侯亞?wèn)| 李麗 李牛棟

摘 要：實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的滅火劑濃度測(cè)試數(shù)據(jù)直接影響到飛機(jī)防火系統(tǒng)的評(píng)估。針對(duì)滅火劑濃度機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程中各采樣管通道測(cè)試數(shù)據(jù)之間存在時(shí)間延遲的問(wèn)題，本文從測(cè)試原理出發(fā)，識(shí)別影響各采樣管通道時(shí)間延遲的關(guān)鍵因素，開展各影響因素的時(shí)間同步性試驗(yàn)；得到了采樣管長(zhǎng)度、采樣管材質(zhì)、采樣管彎曲度等因素對(duì)各采樣管通道測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí)間同步性的影響規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明，采樣管長(zhǎng)度、采樣管材質(zhì)、采樣管彎曲度等因素均會(huì)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的時(shí)間同步性產(chǎn)生較大影響，飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中不能忽略。在此基礎(chǔ)上開展了互換性試驗(yàn)和模擬裝機(jī)條件下的時(shí)間同步性試驗(yàn)，并提出了飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法，為后續(xù)滅火劑濃度測(cè)試試驗(yàn)和機(jī)載滅火劑濃度測(cè)試設(shè)備小型化研發(fā)提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：時(shí)間同步性試驗(yàn)； 采樣管長(zhǎng)度； 采樣管材質(zhì)； 采樣管彎曲度； 飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法

中圖分類號(hào)：V244.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.19452/j.issn1007-5453.2023.07.006

在飛機(jī)設(shè)計(jì)中首要考慮的是飛行安全性，其中火災(zāi)是威脅飛行安全的重要因素[1-2]。美國(guó)聯(lián)邦航空局（FAA）根據(jù)研究結(jié)果在咨詢通告AC 120-80A[3]中做出說(shuō)明：不受控制的火災(zāi)可以在20min內(nèi)摧毀一架飛機(jī)，充滿煙霧的機(jī)艙會(huì)在6～10min內(nèi)被大火吞噬。性能可靠的發(fā)動(dòng)機(jī)艙滅火系統(tǒng)對(duì)于飛機(jī)安全至關(guān)重要。目前，我國(guó)軍用和民用飛機(jī)的動(dòng)力艙（包括發(fā)動(dòng)機(jī)艙和輔助動(dòng)力裝置（APU）艙）使用的都是Halon 1301滅火系統(tǒng)，其滅火劑的填充量、噴嘴配置、保護(hù)區(qū)內(nèi)的障礙物等因素都會(huì)影響到滅火劑噴射后在艙內(nèi)的空間分布，只有當(dāng)滅火劑濃度達(dá)到一定值后才能保證及時(shí)撲滅火災(zāi)[4-9]。因此，滅火劑在艙內(nèi)空間的濃度分布成為評(píng)估滅火有效性及滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理性的重要指標(biāo)。根據(jù)FAA發(fā)布的咨詢通告AC 20-100[10]以及美國(guó)軍方規(guī)范MIL-E-22285[11]，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)艙Halon 1301滅火系統(tǒng)在滅火劑噴射后，保護(hù)區(qū)域內(nèi)Halon 1301的體積濃度應(yīng)達(dá)到6%并至少維持500ms。

由于艙內(nèi)滅火劑濃度分布合格判據(jù)為“12個(gè)測(cè)點(diǎn)同時(shí)到達(dá)6%的時(shí)間不低于500ms”，時(shí)間精度要求較高，但12個(gè)采樣管測(cè)點(diǎn)分布在艙內(nèi)的不同位置，再經(jīng)約30m長(zhǎng)采樣管引入滅火劑濃度測(cè)試設(shè)備，同時(shí)測(cè)試設(shè)備本身12路通道內(nèi)部結(jié)構(gòu)并非完全相同，導(dǎo)致滅火劑濃度測(cè)試設(shè)備測(cè)得的12個(gè)通道濃度數(shù)據(jù)之間存在時(shí)間延遲，會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)時(shí)間數(shù)據(jù)的判讀，無(wú)法給出真實(shí)可信的艙內(nèi)滅火劑濃度時(shí)間歷程數(shù)據(jù)，無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估艙內(nèi)滅火劑濃度是否滿足設(shè)計(jì)要求。

目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)對(duì)滅火劑濃度測(cè)試技術(shù)開展了大量研究，美國(guó)KAD公司生產(chǎn)的Halonyer-Ⅱ型和GA型氣體分析儀早已研發(fā)成功并被FAA認(rèn)可，法國(guó)Lhotellie公司研發(fā)的滅火劑濃度測(cè)試設(shè)備已被歐洲航空安全局（EASA）認(rèn)可。由于國(guó)外供應(yīng)商的技術(shù)封鎖，從公開的文獻(xiàn)資料中無(wú)法找到國(guó)外滅火劑濃度測(cè)試設(shè)備的時(shí)間同步性能。國(guó)內(nèi)諸如試飛院、中科大、602研究所等單位也根據(jù)不同測(cè)試原理研發(fā)出滅火劑濃度測(cè)試設(shè)備，但均由于測(cè)試精度、時(shí)間同步性能、機(jī)載測(cè)試環(huán)境等尚未獲得局方認(rèn)可，無(wú)法直接在民用飛機(jī)上應(yīng)用。

本文針對(duì)滅火劑濃度測(cè)試試驗(yàn)過(guò)程中各通道濃度數(shù)據(jù)存在時(shí)間延遲的問(wèn)題，利用試飛院自主研制的國(guó)產(chǎn)滅火劑濃度測(cè)試設(shè)備，開展時(shí)間同步性試驗(yàn)，探索滅火劑濃度數(shù)據(jù)處理方法，為獲得真實(shí)可信的滅火劑濃度測(cè)試數(shù)據(jù)提供支撐。

1 滅火劑濃度機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)

1.1 基本原理

滅火劑濃度測(cè)試設(shè)備是基于FAA發(fā)布的咨詢通告《測(cè)量動(dòng)力裝置艙內(nèi)滅火劑濃度通用指南》推薦的測(cè)量原理，采用測(cè)量微壓差方法，間接測(cè)量氣體的體積濃度。

滅火劑濃度測(cè)試過(guò)程為：氣體取樣真空泵通過(guò)采樣管將動(dòng)力裝置艙內(nèi)被測(cè)Halon 1301氣體抽出來(lái)，通過(guò)溫度控制器使流過(guò)節(jié)流裝置的氣流溫度穩(wěn)定在設(shè)定溫度；通過(guò)限流裝置實(shí)現(xiàn)氣體恒流流動(dòng)，將氣體流經(jīng)層流裝置產(chǎn)生的壓降以電壓信號(hào)輸出，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理得到滅火劑濃度值。

1.2 測(cè)試系統(tǒng)組成

滅火劑濃度測(cè)試系統(tǒng)由氣體處理測(cè)量單元、溫度控制器、電源轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)、氣體取樣真空泵5部分組成，各系統(tǒng)交聯(lián)如圖1所示。測(cè)試過(guò)程中，被測(cè)氣體從氣體處理測(cè)量單元的1～12號(hào)通道進(jìn)入其內(nèi)部，經(jīng)氣體處理測(cè)量單元測(cè)量后從其內(nèi)部匯合點(diǎn)處流出，再經(jīng)氣體取樣真空泵排出至外界；滅火劑濃度測(cè)試結(jié)果由氣體處理測(cè)量單元傳輸至數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)。

滅火劑濃度測(cè)試系統(tǒng)各組成部分功能如下：

（1）氣體處理測(cè)量單元

通過(guò)對(duì)被測(cè)氣體加溫、流量控制等，測(cè)量層流裝置的壓差，轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)輸出。

（2）真空泵

給被測(cè)氣體提供動(dòng)力，使被測(cè)氣體從濃度檢測(cè)點(diǎn)快速到達(dá)、流過(guò)氣體處理測(cè)量單元。

（3）溫度控制器

控制被測(cè)量氣體的溫度在恒定的設(shè)計(jì)值。

（4）數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)

對(duì)氣體處理測(cè)量單元各測(cè)量通道傳輸來(lái)的電壓信號(hào)進(jìn)行處理，并轉(zhuǎn)化成與之對(duì)應(yīng)的氣體濃度信號(hào)，同時(shí)完成氣體濃度信號(hào)顯示、存儲(chǔ)、回放等。

（5）電源轉(zhuǎn)換器

將三相115V/400Hz交流電源轉(zhuǎn)換成滅火劑濃度測(cè)試系統(tǒng)各組件所需的電源。

2 時(shí)間同步性試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)方法

圖2所示為時(shí)間同步性試驗(yàn)過(guò)程示意圖。時(shí)間同步性試驗(yàn)的試驗(yàn)方法如下：試驗(yàn)前，將經(jīng)中國(guó)計(jì)量院標(biāo)定過(guò)的哈龍1301氣體、氧氣、氮?dú)獾幕旌蠘?biāo)氣瓶通過(guò)減壓閥、一根長(zhǎng)度約為1m的軟管連接至分流器的進(jìn)口；分流器12路出口通過(guò)外徑為6mm、內(nèi)徑為4mm的銅采樣管連接至氣體處理測(cè)量單位的12路通道接口；試驗(yàn)時(shí)，首先打開標(biāo)氣瓶閥門，迅速調(diào)節(jié)減壓閥，使得分流器處壓力略高于外界大氣壓，標(biāo)氣瓶中的氣體經(jīng)過(guò)減壓閥流入分流器（見圖3）中，分流器將標(biāo)氣均分為12路氣體分別進(jìn)入氣體處理測(cè)量單元對(duì)應(yīng)的12路通道，每個(gè)通道氣流在氣體處理測(cè)量單元內(nèi)部均進(jìn)過(guò)壓力傳感器、溫度傳感器、氣流溫度控制器、溫度傳感器、層流節(jié)流裝置、恒流控制器、壓力傳感器等部件，后匯聚于一處，經(jīng)真空泵排出。

需要注意的是，分流器上設(shè)置有壓力傳感器和排氣孔，壓力傳感器通過(guò)數(shù)字電表將壓力值轉(zhuǎn)化為更為精確的電壓值，以此來(lái)精準(zhǔn)控制分流器處壓力，而排氣孔則是為了在實(shí)際操作氣瓶閥門時(shí)保持分流器處的壓力與外界大氣壓有一個(gè)恒定的正值。

2.2 關(guān)鍵影響因素分析

滅火劑濃度測(cè)試設(shè)備是利用氣體流經(jīng)層流裝置產(chǎn)生的壓降轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)的形式，進(jìn)而經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到真實(shí)的滅火劑濃度值。因此，每路測(cè)得的壓降直接影響該路測(cè)得的滅火劑濃度值。

根據(jù)流體力學(xué)原理，管路沿程壓降是沿程阻力損失與局部阻力損失之和。沿程阻力損失與管路長(zhǎng)度、定性管徑、沿程摩擦阻力系數(shù)、定性流速和介質(zhì)密度有關(guān)，由式（4）計(jì)算所得，其與沿程摩擦阻力系數(shù)、流動(dòng)速度平方成正比；每個(gè)通道的管路長(zhǎng)度、直徑、沿程摩擦流阻系數(shù)均會(huì)影響沿程阻力損失。局部阻力損失與局部阻力系數(shù)、定性管徑、定性流速和介質(zhì)密度有關(guān)，由式（5）計(jì)算所得，其與局部阻力系數(shù)、流動(dòng)速度平方成正比；每個(gè)通道局部管路的彎度、形狀等均會(huì)影響該通道各個(gè)位置處的局部阻力損失。從整個(gè)管路通道來(lái)看，每個(gè)通道流阻系數(shù)越大，流動(dòng)速度越小，從采樣點(diǎn)至受感部位置處時(shí)間滯后性越大；12個(gè)通道的流阻系數(shù)差異性越小，則流動(dòng)速度差異性越小，流量差異性越小，12個(gè)通道時(shí)間延遲越小

在時(shí)間同步性試驗(yàn)中，12個(gè)通道從分流器到匯合點(diǎn)的壓降是相同的，因此，從影響沿程阻力損失和局部阻力損失的因素入手，認(rèn)為分流器接口位置、采樣管長(zhǎng)度、采樣管材質(zhì)、采樣管彎曲度以及測(cè)試設(shè)備內(nèi)部管路等因素是影響測(cè)試設(shè)備各通道時(shí)間同步性的關(guān)鍵因素。

2.3 數(shù)據(jù)處理

機(jī)載滅火劑濃度測(cè)試設(shè)備時(shí)間同步性概念為首次提出，國(guó)內(nèi)尚無(wú)明確統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)指標(biāo)，由于咨詢通告AC 20-100中，艙內(nèi)滅火劑濃度合格指標(biāo)是6%及以上濃度的Halon 1301氣體，因此時(shí)間同步性試驗(yàn)關(guān)注的重點(diǎn)就是12個(gè)通道到達(dá)6%濃度的最長(zhǎng)時(shí)間與最短時(shí)間之差，記為6%-ΔT，即瞬態(tài)特性。以某次時(shí)間同步性試驗(yàn)舉例說(shuō)明：圖4是某次時(shí)間同步性試驗(yàn)過(guò)程中各通道的滅火劑濃度時(shí)間歷程曲線數(shù)據(jù)，橫坐標(biāo)代表絕對(duì)時(shí)刻，縱坐標(biāo)代表各通道的滅火劑濃度。試驗(yàn)前12路通道滅火劑濃度為0，試驗(yàn)開始后，12路通道滅火劑濃度數(shù)值迅速上升，最終達(dá)到標(biāo)氣瓶滅火劑濃度數(shù)值10%，本次試驗(yàn)的時(shí)間同步性延遲記為6%-ΔT=0.395s。

3 時(shí)間同步性影響因素

根據(jù)2.2節(jié)關(guān)鍵影響因素分析，從采樣管長(zhǎng)度、采樣管材質(zhì)、采樣管彎曲度等因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，研究其對(duì)時(shí)間同步性的影響。

3.1 采樣管長(zhǎng)度

針對(duì)采樣管長(zhǎng)度，分別選取了長(zhǎng)度為2m和10m的兩種采樣管進(jìn)行時(shí)間同步性試驗(yàn)，具體試驗(yàn)結(jié)果見表1。分別選取下面兩組試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，第一組是10%標(biāo)氣條件下2m和10m平直塑料采樣管（序號(hào)1～6）；第二組是10%標(biāo)氣條件下2m和10m平直紫銅采樣管（序號(hào)7～14）。

試驗(yàn)結(jié)果如下：第一組，2m和10m條件下6%-ΔT時(shí)間分別為0.285s、0.710s；第二組，2m和10m條件下，6%-ΔT時(shí)間分別為0.180s、0.409s。

由試驗(yàn)結(jié)果可以看到，采樣管長(zhǎng)度顯著影響各通道測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí)間同步性；相同材質(zhì)采樣管和彎曲度，采樣管長(zhǎng)度越長(zhǎng)，時(shí)間同步性越差，時(shí)間延遲越大。這是由于采樣管長(zhǎng)度越長(zhǎng)，管路沿程阻力損失越大，進(jìn)而導(dǎo)致各個(gè)采樣管管路之間流動(dòng)差異性越大，時(shí)間延遲也就越大，即采樣管的長(zhǎng)度放大了各個(gè)采樣管之間的時(shí)間延遲。

3.2 采樣管材質(zhì)

選取了塑料管和紫銅管兩種采樣管材質(zhì)進(jìn)行時(shí)間同步性試驗(yàn)，具體試驗(yàn)結(jié)果見表1。分別選取表1中兩組試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，第一組：10%標(biāo)氣條件下2m長(zhǎng)的平直塑料采樣管和紫銅采樣管（序號(hào)1～3和序號(hào)7～10）；第二組：10%標(biāo)氣條件下10m長(zhǎng)的平直塑料采樣管和紫銅采樣管（序號(hào)4～6和序號(hào)11～14）。

試驗(yàn)結(jié)果如下：第一組，塑料采樣管和紫銅采樣管對(duì)應(yīng)的6%-ΔT分別為0.285s、0.180s；第二組，塑料采樣管和紫銅采樣管對(duì)應(yīng)的6%-ΔT分別為0.710s、0.409s。

由試驗(yàn)結(jié)果可以看到，采樣管材質(zhì)顯著影響各通道測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí)間同步性；相同采樣管長(zhǎng)度、相同彎曲度下，紫銅管的時(shí)間同步性較塑料管短。這主要是由采樣管內(nèi)混合氣體與采樣管內(nèi)壁面之間黏性不同導(dǎo)致的。

3.3 采樣管彎曲度

選取了4種彎曲度的采樣管進(jìn)行時(shí)間同步性試驗(yàn)，其彎曲程度見表2。均采用10%標(biāo)氣10m長(zhǎng)紫銅采樣管進(jìn)行試驗(yàn)，每種彎曲程序均進(jìn)行了多次試驗(yàn)，對(duì)6%-ΔT取平均值，具體試驗(yàn)結(jié)果見表3，具體如下：A形紫銅管的6%-ΔT平均值為0.409s；B形紫銅管的6%-ΔT為0.465s；C形紫銅管的6%-ΔT平均值為0.471s；D形紫銅管的6%-ΔT平均值為0.475s。

試驗(yàn)結(jié)果表明，采樣管彎曲度顯著影響各通道測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí)間同步性；平直態(tài)紫銅管的時(shí)間同步性較彎曲狀紫銅管短；彎曲度越復(fù)雜，得到的時(shí)間同步性越差，時(shí)間延遲越大。這是由于采樣管彎曲度越復(fù)雜，局部阻力損失越大，進(jìn)而導(dǎo)致各個(gè)采樣管管路之間流動(dòng)差異性越大，時(shí)間延遲也就越大，即采樣管的彎曲度放大了各個(gè)采樣管之間的時(shí)間延遲。

3.4 測(cè)試設(shè)備內(nèi)部管路和分流器接口位置

從上述時(shí)間同步性試驗(yàn)中可以看到，即使采樣管長(zhǎng)度為2m情況下仍然存在時(shí)間同步性延遲；這主要由氣體處理測(cè)量單位內(nèi)部12路通道管路不完全一致導(dǎo)致，屬于測(cè)試設(shè)備自身固有屬性，無(wú)法消除且不可忽略。

同時(shí)，時(shí)間同步性試驗(yàn)中需要使用分流器裝置，該裝置主要作用是將1路標(biāo)準(zhǔn)氣體均勻分流成12路連接采樣管，進(jìn)而進(jìn)入測(cè)試設(shè)備?；诜至髌髟O(shè)計(jì)、制造等原因，分流器內(nèi)部氣流分布不均勻，無(wú)法保證分流器12路出口處壓力完全一致，且分流盤設(shè)計(jì)有排氣管路，上述原因均導(dǎo)致下游各采樣管測(cè)得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)有明顯延遲，無(wú)法消除且不可忽略。

上述對(duì)關(guān)鍵影響因素進(jìn)行了大量時(shí)間同步性試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

（1）采樣管長(zhǎng)度、材質(zhì)、彎曲度均會(huì)對(duì)時(shí)間同步性產(chǎn)生較大影響，無(wú)法消除且不可忽略，進(jìn)行飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)必須考慮其影響。

（2）測(cè)試設(shè)備內(nèi)部管路不一致導(dǎo)致的時(shí)間同步性延遲屬于設(shè)備自身固有屬性，無(wú)法消除且不可忽略，進(jìn)行飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)必須考慮其影響。

（3）由于飛行試驗(yàn)過(guò)程中不使用分流器裝置，因此，針對(duì)分流器接口位置不同導(dǎo)致的時(shí)間延遲在后續(xù)進(jìn)行飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)必須消除其影響。

3.5 解決措施

針對(duì)上述時(shí)間同步性得到的結(jié)論，提出以下方法予以解決：（1）針對(duì)采樣管長(zhǎng)度、采樣管材質(zhì)、采樣管彎曲度以及測(cè)試設(shè)備內(nèi)部管路不同導(dǎo)致的時(shí)間同步性，采用模擬裝機(jī)條件下的時(shí)間同步性試驗(yàn)解決，即在地面實(shí)驗(yàn)室中按照實(shí)際裝機(jī)條件，采用相同的采樣管長(zhǎng)度、采樣管材質(zhì)、采樣管彎曲形式以及測(cè)試設(shè)備進(jìn)行時(shí)間同步試驗(yàn)，得到每個(gè)通道的時(shí)間同步性延遲數(shù)據(jù)庫(kù)；（2）針對(duì)分流器接口位置導(dǎo)致的時(shí)間同步性延遲，采用互換性試驗(yàn)的方法予以消除。

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法

4.1 互換性試驗(yàn)

采用長(zhǎng)0.2m（盡可能短）的平直紫銅管進(jìn)行時(shí)間同步性試驗(yàn)，得到最快的分流器接口，然后分別將其余接口與最快的分流器接口進(jìn)行互換，共開展12次互換性試驗(yàn)。

針對(duì)某一分流器接口位置（以分流器接口位置1為例），互換前后時(shí)間延遲差值計(jì)算過(guò)程如下：互換前（初始狀態(tài)），采樣管1的時(shí)間同步性延遲為0.085s；互換后編號(hào)為1的采樣管對(duì)應(yīng)的分流器接口位置為1的時(shí)間同步性延遲為1.195s。差值即為由分流器接口位置1引起的時(shí)間同步性延遲，即1.11s。試驗(yàn)后，得到的分流器接口位置時(shí)間同步性數(shù)據(jù)見表4。

4.2 模擬裝機(jī)條件下的時(shí)間同步性試驗(yàn)

模擬裝機(jī)條件下的時(shí)間同步性試驗(yàn)，即按照真實(shí)飛行試驗(yàn)時(shí)所采用的采樣管材質(zhì)、采樣管長(zhǎng)度、采樣管彎曲走向在地面實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行時(shí)間同步性試驗(yàn)。這里以發(fā)動(dòng)機(jī)艙采樣管滅火劑濃度測(cè)試設(shè)備時(shí)間同步性試驗(yàn)為例進(jìn)行說(shuō)明。

試驗(yàn)用采樣管與機(jī)上試驗(yàn)采樣管材質(zhì)、長(zhǎng)度和內(nèi)外徑均相同，均為外徑6.35mm、壁厚0.762mm的英制紫銅管，彎曲度與飛行試驗(yàn)中等效。發(fā)動(dòng)機(jī)艙采樣管包括艙內(nèi)部分和艙外部分，艙外部分指的是從吊掛經(jīng)機(jī)翼至滅火劑濃度測(cè)試設(shè)備接口部分，艙內(nèi)部分指的是12個(gè)測(cè)點(diǎn)至吊艙/發(fā)動(dòng)機(jī)分離面部分；對(duì)于12根采樣管，艙外部分采樣管走向均一致，艙內(nèi)部分由于測(cè)點(diǎn)位置不同均不相同，艙外艙內(nèi)采樣管彎曲走向等效方案示例見表5、表6，為保證等效結(jié)果的可信度，將等效時(shí)的管路彎折方式與實(shí)際飛行試驗(yàn)裝機(jī)數(shù)模保持一致，表中直管段只填寫長(zhǎng)度項(xiàng)，彎管段只填寫彎曲半徑和彎曲角度項(xiàng)。表5為飛行試驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)用發(fā)動(dòng)機(jī)艙艙外采樣管等效方案，12根采樣管走向均一致，故只需保持統(tǒng)一即可，其中管路共分為45段，兩者等效彎折方式基本保持一致，表5所示只給出部分分段數(shù)據(jù)，其余分段同理；表6為飛行試驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)用發(fā)動(dòng)機(jī)艙艙內(nèi)部分采樣管等效方案（以11號(hào)采樣管為例，管路共分為11段，同理此表也只給出部分分段數(shù)據(jù)）。

按照事先設(shè)計(jì)的等效方案，將等長(zhǎng)的采樣管按照表5、表6的要求進(jìn)行彎曲，采樣管一端接分流器，另一端接滅火劑濃度測(cè)試設(shè)備12個(gè)通道接口，采用10%標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行時(shí)間同步性試驗(yàn)，得到了模擬裝機(jī)條件下的時(shí)間同步性延遲。該時(shí)間同步性延遲數(shù)據(jù)包括了由分流器接口位置不同、采樣管彎曲差異不同、測(cè)試設(shè)備內(nèi)部管路不同導(dǎo)致的延遲總和，因此，為了使得到的各通道采樣管時(shí)間延遲數(shù)據(jù)能夠修正飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)，需將由分流器接口位置不同導(dǎo)致的時(shí)間延遲去除，得到發(fā)動(dòng)機(jī)艙采樣管時(shí)間同步性試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)。詳細(xì)試驗(yàn)結(jié)果和修正后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表7。

4.3 飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

將滅火劑濃度機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)安裝至飛機(jī)客艙中，按照設(shè)計(jì)好的發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)測(cè)點(diǎn)及采樣管長(zhǎng)度、走向進(jìn)行機(jī)上改裝，開展飛行試驗(yàn)，得到發(fā)動(dòng)機(jī)艙滅火劑濃度測(cè)試原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)。利用表7中的各采樣管通道時(shí)間同步性延遲數(shù)據(jù)對(duì)各通道數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，即各通道試驗(yàn)數(shù)據(jù)按照修正后發(fā)動(dòng)機(jī)艙采樣管時(shí)間同步性試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行時(shí)間軸修正，得到真實(shí)的滅火劑濃度時(shí)間歷程曲線。

5 結(jié)論

本文從影響滅火劑濃度測(cè)試結(jié)果時(shí)間同步性的原理出發(fā)，識(shí)別其關(guān)鍵影響因素，并對(duì)每個(gè)關(guān)鍵影響因素進(jìn)行時(shí)間同步性試驗(yàn)；得到了各因素影響規(guī)律，提出了一套解決措施；針對(duì)飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出一套切實(shí)可行的數(shù)據(jù)處理方法；解決了滅火劑濃度測(cè)試試驗(yàn)過(guò)程中各通道濃度數(shù)據(jù)存在時(shí)間延遲的問(wèn)題，為后續(xù)滅火劑濃度測(cè)試設(shè)備能夠在民用飛機(jī)上應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

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Experimental Study on Time Synchronization of Airborne Test System for Extinguishing Agent Concentration

Hou Yadong， Li Li， Li Niudong

Chinese Flight Test Establishment， Xi’an 710089， China

Abstract： Real time and accurate testing data of fire extinguishing agent concentration directly affects the evaluation of aircraft fire protection systems. In view of the problem of time delay between the test data of each sample tube channel in the testing process of the current domestic testing system， the key factors affecting the time delay of each sample tube channel were identified from the testing principle， and the time synchronization test of each influencing factor was carried out. The influence on the length of sampling tube， the material of sampling tube， the bending degree of sampling tube and other factors on the time synchronization of each sampling tube channel test data were obtained. The experimental results show that factors such as the length， material， and bending degree of the sampling tube all have a significant impact on the time synchronization of the testing system， and cannot be ignored in the process of flight test data processing. On this basis， the interchangeability test and time synchronization test under simulated installation conditions were carried out， and the processing method of flight test data was proposed， which provided technical support for subsequent fire extinguishing agent concentration test and miniaturization research and development of airborne fire extinguishing agent concentration test equipment.

Key Words： time synchronization test； sampling tube length； sampling tube material； sampling tube curvature； flight test data processing methods