飞机座舱围护结构瞬态温度分布的数值计算

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1、第42卷第4期2010年8月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsV01．42No．4Aug．2010飞机座舱围护结构瞬态温度分布的数值计算张秋1蒋彦龙1佘阳梓1蔡玉飞1李楠2李革萍2辛旭东2(1．南京航空航天大学航空宇航学院，南京，210016；2．中国商用飞机有限公司上海飞机设计研究所，上海，200232)摘要：针对客机座舱围护结构的瞬态传热问题，论文以ARJ21—700型飞机为倒，通过对飞行包线内的环境条件、座舱围护

2、结构布置等内外部因素的分析，建立了相应的数学计算模型，并采用有限差分法进行温度场求解，获得了飞行包线内的飞机座舱围护结构各层温度随时问及飞行高度的变化情况。在此基础上，考察了材料层布置方式对座舱围护结构温度分布的影响，研究工作对于飞机座舱瞬态热栽荷的计算具有参考价值．关键词：飞机座舱；温度分布；数值计算中图分类号：TKl2文献标识码：A文章编号：1005—2615(2010)04—0466—06NumericalCalculationofTransientTemperatureDistributionofC

3、ivil—AircraftCabinZhangQiul，JiangYanlon91，SheYangzil，CaiYufeil，LiNan2，LiGepin92，XinXudon92(1．CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China；2．ShanghaiAircraftDesign＆ResearchInstitute，CommercialAircraftCorpora

4、tionofChina，Ltd．，Shanghai，200232，China)Abstract：ARJ21—700airplaneistakenasanexampletodiscussthetransientheattransferofcivil—aircraftcabin．Byanalyzingsomefactors，suchasflightenvironmentandcabinstructure，amathematicalmodeloftemperaturefieldisestablished．Andt

5、hetemperaturedistributionwhichchangeswithflightheightandtimeofthecabiniSobtainedusingafinitedifferencemethod．Onthebasis，theinfluenceofcabinmateriallayerarrangementonthetemperaturedistributionisdiscussed．Thisdevelopmentisusedfortransientheatloadcalculation．

6、Keywords：civil—aircraftcabin；temperaturedistribution；numericalcalculation飞机座舱热载荷的计算对于环境控制系统的设计和选择具有十分重要的意义，它包括稳态和瞬态计算两部分，其中稳态主要研究停机和巡航条件下座舱所需的制冷量或制热量，研究方法成熟简单；瞬态则主要围绕飞机在起飞、降落及地面快速冷却和加热等状态进行计算。在飞行过程中，由于飞机在不同飞行高度时经历的外界环境及飞行速度的变化，通过飞机座舱围护结构的传热量有较大改变，而且由蒙皮、绝热层

7、、空气夹层等组成的飞机围护结构的热容量引起的热滞效应十分显著，使得瞬态热载荷计算十分复杂。目前，飞机瞬态热载荷计算方法主要两种思路[1】：(1)座舱总的瞬时热载荷由初始稳态热载荷和瞬时热载荷增量两部分组成，解析求解难度较大，仅适用于座舱温度与座舱内表面传热系数保持常数的情况或环境控制系统制冷能力不变的情况；(2)结合飞机座舱内外环境条件，借助数值方法求得座舱围护结构的瞬态温度分布，进而获得瞬态热载荷，更具通用性，目前尚处于理论探索阶段。这种局面将十分不利于我国大型客机先进环境控制系统的研制。基于上述原因，本

8、文以ARJ21—700型飞机为例，对座舱瞬态热载荷计算方法的核心问题，即座舱围护结构的温度分布计收稿日期：2009—09—25；修订日期：2010—03—16作者简介：张秋，女，助理工程师，1985年7月生；蒋彦龙(联系人)，男，教授。博士生导师，E—mail：jiang—yanlong：@nu乩．edu．ca．第4期张秋．等：飞机座舱围护结构瞬态温度分布的数值计算467算进行研究。1飞机座舱围护结构传热分析1．