【摘要】：火災(zāi)是影響飛機動力艙安全的重要因素之一,艙內(nèi)火災(zāi)的抑制與消滅主要依靠飛機滅火系統(tǒng)完成,而氣體滅火系統(tǒng)由于所具備的清潔高效性,應(yīng)用最為成熟廣泛。氣體滅火系統(tǒng)有效性驗證主要是通過探測滅火劑艙內(nèi)的濃度分布實現(xiàn),飛機滅火劑濃度測量技術(shù)是飛機滅火系統(tǒng)設(shè)計與適航驗證的核心和關(guān)鍵,目前通過美國FAA適航認證的滅火劑濃度測量技術(shù)為基于壓差原理的滅火劑濃度測量技術(shù),它具有響應(yīng)快、濃度探測范圍寬、精度高的特點,然而由于技術(shù)壁壘的存在,缺乏對壓差法濃度測量技術(shù)原理深入探究。本文將從理論分析出發(fā),研發(fā)滅火劑濃度測量設(shè)備,并研究濃度測量過程中的重要影響因素,從而對壓差法濃度測量技術(shù)較為全面的研究分析,為基于壓差原理的滅火劑濃度測量設(shè)備研發(fā)提供技術(shù)支撐。論文的主要研究內(nèi)容包括以下方面:建立了壓差法滅火劑濃度測量技術(shù)理論模型,揭示了壓差法濃度測量技術(shù)的探測機理�；谇叭搜芯�,推導(dǎo)建立了壓差法物理模型,明確了模型中參數(shù)的物理意義,深入分析了溫度參數(shù)、氣體參數(shù)以及幾何參數(shù)對測量性能的影響。溫度波動的相對變化△T/T是壓差波動的相對變化△Pd/Pd的兩倍,提升溫度對降低壓差波動作用較小,降低溫度波動是提高設(shè)備穩(wěn)定性最有效方式;氣體參數(shù)決定了壓差隨濃度變化的趨勢,溫度及幾何參數(shù)只是起到放大作用;幾何參數(shù)項的增大可增大壓差并提高設(shè)備靈敏度,結(jié)合溫度及氣體參數(shù)項的研究,給出了幾何參數(shù)項中各幾何尺寸的取值范圍,闡明了壓差法濃度測量設(shè)備研發(fā)思路。研發(fā)了壓差法滅火劑濃度測量設(shè)備,驗證了理論模型的正確性,分析了測量設(shè)備傳感特性。氣體粘度的修正后,實驗數(shù)據(jù)與理論值吻合,驗證了壓差法理論模型的正確性;同時,鑒于實際應(yīng)用中準(zhǔn)確的氣體物性參數(shù)難以獲得,文中建立了壓差法的擬合模型實現(xiàn)對測量設(shè)備標(biāo)定。分析了所研制測量設(shè)備的精度、穩(wěn)定性、靈敏度以及響應(yīng)/恢復(fù)時間。隨著濃度的升高,靈敏度降低,精度降低;測量設(shè)備具備穩(wěn)定性高、重復(fù)性好的特點,測量設(shè)備絕對誤差不超過0.3%(0-30%),1%(30-100%),響應(yīng)/恢復(fù)時間最低可小于0.1s,低濃度區(qū)域精度以及響應(yīng)時間高于FAA公開報道的設(shè)備參數(shù)。研究分析了壓差法濃度測量過程中重要影響因素。分析了測量設(shè)備限流結(jié)構(gòu)喉口尺寸、采樣尺寸以及溫度和濕度對探測技術(shù)的影響。探測過程中滅火劑在測量設(shè)備中的流動過程分析,建立了遲滯時間模型,揭示了響應(yīng)/恢復(fù)時間的變化規(guī)律,同一幾何尺寸下恢復(fù)時間要長于響應(yīng)時間,響應(yīng)/恢復(fù)時間隨著濃度升高而升高,響應(yīng)/恢復(fù)時間隨著限流結(jié)構(gòu)喉口直徑的增大以及采樣管長度和內(nèi)直徑的減小而減小,響應(yīng)/恢復(fù)時間最低可小于0.1s;溫度對低濃度區(qū)域響應(yīng)的影響是線性的,而高濃度區(qū)域為非線性的;濕度對測量設(shè)備響應(yīng)值的影響很小。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V244.12
【圖文】：

分布的發(fā)動機組件區(qū)、會稀釋滅火劑濃度的空氣流動區(qū)、熱空氣管附近區(qū)域以及逡逑發(fā)動機艙中位置較低區(qū)域，該區(qū)域容易聚集易燃物。其中在初步調(diào)查滅火劑濃度逡逑的總體分布時，可以采用圖１．１任意一種，之后再根據(jù)全局的調(diào)查結(jié)果確定進一逡逑步探測的位置，或者滅火劑噴嘴是否需要調(diào)整位置。初步調(diào)查的兩種布置方式如逡逑下。逡逑ａ）

逡逑圖１．１初期實驗探測點位置布局圖逡逑１２路通道采樣管的尺寸應(yīng)保持長度一致，首先確定最長采樣通道的長度，逡逑其他通道采樣管長度要與之一致，這樣才可以確保從采樣點到分析儀氣體流動的逡逑延遲時間相同，保證各個探測點濃度為同時測量的。此外，采樣管卷曲放置時需逡逑保證足夠直徑以降低管路損失。采氣端應(yīng)保持清潔，在實驗之前需要對所有采樣逡逑管線采用高壓空氣或氮氣清潔，而且在整個實驗過程中要不斷的觀察開口采氣端逡逑的位置和清潔度，以防止有污染物進入管道，造成濃度測量裝置內(nèi)部元件阻塞造逡逑成設(shè)備的損壞。另外，采樣通道的采氣端應(yīng)垂直于當(dāng)?shù)乜諝饬鲃臃较�，且采氣端逡逑不�?yīng)固定于噴嘴附近位置

＼Ｖ邐／—＾真空軟管（３根》逡逑a傻奐鍬跡甲婕騷D印件機鍵盤逡逑圖１．２ＨａｌｏｎｙｚｅｒＩＩ氣體分析儀［５０］逡逑表１．邋３中給出了基于壓差法的滅火劑濃度測量設(shè)備隨時間的發(fā)展變化。逡逑表１．３滅火劑濃度測量設(shè)備的發(fā)展變化逡逑美國空邋Ｎｅｗ邋和邋Ｈｏｕｇｈ邋Ｄｅｍａｒｅｅ邋Ｃｈａｍｂｅｒｌａｉｎ邋Ｗｉｌｌｉａｍ逡逑軍邋Ｍｉｄｄｌｅｓｗｏｒｔｈ邐和邐Ｍｅｓｅｒｖｅ邋和逡逑Ｄｉｅｒｄｏｒｆ邐Ｄｕａｎｅ逡逑型號邐Ｍｏｄｅｌ邋ＧＡ－１邋Ｍｏｄｅｌ邋Ｍｏｄｅｌ邋Ｍｏｄｅｌ邋ＧＡ－邋Ｈａｌｏｎｙｚｅｒ逡逑ＧＡ－２Ａ邋ＧＡ－２Ａ邐２Ａ邐（１９８８ａ）逡逑時間邐１９４７邐１９５３邐１９５９邐１９５９邐１９７０邐１９９５逡逑操作溫度邐３７．８邐未知邐１］６°Ｃ邐１２１．１°Ｃ邐１２１．１°Ｃ邐未知逡逑探測通道邐１８路邋１２路邋１２路邐１２路邐１２路逡逑響應(yīng)時間邐０．１ｓ邐０．２５ｓ逡逑（Ｃ0２）邐（ＣＢｒＦ３）逡逑是否可飛邋否邐是是是邐是邐是逡逑行實驗邐逡逑國內(nèi)由于航空事業(yè)起步較晚，飛機防火領(lǐng)域處于剛剛起步階段，針對壓差法逡逑的滅火劑濃度測量設(shè)備的研究較少，處于探索階段，國內(nèi)學(xué)者趙蘭明、趙建華以逡逑及宋志兵等人研究了壓差法濃度測量技術(shù)，但由于壓差法理論不明確，采用的探逡逑測理論也不同，學(xué)者趙蘭明［５２］基于氣體粘度變化引起壓差不同的原理對ｃｏ２氣逡逑體濃度進行了測量，可實現(xiàn)全濃度范圍的Ｃ０２進行探測，測量誤差小于２％ＦＳ。逡逑但是與ＦＡＡ的方法不同，他是在定流量情況下通過氣體組分粘度的變化實現(xiàn)對逡逑氣體濃度的測量

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本文編號：2765950