CN114486275A - 一种机载空气散热器冷边流量确定方法 - Google Patents

一种机载空气散热器冷边流量确定方法 Download PDF

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Abstract

本申请属于发动机测量技术领域，特别涉及一种机载空气散热器冷边流量确定方法。该方法包括步骤S1、根据散热器前端或散热器后端布置的多个压力传感器给出的测压值确定第一散热器冷边流量；步骤S2、根据散热器热边进出口的静压和静温及既定型号的散热器的流阻特性与散热特性，确定第二散热器冷边流量；步骤S3、基于所述第一散热器冷边流量及所述第二散热器冷边流量确定总散热器冷边流量。本申请结合了传统测试方法和多余度修正的理念，解决了空气散热器通风量机上测取的难题，为相关系统设计和验证提供可靠数据，结构简单，易于实现。

Description

一种机载空气散热器冷边流量确定方法
技术领域
本申请属于发动机测量技术领域，特别涉及一种机载空气散热器冷边流量确定方法。
背景技术
机载空气散热器在航空飞行器上广泛使用，按被冷却介质不同，有空气滑油散热器、空气燃油散热器、空气冷却液散热器等。空气散热器出厂性能测试的流量数据，通常都是采用在冷边上游通风管道直段测取的方法，但实际装机的空气散热器，不具备直管段测量的条件，进气总压和进气质量均与散热器布置位置、进气道设计构型和飞行状态等参数直接相关，能否通过需求量的空气流量，决定了散热器设计或选型的成败。而机上散热器流量的测量，因其较强的三维特性，以及机上空间限制等原因，飞行测试比较困难。
因此，希望有一种技术方案来克服上述困难，实现空气散热器冷边风量的机上测量。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请根据散热器流道的气流特性，设计了一种间接测量方法测取散热器通风量。
本申请机载空气散热器冷边流量确定方法，主要包括：
步骤S1、根据散热器前端或散热器后端布置的多个压力传感器给出的测压值确定第一散热器冷边流量；
步骤S2、根据散热器热边进出口的静压和静温及既定型号的散热器的流阻特性与散热特性，确定第二散热器冷边流量；
步骤S3、基于所述第一散热器冷边流量及所述第二散热器冷边流量确定总散热器冷边流量。
优选的是，步骤S1中，测压值确定第一散热器冷边流量包括：
步骤S11、获取飞机来流总温；
步骤S12、根据散热器前端入口截面布置的多个压力传感器获得的平均总压及平均静压；
步骤S13、根据所述飞机来流总温，入口截面的平均总压及平均静压确定所述第一散热器冷边流量。
优选的是，步骤S1中，测压值确定第一散热器冷边流量包括：
步骤S11、获取飞机来流总温；
步骤S12、根据散热器后端出口截面布置的多个压力传感器及温度传感器获得的平均总压、平均静压及平均静温；
步骤S13、根据所述飞机来流总温，出口截面的平均总压、平均静压及平均静温确定所述第一散热器冷边流量。
优选的是，其特征在于，压力传感器或者温度传感器通过测量耙固定在散热器前端入口截面或后端出口截面内，且在所述截面内均匀布置。
优选的是，步骤S2进一步包括：
步骤S21、测取散热器热边进出口的静压和静温；
步骤S22、根据既定型号的散热器的流阻特性及散热器热边进出口的静压差值，确定散热器热边的液体流量；
步骤S23、根据所述散热器热边的液体流量及既定型号的散热器的散热特性，确定散热曲线；
步骤S24、根据散热器热边进出口的静温差和热边流量确定换热量；
步骤S25、根据散热曲线确定所述换热量对应的冷边介质流量，作为所述第二散热器冷边流量。
优选的是，步骤S3中，确定总散热器冷边流量包括对所述第一散热器冷边流量及所述第二散热器冷边流量进行加权计算，其中，所述第一散热器冷边流量权值为：
当所述散热器前端或散热器后端布置的多个压力传感器给出的测压值的总压偏差低于平均总压的20％，所述第一散热器冷边流量权值为0.5，否则，所述第一散热器冷边流量权值为0。
优选的是，所述总压偏差包括总压标准偏差或者总压平均偏差中的一个，当压力传感器的数量小于5个时，所述总压偏差采用总压标准偏差计算，否则，所述总压偏差采用总压平均偏差计算。
本申请应用流体力学基本理论，结合飞机构型和机载散热器工作特性，在测试系统设计时，结合了传统测试方法和多余度修正的理念，解决了空气散热器通风量机上测取的难题，为相关系统设计和验证提供可靠数据，结构简单，易于实现，能够满足工程测量精度要求，工程可实施性强。
附图说明
图1为本申请机载空气散热器冷边流量确定方法一优选实施例的空气散热器安装示意图。
图2是本申请图1所示实施例的A-A剖结构示意图。
图3是本申请图1所示实施例的散热器流阻特性示意图。
图4是本申请图1所示实施例的散热器散热特性示意图。
其中，1-散热器进气唇口，2-五孔探针，3-散热器热边入口测点，4-散热器热边出口测点，5-复合温压测量耙，6-排气管道，7-散热器，8-入口多孔探针布置点。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
图1给出了本申请机载空气散热器冷边流量确定方法一优选实施例的空气散热器安装示意图，其中，散热器7安装在排气管道6内，排气管道6前端为散热器进气唇口1，且在排气管道6前端冷边入口布置五孔探针2或者在排气管道6后端冷边出口布置复合温压测量耙5来测量进口压力或出口压力、温度，散热器7还具有热边入口及热边出口，热边入口布置散热器热边入口测点3，热边出口布置散热器热边出口测点4，用于测量热边出入口的温度及压力。图2给出了A-A剖面的入口多孔探针布置点8位置示意图，B-B剖面的出口温压测点与入口多孔探针布置点8类似，不再展示。
基于上述结构，本申请提出一种机载空气散热器冷边流量确定方法，主要包括：
步骤S1、根据散热器前端或散热器后端布置的多个压力传感器给出的测压值确定第一散热器冷边流量；
步骤S2、根据散热器热边进出口的静压和静温及既定型号的散热器的流阻特性与散热特性，确定第二散热器冷边流量；
步骤S3、基于所述第一散热器冷边流量及所述第二散热器冷边流量确定总散热器冷边流量。
本实施例中，优选采用散热器前端布置的多个压力传感器给出的测压值确定第一散热器冷边流量，若前端A-A截面受机上布局限制无法实施时，可以根据出口截面(图1中B-B截面)形状布置的多个温压测量耙测取温度及压力，进而确定第一散热器冷边流量。具体如下：
在一些可选实施方式中，步骤S1中，测压值确定第一散热器冷边流量包括：
步骤S11、获取飞机来流总温；
步骤S12、根据散热器前端入口截面布置的多个压力传感器获得的平均总压及平均静压；
步骤S13、根据所述飞机来流总温，入口截面的平均总压及平均静压确定所述第一散热器冷边流量。
本实施例中，步骤S11通过飞机大气机数据或大气测温计获取飞机来流总温T0。
步骤S12中，根据入口截面(图1中A-A截面)形状布置的多个五孔探针，每一个五孔探针连接5个压力传感器，测取散热器入口截面多个测点的总压和静压，具体包括计算入口截面的平均总压Pt1、平均静压Ps1和各测点总压标准偏差σ1，如果测点数量小于5，则计算平均偏差代替标准偏差，之后根据T0、Pt1和Ps1，按气动力经典公式计算散热器冷边流量Qm1。
在一些可选实施方式中，步骤S1中，测压值确定第一散热器冷边流量包括：
步骤S11、获取飞机来流总温；
步骤S12、根据散热器后端出口截面布置的多个压力传感器及温度传感器获得的平均总压、平均静压及平均静温；
步骤S13、根据所述飞机来流总温，出口截面的平均总压、平均静压及平均静温确定所述第一散热器冷边流量。
本实施例中，根据出口截面(图1中B-B截面)形状布置的多个温压测量耙，每一个温压测量耙安装一个热电偶和两个压力传感器，测取散热器出口截面多个测点的总压、静压和静温。具体包括：首先，计算出口截面的平均总压Pt2、平均静压Ps2和平均静温Ts2；之后计算各测点总压标准偏差σ2，如果测点数量小于5，则计算平均偏差代替标准偏差；最后根据Pt2、Ps2和Ts2，按气动力经典公式计算散热器冷边流量Qm2。
在一些可选实施方式中，压力传感器或者温度传感器通过测量耙固定在散热器前端入口截面或后端出口截面内，且在所述截面内均匀布置。
本申请的压力传感器测压探针包括但不限于单孔探针或多孔探针形式。
在一些可选实施方式中，步骤S2进一步包括：
步骤S21、测取散热器热边进出口的静压P3、P4和静温T3、T4。
步骤S22、根据既定型号的散热器的流阻特性及散热器热边进出口的静压差值(P3、P4的差值Δp)，确定散热器热边的液体流量，如图3所示。
步骤S23、根据所述散热器热边的液体流量及既定型号的散热器的散热特性，确定散热曲线，具体的，根据散热器热边流量Qliquid，在图4中找到对应Qliquid的Qair-qheat曲线。
步骤S24、根据散热器热边进出口的静温确定换热量，具体的，根据T3和T4的测量值，查材料物性表，计算被测液体介质通过散热器后的换热量qheat。
步骤S25、根据散热曲线Qair-qheat确定所述换热量qheat对应的冷边介质流量Qair，作为所述第二散热器冷边流量。
本实施例中，对于既定型号的散热器，一般都完成了出厂性能测试试验，有完整的流阻特性(Δp-Qliquid)和散热特性(Qair-qheat)数据(或曲线)。
在一些可选实施方式中，步骤S3中，确定总散热器冷边流量包括对所述第一散热器冷边流量及所述第二散热器冷边流量进行加权计算，其中，所述第一散热器冷边流量权值为：
当所述散热器前端或散热器后端布置的多个压力传感器给出的测压值的总压偏差低于平均总压的20％，所述第一散热器冷边流量权值为0.5，否则，所述第一散热器冷边流量权值为0。
该实施例中，如果散热器入口截面各测点总压标准偏差σ1(或σ2)达到或大于平均总压的20％，则冷边散热通风量Q'm采用Qair，如果σ1小于平均总压的20％，则冷边散热通风量Q'm采用0.5·(Qair+Qm1)，需要说明的是，在没有条件获取Qair时，通风量Q'm直接采用Qm1(或Qm2)；同理，在没有条件获取Qm1或Qm2时，通风量Q'm直接采用Qair。
在一些可选实施方式中，所述总压偏差包括总压标准偏差或者总压平均偏差中的一个，当压力传感器的数量小于5个时，所述总压偏差采用总压标准偏差计算，否则，所述总压偏差采用总压平均偏差计算。
在某型飞机机上地面试验中，采用本申请的方法实现了滑油散热器冷边流量的测量，测得多个工况的散热器冷边通风量，与设计预期值相近，偏差不大于10％。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种机载空气散热器冷边流量确定方法，其特征在于，包括：
步骤S1、根据散热器前端或散热器后端布置的多个压力传感器给出的测压值确定第一散热器冷边流量；
步骤S2、根据散热器热边进出口的静压和静温及既定型号的散热器的流阻特性与散热特性，确定第二散热器冷边流量；
步骤S3、基于所述第一散热器冷边流量及所述第二散热器冷边流量确定总散热器冷边流量。
2.如权利要求1所述的机载空气散热器冷边流量确定方法，其特征在于，步骤S1中，测压值确定第一散热器冷边流量包括：
步骤S11、获取飞机来流总温；
步骤S12、根据散热器前端入口截面布置的多个压力传感器获得的平均总压及平均静压；
步骤S13、根据所述飞机来流总温，入口截面的平均总压及平均静压确定所述第一散热器冷边流量。
3.如权利要求1所述的机载空气散热器冷边流量确定方法，其特征在于，步骤S1中，测压值确定第一散热器冷边流量包括：
步骤S11、获取飞机来流总温；
步骤S12、根据散热器后端出口截面布置的多个压力传感器及温度传感器获得的平均总压、平均静压及平均静温；
步骤S13、根据所述飞机来流总温，出口截面的平均总压、平均静压及平均静温确定所述第一散热器冷边流量。
4.如权利要求2或3任一项所述的机载空气散热器冷边流量确定方法，其特征在于，压力传感器或者温度传感器通过测量耙固定在散热器前端入口截面或后端出口截面内，且在所述截面内均匀布置。
5.如权利要求4所述的机载空气散热器冷边流量确定方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：
步骤S21、测取散热器热边进出口的静压和静温；
步骤S22、根据既定型号的散热器的流阻特性及散热器热边进出口的静压差值，确定散热器热边的液体流量；
步骤S23、根据所述散热器热边的液体流量及既定型号的散热器的散热特性，确定散热曲线；
步骤S24、根据散热器热边进出口的静温差和热边流量确定换热量；
步骤S25、根据散热曲线确定所述换热量对应的冷边介质流量，作为所述第二散热器冷边流量。
6.如权利要求1所述的机载空气散热器冷边流量确定方法，其特征在于，步骤S3中，确定总散热器冷边流量包括对所述第一散热器冷边流量及所述第二散热器冷边流量进行加权计算，其中，所述第一散热器冷边流量权值为：
当所述散热器前端或散热器后端布置的多个压力传感器给出的测压值的总压偏差低于平均总压的20％，所述第一散热器冷边流量权值为0.5，否则，所述第一散热器冷边流量权值为0。
7.如权利要求6所述的机载空气散热器冷边流量确定方法，其特征在于，所述总压偏差包括总压标准偏差或者总压平均偏差中的一个，当压力传感器的数量小于5个时，所述总压偏差采用总压标准偏差计算，否则，所述总压偏差采用总压平均偏差计算。
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