[科普中国]-航空环境试验室

航空环境外界环境条件航空航天的基本概念与范围

航空航天是人类利用载人或不载人的飞行器在地球大气层中大气层外的外层空间活动的总称，其中大气层中的活动为航空，所使用的飞行器为航空飞行器，如飞机等;大气层外的活动为航天，所使用的飞行器为航天飞行器，如卫星等。大气层的外缘距地面的高度目前尚未完全确定，一般认为距地面90km~100 km是航空和航天范围的分界区域。

地球大气的分层由于地球引力的作用，包围着地球的大气粒子其分布是不均匀的。随着高度的升高，大气逐渐稀薄，加之太阳和宇宙射线的作用，其性质也发生了改变。

大气层自地表向上可划分为以下4部分。

对流层是最贴近地表的一层大气，其高度随地区、季节和昼夜等状态的变化而变化，从海平面向上，赤道地区一般为17~18km;中纬度地区为10~12km;两极地区夏季为8~9km，冬季比夏季低2~3km。对流层与人类和地球表面动植物的生活有最密切的关系。其主要特点是:随高度的增加，空气温度线形下降，其递减率大约为每千米6.5摄氏度，相当于每上升160m。

平流层通常指从对流层顶起上至60~80 km的高度。在这一范围内，水蒸汽含量极少，空气非常清洁干净，没有云雾和灰尘，空气透明度高，能见度好。

电离层通常距地面80~700km。电离层中空气极为稀薄，热量主要以辐射形式传播，气温有明显的变化。

外大气层又称为外逸层，由于在700 km以外的空间，大气极为稀薄，航天器在此空间范围内活动几乎没有阻力。实际上地表以上300 km以外的空间是航天器活动较多的空间。

机载设备环境试验项目的确定飞机舱内设备主要根据飞机的最高飞行高度和机载设备在机上的舱段，以及此舱内温度、压力是否控制等情况分成各种类别。主要有高、低温和低气压环境、温度急剧变化环境(飞机爬升)、湿热环境、振动环境、霉菌环境、机动过载和阵风过载的加速度环境、太阳辐射环境民用飞机主要分为座舱区、货舱区、设备附件舱、发动机机舱。

座舱区是飞行员工作和旅客乘坐的区域，是密封、增压、空调的，与其它区比较，安装在座舱区的设备有比较好的环境条件。因座舱是密封的，座舱内的设备一般不要求做噪声试验，也不用考虑砂尘的影响。

货舱区和设备附件舱则要看飞机的技术条件，是否是控温增压舱。

发动机舱：也有一些设备要装在发动机舱内，这是飞机上环境最为严酷的区域，不仅温度高、振动噪声大，还是爆炸性大气存在的区域。

飞机舱外设备指安装在飞机表面上的设备(指飞机的外蒙皮)不控制温度、压力等，完全是自然环境。主要有高、低温和低气压环境、温度急剧变化环境、湿热环境、振动环境、雨和喷水环境、砂尘环境、霉菌环境、盐雾环境、声振环境、机动过载和阵风过载的加速度环境、太阳辐射环境。因这些设备安装在飞机表面，直接受到气动力加热的影响，温度高，又因为安装在机翼、垂尾上，振动也很大，同时受到日晒、雨淋、盐雾、砂击的作用。1

航空电子系统动态模拟综合环境随着科学技术的飞速发展，当今的航空电子工业中使用了大量的新方法、新技术，航空电子设备的复杂程度和信息综合程度与以往相比有了很大的提高，这使得现代航空电子设备的设计、研制和维护日益依赖于先进的试验测试手段，但支持航空电子设备的研制与综合是一项有特殊要求的工作。航空电子设备处于实时运行状态时，其输入严格要求来自飞行平台、飞行环境和战场环境等大量的小同类型的信息。所以航空电子设备仿真/测试在航空电子设备的动态系统综合(DSI: Dynamic System Integration)仿真环境中进行。设计良好的DSI仿真环境，应贯穿于整个综合航电火控系统的生命周期，是航空电子设备开发、系统综合以及支持工程试飞和维护各个阶段所必须具备的工具和手段。

以美国为代表的技术先进国家，航空电子系统仿真/测试集成环境研究经历了以互联、交互和体系结构为研究重心的小同发展阶段，近年来以高层体系结构(HLA: High LevelArchitect) IEEE1516标准为基础，正在进行进一步的研究。

国内随着航空装备的加强，在航空电子系统仿真/测试集成环境方面形成了以某单位为代表的DSI仿真环境的体系结构。这种体系结构是在80年代末90年代初特定的技术和政治背景下由外国辅助构建的，随着国内新型号不同需求和仿真技术的快速进步暴露出了其体系结构的不足之处。

通过与传统航空电子系统仿真/测试环境相比较，李权等提出了一种新型分布式实时协同仿真环境（DRCSE）体系结构，并描述了利用DRCSE体系结构开发的航空电子系统动态系统综合（DSI）应用系统的原理和组成，其中重点介绍了实时网络技术的原理、组成、应用和时间延迟指标，最后展望了DRCSE体系结构的发展方向。2