來(lái)興勝 賈春遐

摘 要：本文從航空設(shè)備的類型組成原理現(xiàn)狀等闡述了航空爆炸試驗(yàn)環(huán)境研發(fā)與研究 。

關(guān)鍵詞：爆炸減壓艙；真空泵；艙體；航空模擬環(huán)境；

中圖分類號(hào)：V1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2015）-02-00-01

航空業(yè)的發(fā)展是一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力和社會(huì)進(jìn)步的重要標(biāo)志。近幾年來(lái)我國(guó)在民用航空領(lǐng)域和軍事航空領(lǐng)域均取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。航空器的飛行安全，事故預(yù)防和災(zāi)難應(yīng)急處置等方面的研究變得尤為重要。航空實(shí)驗(yàn)艙可通過(guò)創(chuàng)造不同的壓力，溫度環(huán)境及迅速減壓過(guò)程，真實(shí)地模擬航空器在不同的高度所處的低壓低溫環(huán)境及航空器受損后失密狀態(tài)，展開(kāi)飛行員航空生理測(cè)試，裝備試驗(yàn)及災(zāi)難應(yīng)急處理研究有著重要而深遠(yuǎn)的意義。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

爆炸減壓是航空領(lǐng)域一項(xiàng)重要的模擬實(shí)驗(yàn)，主要是模擬高空環(huán)境下飛機(jī)座艙突然失密狀態(tài)的真實(shí)過(guò)程，該實(shí)驗(yàn)對(duì)研究高空失密狀態(tài)下飛行員的逃生自救及裝備儀器的工作狀態(tài)具有重要意義。

系統(tǒng)配置

1. 負(fù)壓罐：最大模擬高度40000m，容積：80.38m3 1臺(tái)2. 喉道：通徑800mm，總長(zhǎng)約10m，容積：5 m3 3. 低溫儲(chǔ)罐：最大預(yù)冷溫度-56.6℃，容積：2m3 1臺(tái)4 大孔徑閘板閥 1套5 低溫系統(tǒng)快開(kāi)式電磁閥 1套6. 控制裝置 1套7.抽氣閥 1套

工作原理及過(guò)程

爆炸系統(tǒng)由爆炸減壓艙與負(fù)壓罐、調(diào)溫系統(tǒng)、喉道和爆炸裝置以及控制電動(dòng)閥共同組成爆炸減壓系統(tǒng)。

爆炸減壓系統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)由以下幾個(gè)步驟完成：

第一步：關(guān)閉快爆炸裝置，啟動(dòng)真空泵對(duì)大容積的負(fù)壓罐抽真空，達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需的高度（負(fù)壓罐最大模擬高度為40000米）

第二步：被試人員進(jìn)入爆炸減壓艙，就坐并固定好。開(kāi)啟負(fù)壓抽氣閥門，使爆炸減壓艙內(nèi)達(dá)到模擬飛機(jī)座艙的高度環(huán)境。

第三步：?jiǎn)?dòng)快開(kāi)啟爆炸裝置，使內(nèi)部電磁門立即開(kāi)啟，負(fù)壓罐的強(qiáng)大真空環(huán)境快速抽吸爆炸減壓艙內(nèi)空氣，使負(fù)壓罐和爆炸減壓艙內(nèi)的壓力環(huán)境瞬間達(dá)到平衡，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)所需的高度狀態(tài)，同時(shí)開(kāi)啟低溫空氣閥門，讓低溫罐內(nèi)預(yù)冷的低溫空氣吹向爆炸減壓艙內(nèi)，使被試人員真實(shí)地感受高空失密的真實(shí)狀態(tài)。

第四步：開(kāi)啟進(jìn)氣閥門，向艙內(nèi)補(bǔ)充空氣，使艙內(nèi)壓力逐步增加，模擬高度不斷降低直至到地面的過(guò)程。

3.蓄熱量的計(jì)算

由于本系統(tǒng)試驗(yàn)溫度變化極快，如果組成系統(tǒng)空間材料的質(zhì)量大、比熱高的話，將存在極大的蓄熱量，會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)庫(kù)內(nèi)空氣的熱負(fù)荷。通過(guò)理論分析、計(jì)算可以知道，如果不對(duì)由鋼板材料制成的維護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行保溫，則溫變過(guò)程引起的蓄熱量極大，試驗(yàn)沒(méi)辦法進(jìn)行，如果為此配置制冷供熱機(jī)組，則代價(jià)高昂，為此必須考慮保溫。以下舉例說(shuō)明即使在負(fù)壓艙體內(nèi)側(cè)進(jìn)行200 mm的聚胺脂泡沫保溫層、進(jìn)而不考慮艙體鋼板蓄熱、而只考慮艙內(nèi)最內(nèi)層使用1mm薄鋼板材料進(jìn)行保溫層維護(hù)所帶來(lái)的蓄熱情況。

取壓艙最內(nèi)側(cè)薄鋼板厚1mm，則可算出鋼材料表面積86.5 m2，總體積0.0865m3，總重量674kg。=0.0005<0.1M（其中，。，=45），由于在最初升空階段即從0-1500米升空過(guò)程中降溫速度最快，金屬的熱負(fù)荷最大，我們只考慮計(jì)算這一階段的金屬熱負(fù)荷。將30℃的鋼體放在9℃的環(huán)境內(nèi)，經(jīng)過(guò)75秒后它的中心點(diǎn)的溫度的計(jì)算方法是：

將75秒當(dāng)成一個(gè)或多個(gè)時(shí)間區(qū)段計(jì)算時(shí)采用下式計(jì)算每時(shí)段中心點(diǎn)溫度：式中：是鋼體兩側(cè)環(huán)境溫度；是鋼體的初始溫度； 是經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后的鋼體中心點(diǎn)的溫度； 是降溫時(shí)間；

如果將75秒的時(shí)間只做1段進(jìn)行計(jì)算，最后計(jì)算得中心點(diǎn)的溫度是22.9℃；

鋼板在21℃溫差下的總蓄熱量為==674×0.47×21/75=88.7kW

按1時(shí)間段計(jì)算得到放熱量為（30-22.9）/21*88.7=30kW。

綜合取值，可取蓄熱負(fù)荷30KW。

結(jié)束語(yǔ)：由此可知，低壓艙內(nèi)表面只要使用金屬，蓄熱量都很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)漏熱量和空氣冷負(fù)荷，為此，建議低壓艙內(nèi)表面使用有強(qiáng)度的非金屬材料，如薄的硬泡沫塑料，則蓄熱量會(huì)大幅下降，可以不考慮。如果考慮均勻降溫情況下，在低溫-50℃至-56.5℃計(jì)算出的蓄熱負(fù)荷為2.8kW。

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