[科普中国]-气流试验室

简介

在民用飞机防火系统地面试验中，需要模拟飞机在正常飞行中舱内的气流特性，需要按照飞行中的流量值通过气流模拟系统进行有效仿真，为试验提供最接近飞行状态的气流环境。

气流模拟值的精度对民用飞机防火系统试验结果具有重要的影响，气流影响灭火剂的释放效果，直接影响试验测试的准确性。因此，气流模拟系统的准确性对试验结果具有重要的影响。为了保证试验结果的有效性和准确性，需要配备高精度的气流模拟系统。

气流模拟系统的方案权衡研究气路方案权衡研究对发动机舱、APU舱和货舱防火系统性能验证试验台提供气源，可以采用一台风机，也可以采用4台风机。当采用一台风机时，要求风机、电机、变频器的功率很大，对厂房和风机提出了极高的要求。由于发动机风扇舱、发动机核心舱、APU舱和货舱对气流需求不同，分配到每个试验舱的气流需要通过调节才能满足要求，而且气流之间也相互干扰，控制精度难以满足要求。当单独对发动机风扇舱、发动机核心舱、APU舱和货舱灭火系统性能验证试验提供气流时，由于单个舱的流量需求较小，使用大风机的风量调节就显得更加困难。因此，同时进行几个试验舱的试验时，满足精度要求的气流很难实现。

由于民用飞机防火系统试验室的各试验舱对气流的要求差别较大，如采用一台风机配上多管道、多阀门的方案，会使送风管路过于复杂，管路切换和控制难以实现，风机效率较低，流量控制精度不能保证。

经过权衡研究，确定采用四台风机分别对发动机核心舱、风扇舱、APU舱和货舱提供气源。保证各个试验舱的气流相对独立，控制准确，并可开展单个或多个试验舱的试验。

进气方案权衡研究目前，国内外气流模拟系统有“进气”、“引气”两种提供气源的方式。其中，进气方式是最简单而有效的一种提供气源的方式，比较符合飞机真实的气流分布情况。由于高压变频离心风机的出口压力高，足以克服管路系统的沿程损失，满足气流模拟要求。气流系统采用高精度的气体流量计检测气流流量，由PLC系统实现风机风量的精确控制，试验数据准确、可靠。根据工程经验，在相同气流流量情况下，引气方式的电能消耗约是吹风方式的6倍。可见，引气方式提供气源的气流模拟系统运行成本更高。由于民用飞机防火系统试验室配备的气流模拟系统的管路的阻力不大，可以选用满足要求的风机克服管路的阻力。

经过权衡研究，确定民用飞机防火系统试验室气流模拟系统采用“进气”的方式提供气源。

气流模拟系统的设计方案在发动机舱灭火系统功能及性能验证试验、APU舱灭火系统功能及性能验证试验和通用试验舱(通用试验舱包含前货舱和后货舱)灭火系统功能及性能验证试验中，必须对气流状态进行模拟，以保证试验数据真实、准确和有效。气流模拟系统是民用飞机防火系统试验不可缺少的配套试验设备。

气流模拟系统主要由PLC控制器、变频电机、风机、气体质量流量计及相应管路等部件组成。根据发动机舱、APU舱和通用试验舱的气流流量，首先对气流模拟系统的PLC控制系统设定相应的流量值，流量值设定完成后，启动风机产生气流，由高精度的涡街流量计测量气流流量。接下来，PLC控制器按照涡街流量计测量的流量值和设定流量对比，根据对比结果调节变频电机的频率，精确控制变频电机的输出频率，使风机变频运行，从而实现精确的流量控制。同时，通过管路与发动机舱、APU舱、通用试验舱进行连接，最终产生满足试验要求的气流流量。1