串列式座舱空气分配设计及优化.pdf
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1、教练机教练机 2023.NO.30 引 言经过制冷尧加温系统以及温度控制系统调节处理好的空气由供气口送入座舱袁与舱内空气进行热交换后袁经排气口排出遥空气不断进入和排出引起舱内空气的流动袁形成了座舱内的速度场和温度场袁从而直接影响着舱内人员的热舒适感遥因此在工程设计中袁除了考虑空气的温度尧湿度及压力调节外袁还必须重视座舱内的气流组织袁以保证舱内空气的温度尧流速等能更好满足舱内人员的舒适性要求和其他要求1遥舱内空气的流动和很多因素有关袁例如供气口的几何形状和位置尧排气口的位置尧供气射流参数尧舱内几何形状以及各种热源渊如人体冤的位置等袁座舱空气分配设计的任务就是根据座舱内空间形状及其内部实际情况袁合
2、理地确定供尧排气口的类型和位置袁合理地确定供气温度与流速袁使得舱内空气的流动形成一个使人感到舒适的环境遥而战斗机的座舱空间小尧空间结构复杂袁进行座舱空气分配设计从而改善飞行员的使用环境袁对提高飞行员的效率具有重要意义遥1 概 述飞机空气分配系统作为环境控制系统的重要组成部分,直接参与座舱温度和舒适性调节遥 传统串列式座舱空气分配设计主要包括空气分配管路渊含腰喷管尧脚喷管冤设计尧除雾管路设计尧供气喷口渊如集中喷嘴尧供气格栅等冤设计尧空气分配比例设计等内容遥由于空气分配比例设计尧除雾管路设计的设计效果已通过长期使用进行了验证袁所以本文主要是针对空气分配管路尧供气喷口的方案布局设计及优化进行研究遥传
3、统串列式座舱的战斗机袁其座舱空气分配管路的布局大多采用对称式布局进行空气分配设计袁即舱内供气管路尧供气口的位置及数量均沿飞机对称面对称袁而且各供气点的流量分配按照其座舱位置及功能进行比例分配遥座舱左右两侧有着完全相同的空气分配导管布置袁该布局形势下的座舱流场经过了多种飞机的使用验证袁其效果也得到了飞行员的认可遥其布局能够有效利用制冷系统的制冷能力袁并能获得较好的温度场和速度场袁从而更有利于获得飞行人员的舒串列式座舱空气分配设计及优化乔旭东袁姚贺龙袁罗 敏袁刘治博渊航空工业洪都袁江西 南昌袁330024冤摘要院介绍了串列式座舱的空气分配设计,通过计算分析,在对称式布局的基础上,提出了采用非对称式
4、布局方式,对座舱空气分配的布局进行了优化。关键词院空气分配;对称式布局;非对称式布局Tandem Cockpit Air Distribution Design and OptimizationQiao Xudong,Yao Helong,Luo Min,Liu Zhibo(AVIC Hongdu,Nanchang,Jiangxi,330024)Abstract:This paper introduces the air distribution design for tandem cockpit.By means of computation andanalysis,an asymmetri
5、c layout is put forward based on the symmetric layout to optimize the layout of airdistribution in the cockpit.Key words:Air distribution;Symmetric layout;Asymmetric layout作者简介院乔旭东袁男袁1990 年 12 月出生袁工程师遥34教练机 2023.NO.3适环境1遥但对称式布局依然存在自身的一些缺点袁比如占用空间多尧重量大的问题遥而这些问题在座舱空间小的战斗机上比较突出遥尤其是串列式座舱的战斗机袁空气分配设计更为复杂袁对
6、称式布局的缺点也更为突出遥本文针对串列式座舱所采用的对称式布局的空气分配设计进行分析计算袁针对对称式布局的缺点袁提出了优化方式袁并通过计算分析进行验证遥2 座舱空气分配方案计算状态点假设如下院1冤 座舱供气总流量院660kg/h曰2冤 计算取地面 H=0m 为计算点袁大气压力 PH=101325Pa渊绝压冤曰3冤 座舱供气按设计点供气温度 7益曰4冤 座舱排气流阻按 驻PK=3300Pa袁座舱压力 PK=PH+驻PK=104625Pa渊绝压冤曰5冤 座舱供气流量 G=660kg/h 条件下袁涡轮出口压力按设计点压力 P涡轮=125000Pa袁驻P反=20375Pa遥6冤 集中喷嘴流阻院常温 5
7、4kg/h 流量条件下袁流阻不大于 6.74kPa曰7冤 腰喷管流阻院常温 30kg/h 流量条件下袁流阻不大于 6kPa曰8冤 脚喷管流阻院常温 48kg/h 流量条件下袁流阻不大于 7.8kPa曰9冤 格栅流阻院常温 108kg/h 流量条件下袁流阻不大于5kPa遥10冤 供气比例为假定条件袁仅用于理论计算遥2.1 对称式布局方案2.1.1 布局简介座舱空气分配子系统设计采用沿飞机对称面左右对称的座舱管路布局方式袁该种布局能够最大程度地保证座舱左右两侧空气分配的对称性和均匀性遥对称式管路布局如图 1 所示遥供往座舱的气流先通过涡轮渊12冤降温冷却袁然后图 1 对称式布局座舱空气分配示意图1
8、.前风挡除雾喷嘴2.座舱盖除雾喷嘴3.前舱脚喷管4.前舱集束喷嘴5.前舱腰喷管6.后舱脚喷管7.后舱腰喷管8.后舱集中喷嘴9.除雾转换阀10.单向活门11.水分离器12.升压式涡轮经过水分离器渊11冤除去游离水袁再通过单向活门渊10冤按比例分配给座舱空气分配导管渊3尧4尧5尧6尧7尧8冤与除雾导管渊1尧2冤遥正常情况下袁仅有少量气体通过除雾导管供往座舱袁座舱空气分配功能主要通过座舱空气分配导管渊3尧4尧5尧6尧7尧8冤实现袁只有当除雾转换阀渊9冤关闭时袁所有气流通过除雾导管进入座舱遥2.1.2 分配比例座舱内各供气口流量分配比例如图 2 所示遥根据座舱内供气流量分配比例与各供气点流阻特性袁进行
9、座舱空气分配管路流阻计算袁采用对称式布局的座舱空气分配参数如表 1 所示遥按照表 1 中导管参数对座舱空气分配导管进行设计袁座舱空气分配子系统管路布置如图 3 所示遥该种布局方式为典型的对称式布局袁前后舱左右两侧供气管路尧供气点均相同袁该种布局形式应用最为广泛和成熟遥针对前文所述的对称式布局存在的缺点袁可在对称式管路布局的基础上袁对空气分配管路布局方式进行优化袁由于座舱空气分配比例与除雾管路布置保持不变袁所以座舱空气分配设计的优化目标是针对座舱荫专题研究35教练机教练机 2023.NO.3名称位置编号流量/渊kg 窑 h-1冤导管内径/m导管长度/m入口段水分离器出口至除雾引出点AB6600.
10、0580.8除雾段除雾引出点至后舱盖除雾引出点BD31320.0322.72后舱盖除雾引出点至后舱盖除雾喷口引出点D3E3480.020.621后舱盖除雾引出点至前风挡除雾喷口引出点D3G3840.0321.75连接段除雾引出点至进舱左右分叉点BC5280.0580.134空气分配左侧导管引出点CD12640.0481.218后舱腰喷口D1E1300.0180.707引出点D1F12340.0480.809后舱集束喷嘴F1G1540.0160.449引出点F1H11800.0480.349后舱脚喷管H1I1480.020.387引出点H1J11320.0380.295前舱腰喷口J1K1300.
11、0160.445引出点J1L11020.0381.092前舱集束喷嘴L1M1540.0160.32引出点L1N1480.0380.307前舱脚喷管N1O1480.020.484引出点CD22640.0481.491后舱腰喷口D2E2300.0180.212引出点D2F22340.0480.704后舱集束喷嘴F2G2540.0160.253出口压力/Pa123381121336120615120736122310121851121270121604119687121537121078121439120793121207119837121191120614121748121573121533120
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