某型机风挡加温系统控制规律的数值模拟

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1、第５卷第４期航空工程进展Vol畅５No畅４２０１４年１１月ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGNov．２０１４文章编号：１６７４‐８１９０（２０１４）０４‐５０９‐０６某型机风挡加温系统控制规律的数值模拟林丽，马庆林，常红亮（中国航空工业集团公司第一飞机设计研究院，西安７１００８９）摘要：风挡电加温系统的控制规律是系统设计的重要部分。采用有限容积法模拟某型机风挡加温系统的控制规律，计算飞行包线下的温度和电加热功率的瞬时变化情况，分析在不同的天气条件下温度和加热功率瞬

2、态变化的差异，得到实际情况下系统的工作规律。结果表明：由于玻璃具有热惯性，系统加温达到稳定状态后，基本上在较低的功率水平工作；外表面和导热膜的温度受外界环境影响较大，内表面的温度在加热过程中总体呈现增加趋势；设计时控制规律还可不断优化，以使系统具有更好的加热效率。该研究结果可为风挡加温系统的设计提供参考。关键词：风挡；电加温；控制规律；数值模拟；有限容积法中图分类号：V２４４．１文献标识码：ANumericalSimulationofControlLawofanAircraftWindshieldHeatingSy

3、stemLinLi，MaQinglin，ChangHongliang（TheFirstAircraftInstitute，AviationIndustryCorporationofChina，Xi’an７１００８９，China）Abstract：Thecontrollawistheimportantpartofthewindshieldheatingsystemdesign．Thecontrollawissim‐ulatedbyfinitevolumemethod．Theinfluenceoftheclimateo

4、nthesystemisanalyzedbysimulatingthecontrolrulesunderthewholeflightenvelop．Theworkrulesofsystemintheactualsituationareobtained．Thefinalre‐sultsdemonstratethatsystemoperatesatthelowerpowerwhenitisstablebecauseofthethermalinertia．Theenvironmenthasagreatinfluenceo

5、nthetemperatureofoutersurfaceandheatconductingfilm．Thetempera‐tureoftheinnersurfaceincreaseswhensystemisworking．Thecontrollawcanbeoptimizedtoincreasethesys‐temheatingefficiency．Itcanbeprovidedasareferencetothedesignforthewindshieldheatingsystem．Keywords：windsh

6、ield；electricheating；controllaw；numericalsimulation；finitevolumemethod机在设计阶段应当充分考虑风挡玻璃过热问题，尽0引言量避免出现风挡玻璃炸裂现象。为了使风挡玻璃达到系统设计的温度要求，防止玻璃在大加热功率在飞行过程中，飞机的风挡会结冰、结雾或结的作用下，短时间内温度骤升，产生的热应力对玻霜。为了给飞行员提供清晰视野以保证飞行安全，在飞机上会设置风挡加温系统［１］。目前在运输机璃的寿命不利，必须合理控制风挡电加温系统。上使用最多的是电热式风挡加温

7、系统。中国民航自２０世纪５０年代以来，各国学者对风挡传热［５］［６］每月都有不同机型的风挡玻璃出现炸裂现象的报机理做了广泛深入的研究。熊贤鹏等、常士楠［２‐４］研究了热气除雾系统的稳态和瞬态传热机理，并建告，导致更换风挡玻璃比较频繁，炸裂一般是玻［７］璃过热或其他外部机械损伤造成的。这就要求飞立了风挡结雾的评定原则。裘燮纲等、K．J．De‐［８］witt等采用数值计算方法模拟了电加热多层壁［９］收稿日期：２０１４‐０４‐１５；修回日期：２０１４‐０６‐０５的温度分布。董素艳通过计算流体力学仿真手通信作者：林丽，li

8、nli０１００５１０１＠１６３．com段对客车的热气除霜系统进行模拟，得到挡风玻璃５１０航空工程进展第５卷附近气流速度、温度参数的分布。SubrataRoy与加温目标值之间的差距及温度变化率，修正加热［１０］等研究了雷诺数和喷气撞击角度对局部努赛尔占空比，使风挡玻璃达到防冰防雾的温度要求，减数、平均努赛尔数和湍流强度的影响，在恒定吹风少对风挡玻璃加温的强烈冲