[發明專利]一種客機增壓艙通道流量系數測量的方法和裝置

有效

• 申請號: 202010526343.7
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111751075B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 雷蔣;楊璽;徐進;魯瑞山;張科
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06;G01F1/34;G01F1/36;G01F1/44;B64F5/60
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

本發明公開了一種客機增壓艙通道流量系數測量的方法和裝置，包括理想流量測量模塊和實際流量測量模塊，其中，理想流量測量模塊用于調節試驗艙室的進口壓力和出口壓力，在試驗艙室的進口壓力和出口壓力達到目標壓力值時，分別測量試驗艙室的進口壓力和出口壓力，以及測量試驗艙室中的氣體溫度，根據進口壓力、出口壓力和氣體溫度得到理想流量m₂；實際流量測量模塊，連接于試驗艙室的第一端或者第二端，用于在試驗艙室的進口壓力和出口壓力達到目標壓力值時，測量流經實際流量測量模塊的實際流量m₁。本發明通過對大型客機增壓艙的多種典型測量裝置進行流量系數的測量試驗，可以準確得到多種典型流通通道的流量系數。

技術領域

本發明屬于流量系數測量領域，具體涉及一種客機增壓艙通道流量系數測量的方法和裝置。

背景技術

增壓艙是提高現代遠程客機飛行性能和安全性能的重要裝置之一，可以有效避免高速氣流、低溫等因素對飛機上人員的不良影響，提供舒適的艙內環境以滿足飛機上人員的生理需要。增壓過程為在常規狀態下或緊急狀態下向座艙(包括客艙和駕駛艙等)輸送經過增壓后的空氣，然后經由排氣活門排出機外。在飛行過程中，空氣調節組件提供調節后的空氣進入座艙，通過增壓控制系統控制排氣活門的排氣量實現壓力的控制，達到調控和保持座艙壓力高度(座艙內部氣壓所對應的標準大氣壓力高度)的目的，獲得增壓的效果。目前，增壓艙被廣泛應用于民用飛機，民用飛機的各增壓艙之間通過氣流通道相互連接，一個增壓艙發生泄漏時，其余艙室增壓后的氣體會通過增壓艙流道快速流向發生泄漏的艙室，對機體結構造成極大的負荷，可能會造成嚴重的飛行事故。研究證明，大型飛機在飛行過程中如果出現裂痕或意外裂口，艙內氣體會突然外泄，由于各艙間壓力與大氣壓力不均衡，在各隔艙壁上會產生一個附加的泄壓載荷。這個載荷可能造成結構局部失效，進而危及機體的承載能力；也可能因機體變形而造成飛機操縱失靈，最終導致災難性事故發生。

目前，國內外學者針對各種常見流道孔型的流量系數已經做了大量的實驗和仿真研究。但是，國內暫無民用飛機增壓艙流道流量系數的研究成果。流量系數作為泄壓載荷正向設計的重要輸入參數，對于目前大型寬體客機的研制具有極大的重要性，其直接關系到飛機尾艙蒙皮的強度設計，甚至可能會影響尾艙復合材料的設計等。由于增壓艙流道流量系數的研究內容復雜，周期較長，需及時開展，以保障后續工作順利進行，按時完成交付任務。

現階段計算飛機增壓艙流道兩端的泄壓載荷采用的流量系數均為供應商的數據推理以及工程經驗假設，缺乏實際有效的數據支撐計算。若流量系數的選取相比實際值偏小，則結構和內飾設計的重量會有較高的冗余浪費；若流量系數的選取相比實際值偏大，則結構和內飾的強度評估可能無法滿足要求，需進行補強，甚至重新設計。研究表明，不準確的流量系數選取可能使得泄壓載荷增加至400％，導致飛機在飛行過程中具有重大的安全隱患，影響各適航當局適航條款的驗證，從而限制了國產大飛機走出國門。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種客機增壓艙通道流量系數測量的方法和裝置。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

一種客機增壓艙通道流量系數測量的裝置，包括理想流量測量模塊和實際流量測量模塊，其中，

所述理想流量測量模塊，所述理想流量測量模塊包括試驗艙室，用于調節所述試驗艙室的進口壓力和出口壓力，在所述試驗艙室的進口壓力達到進口目標壓力值、出口壓力達到出口目標壓力值時，分別測量所述試驗艙室的所述進口壓力和所述出口壓力，以及測量所述試驗艙室中的氣體溫度，以根據所述進口壓力、所述出口壓力和所述氣體溫度得到理想流量m₂，所述試驗艙室為第一試驗艙室或者第二試驗艙室；所述理想流量m₂的計算公式為：