直升机动力舱气动特性仿真及优化

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1、总第173期2012年第4期直升祝技术HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．173No．42012文章编号：1673—1220(2012)04-028-05直升机动力舱气动特性仿真及优化冯浩燕(中航工业直升机设计研究所，江西景德镇333001)摘要在全机建模的基础上仿真计算了直升机动力舱灭火系统典型平飞、悬停和爬升飞行状态的动力舱流量。计算结果可作为灭火系统验证试验的输入条件。动力舱优化设计可以通过改变通风I=1的位置和大小，然后用本全机建模的方法仿真计算评估舱内流量，通过反复迭代找到适合设计要求的方案。

2、关键词直升机；动力舱；灭火系统；流量计算中图分类号：V233．7+47文献标识码：ATheEmulationalCalculationoftheHelicopter7SNacelleandOptimizedMethodFENGHaoyan(ChineseHelicopterResearchandDevelopmentInstituteofAVIC，Jingdezhen333001，China)AbstractThispapersimulationcalculatedthenacelle’Srateofflowduring

3、hovering，climbingandlevelflight．ThiswasalsotomeetthefireextinguishingsystemrequireofSeaworthinessCertificate．Theresultscouldbeusedasfireextinguishingsystemverificationtestofinputconditions．TheHa—celle’Soptimizationdesignwasdonebychangingthesizeandlocationoftherea

4、lizationwiththismethodthecabinassessmentrateofflow，andfinallygottherightscheme．Keywordshelicopter；fireextinguishingsystem；CFD0引言直升机自身防火、灭火性能是直升机生存能力的重要指标之一。直升机发动机舱是防火、灭火的关键区域，发动机舱包含了发动机、大量管路、配线、附件和辅助装置等，空气通过不同位置的通风口进入动力舱后会产生非常紊乱的舱内流场，加上其中的易燃液体、高温环境和配线火源等条件，使得发动机舱

5、成为火灾的易发区，所以对发动机动力舱灭火环境的研究是十分有意义的。直升机适航取证中就包括动力舱防火、灭火性能验证，比如必须安装火警探测设备和灭火系统等。适航条例明确要求，为了验证动力舱防火墙和灭火系统等设备的有效性，必须通过真实的或模拟的飞行试验验证，在飞行中的临界气流条件下，在每一指定火区内喷射灭火剂能够熄灭该区的着火，并能够使灭火剂密度达到使火复燃的概率减至最小的密度收稿日期：2012一03—17作者简介：冯浩燕(1983一)，男，江西都昌人，大学，工程师，主要从事直升机气动载荷和气动设计方面的工作。2012年第4期

6、冯浩燕：直升机动力舱气动特性仿真及优化·29·标准。具体要求包括：首先要求动力舱内的气流流态足够紊乱使得气流能够带着灭火剂到达整个动力舱空间；其次动力舱气流流速要达到一个合适的值，带着灭火剂在要求的时间内以足够快的速度到达着火区域。l计算方法简介及验证为了简化计算，一般直升机动力舱内流计算只给出动力舱本身简化后的边界条件，比如只给出通风口的人流速度和出n压力边界条件，孤立计算动力舱的流量。为了更准确地模拟商升机动力舱出入口边界的情况，本仿真计算方法考虑了机身外型和旋翼下洗流的影响。计算模型采用包括机身外型全机的建模方式。

7、边界条件设置和动力舱单独内流计算也有明显的区别。凶为ECl75型机有某些状态的动力舱流量试飞测试值，所以计算ECl75型机的动力舱流量来验证陔方法的准确实用性。图1中的动力舱通风口hoell和hole2作为内流进口，采用内部面边界条件(interior)，这样就可以更真实地模拟飞行状态通风n的人流情况；图1中发动机排气口的边界条件设为质量人流(massflowinlet)，这样就可以自定义发动机的排气流量；图l中发动机排气口和排气【1整流罩之间的空间即为动力舱流动出口，但在全机计算中廊设为内部面边界条件(interior

8、)，通过这个面可以监测动力舱的流量情况。全机外部边界条件除了速度进口(velocity—inlet)和自由出流(outflow)基本边界外，计算域上卜．左右边界条件采用对称边界(symmetry)，对称边界可以明显降低计箅工作量并加快计算进度。动力舱工作过程中的流量与直升机飞行状态，环境空气密度、温度等有关。不同巡航