地面停放飞机局部温度环境研究

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1、航空学报ActaAerOnauticaetAstrOnauticaSinicaFeb．252015VoI．36No．2538-547ISSN1000．6893CN11—1929／Vhttp：∥hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cnDoI：10．7527／S1000一6893．2014．0088地面停放飞机局部温度环境研究张腾1，何宇廷1’*，李昌范1，张海威2，侯波11．空军工程大学航空航天工程学院，西安7100382．宇航动力学国家重点实验室，西安710043摘要：确定地

2、面停放飞机局部温度环境的变化规律是编制飞机结构局部环境谱和解决传感器“温漂”问题的关键工作。为此，开展了地面停放飞机局部温度实测工作，对不同舱室的温度变化规律进行了分析；基于模糊聚类的方法，根据局部温度的差异将飞机舱室划分为3类；选取结构系数和日照系数为关键参数，研究了环境温度对局部温度的影响规律；以百叶箱温度为自变量，建立了飞机局部温度模型；并通过统计方法确定了3类舱室温度模型关键参数的取值范围。研究结果表明：同一密闭状态下的不同飞机舱室可以有较大的温度差异；影响舱室温度的主要因素有日照、降雨以及

3、舱室的结构形式和位置；实测温度与模型预测温度的对比证实了模型具有较高的精度。关键词：飞机结构；温度环境；局部环境；温漂；温度模型中图分类号：V216．5文献标识码：A文章编号：1000一6893(2015)02一0538—10军用飞机在服役期间超过90％的时间处于地面停放状态[1]，且飞机大部分承力结构(如大梁、隔框、壁板、桁条等)和橡胶件等位于飞机内部，受到飞机舱室局部环境的直接影响而发生腐蚀或老化。所以，深入研究地面停放飞机结构局部环境的变化规律，确定局部环境与外部环境的关系，对研究飞机结构遭受

4、的腐蚀环境历程和编制飞机结构局部环境谱具有重要意义[2]。此外，如果对飞机进行结构健康监控，主要是在内部结构布置传感器，它们的输出信号会受到温度的明显影响，存在“温漂”[3]。现有解决传感器“温漂”问题的工程手段主要是通过补偿件进行信号的修正[4]，但是，补偿件与众多传感器所处的局部温度环境各不相同，没有它们所处的局部环境温度关系就无法建立它们的信号补偿关系。因此，探明飞机局部环境间的温度关系对保证传感器的测量精度、减小虚警率具有重要意义。随着工程实践的不断深入，人们认识到开展实际服役环境的研究是飞

5、机结构定寿和延寿的基础性工作，对保证飞机结构的使用安全与使用经济性具有重要意义[5]。文献[6]～文献[11]研究了温度对腐蚀损伤的影响，并指出环境温度是影响腐蚀速率的重要因素。陈跃良等口21胡指出了编制局部环境谱的重要性。张福泽[1}16]提出了根据季节与时间的差别分级编制腐蚀温度谱的方法。陈群志等[173通过气象数据统计平均值给出了编制局部环境谱的工程方法。张栋[1印实测了地面停放飞机油箱舱的温度变化历程并给出了热环境的当量化方法。金平等[1“20]对飞机局部温度、湿度环境开展了研究，根据温度、

6、湿度数据将收稿日期：2014-03-12；退修日期：2014-04-09；录用日期：2014-05．05；网络出版时间：2014．06．0620：03网络出版地址：www．cnki．net／kcms／detail／10．7527／S1000．6893．2014．0088．htmI基金项目：国家自然科学基金(51201182，51475470)；陕西省自然科学基金(2014JQ7256)*通讯作者．Tel．：029-84787082E．mail=hyt666@tom．com朝用格武lZhangT，He

7、YT．LicF．etaI．Researchonloca

8、lem。e怕tureenvIr饼lm∞tofgr伽nd口a出ingaircrantJ]÷ActaAeronamicaelAstronauticaSlnIca，2015．36(2)t538．547．张骚，句字廷。李昌范．等．地面停放飞机局部温度环境研究C∞i航空学报．2015．36(2)：538．547．张腾等：地面停放飞机局部温度环境研究舱室划分为开式、半开式、封闭式3种类型，并建立了回归模型。而对于飞机局部环境谱或局部温度的研究，在国外已公开

9、的文献资料中较为少见。上述研究工作为飞机结构的寿命预测与寿命管理做出了重要的贡献。本文在上述工作的基础上，对飞机结构的舱室进行了细分，开展了15个测点一年的温度实测工作，并对不同舱室的温度变化规律进行了分析；通过选取关键影响参数并探明其对局部温度的影响特征，建立了舱室的局部温度模型，并给出了不同类别舱室的模型系数选取范围；通过实测温度数据与模型预测的数据对比进行了模型检验。Notesl—Inlet：2—Cockplt：3．一Kemsenetank．4-一Engmein