱内环境温度上限的方法，其特征在于，机匣的表面平均温度Tn通过发动机试车测试或者数值仿真获取。全文摘要本专利技术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。本专利技术首先通过实验获取发动机机匣表面的温度，然后确定飞机工作的大气环境温度，再根据发动机和短舱的数据模型或实物，量取发动机和短舱的截面半径。最后，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，计算获取短舱环境温度上限值。本专利技术简单方便，易于实现，且精度较高，能够满足实际工程要求。文档编号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定短舱内环境温度上限的方法，其特征在于，包括如下步骤：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，分别获取每段机匣的表面平均温度Tn，选取Tn中的最大值Tw；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值T0；步骤三：获取短舱及发动机几何尺寸量取Tw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将Tw、T0、R1、R2带入(1)式，并选取合适的经验系数k值，计算得TmaxTmax＝0.5·(Tw+T0)+k·(Tw？T0)e(R1？R2)/R1？？？？？？(1)其中，Tmax为短舱环境温度上限，k为经验系数，k＝1.5～2.0。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宇，钟剑龙，吕其明，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：