飞机环控救生系统分析

2016-11-01 11:12:38 whchedu 4

环控救生系统是保证人在飞行器中有合适的工作条件以及在事故中保存人的生命重要设施。环控救生系统包括:客舱布置(舱内舒适性、空调通风)、防冰/除冰/除雾系统、安全救生系统(舱盖抛洒和座椅弹射)等。在环控救生系统实际研制过程中,通常需要考虑高舒适性因子的飞机客舱设计、高效的电加热或热气防冰/除冰/除雾系统、以及安全可靠的救生系统。

1、客舱舒适性评估

飞机客舱设计需要考虑舱内舒适性,而舱内舒适性通常采用舒适因子指标进行评估,可以采用CFD手段完成舱内舒适性评估,综合考虑舱内温度、气流组织、空气湿度及舒适因子等,下图是利用ANSYS Fluent/CFX软件对飞机客舱舒适性进行评估的案例:

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客舱内气流组织和舒适度评估

2、飞机客舱紧急疏散模拟

在航空领域,对人员安全要求高,如何在紧急状况下快速安全撤离,需要细致准确的研究。对于飞机客舱发生火灾情况下,需要考虑应急排风、排烟雾效果评估,可以用CFD的方法模拟排风、排烟雾的效果,同时也可以采用CFD方法模拟火焰的传播和移动过程。下图是用STEPS和CFX模拟的飞机客舱紧急疏散分析。

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客舱紧急情况下的人群疏散模拟

3、水滴收集系数/热气防冰

飞机高空飞行中常常会产生机翼结冰、驾驶舱玻璃结霜/雾的情况。飞行器表面除冰过程常用的方法有气动带除冰、电脉冲除冰、液体除冰、气热除冰、电热除冰等方法,用的比较多的是气热除冰。因此可以采用CFD方法来完成发动机/机翼前缘表面气热除冰过程,也可以计算热气引流的除冰效果,比如考虑冰型融化过程。下图是用Fluent/CFX模拟的机翼水滴收集系数/防冰分析。

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Fluent水滴收集系数

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 CFX热气防冰过程模拟

4、飞机结冰/防冰专业分析

FENSAP-ICE飞行器结冰计算软件系统是加拿大NTI公司研发的软件,专用于 计算飞机飞行时的结冰情况,从而验证飞机结冰时的飞行安全性,为完善飞机的防冰系统提供技术依据。该系统适用于各种飞机、旋翼机、喷气发动机、发动机吊 舱、探头、探测器等。防冰模拟系统涉及了飞行结冰中的五个主要方面:流场计算,小滴撞击计算,结冰计算,气动力衰减和防、除冰热传导载荷计算。下图是用FENSAP-ICE模拟的飞机结冰/防冰分析。

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5、安全救生系统

对于军用飞机紧急情况下的舱盖抛洒和座椅弹射过程评估,CFD计算已经成为必不可少的手段。对于弹射座椅的安全性不仅仅要考虑CFD计算,也要考虑到座椅的结构安全性评估,真实情况下应该考虑气动载荷和结构计算的耦合效果。下图是用F15飞机弹射座椅快速设计的ANSYS分析结果,以及用ANSYS STR模拟乘客紧急情况下安全性评估。

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