舱门通风口(盖)的设计(终版)-黄百千

舱门通风口（盖）设计作者单位:中航沈飞工程研究所作者姓名:黄百千2010年05月12日飞机舱门通风口（盖）设计作者：黄百千作者简介：工程研究所、男、飞机设计、助理工程师、联系电话：[phone]摘要：本文的目的是根据适航要求，通过计算分析得到舱门通风口（盖）的最小面积以及在一定的规则的几何外形下通风口盖的最小打开角度。关键词：危险门通风口增压保护残余压差1前言飞机登机门、服务门、货舱门通常按危险门来设计，飞行中舱门打开会导致危险的舱门称作危险门。对于危险门必须有一定的措施来防止有可能会出现的危险：闩系统、锁系统、指示系统和增压保护措施，其中的通风口盖就是设计用作增压保护的。本文将讨论作为增压保护措施的通风口盖的设计面积及其设计打开角度。2通风口（盖）设计2.1通风口介绍2.1.1通风口常见形式通风口一般是规则的几何形状，长方形、圆形等，如图1所示某型号飞机舱门的通风口盖形状：2.1.2通风口作用根据适航条例中可知，通风口是一种增压保护措施。按要求，在一个门到另一个门不完全关闭上闩或不完全锁上时，跨跃门测量的剩余压力差（机舱内外压差），在最恶劣情况下压力从增压系统注入，试验显示要等于或小于0.125磅/英寸。一般起飞后几分钟飞到2000米左右未达到巡航高度之前开始增压。如果舱门不完全关闭上闩或不完全锁时，通风口就不会关闭；从空调系统开始增压，这时候通风口就会起到作用，机舱内压强最多比机舱外压强最大高0.125磅/英寸，达不到需要的舱内压强，从而提示驾驶员迅速做出反应。通风口盖航向向前图1货舱门/服务门（从外侧看）2.1.3通风口适航要求FAR25.831:在正常操作情况和任何系统发生可能的失效而对通风产生有害影响条件下，通风系统都必须能提供足够量的未被污染的空气，使得机组成员不致过度疲劳和不适来完成其职责。通常情况下通风系统至少应能向每一乘员提供每分钟250克（0.55磅）的新鲜空气。2.2通风口（盖）计算2.2.1涉及公式及单位换算①理想气体方程：RTpp—压强，单位为Pa—气体密度，单位为PaT—环境温度，单位为℉R—气体常数（对空气，R=287.053J/kg·K）②伯努利方程：总压=静压+动压2102PPV静③连续方程常数111111SVSVVSV—流体速度，单位为m/sS—流体截面面积，单位为2m④单位换算：1PSI（磅/英寸）=6.894757Kpa（千帕）1pa=1N/2m1in=25.4mm2.2.2通风口面积计算2.2.2.1已知条件(某型号飞机技术要求)：a.内外压差：0.125PSI(适航要求为小于0.5PSI)；b.温度：70℉；c.空调系统流量：150lb/min（某型号飞机数值）d.降落高度：海平面2.2.2.2计算通风口最小面积飞机门上的通风口其中一个作用就是向外通风泄压，飞机内部空调作为进气源向飞机内部输入空气，通风口的出气量应该与空调的进气量平衡。由伯努利方程可知：210020.125PPV⑴其中0P为外部大气压，标准大气压为101325Pa3=1.225Kg/m由⑴可得：0.125×6.894757×1000=0.5×1.225×2V得出：V=37.5m/s⑵根据适航条例FAR25.831得出空调每秒钟的进气量以及某型号飞机空调系统流量规定可知，其每秒钟进气量进Q=150/60lb=2.5lb=2.5×0.453kg=1.1325kg⑶根据气体连续方程可得：CVS流量⑷根据气体的粘性，以及气体在通风口处的气流变化，取流量系数为C=0.7由⑶和⑷可得：0.7×1.225×37.5×minS=1.1325得出minS≈0.035219㎡≈54.52in⑸2.2.3通风口盖打开角度计算2.2.3.1通风口出气的三面以图2、3为例，显示某型号飞机服务门通风口盖的打开角度baB面C面A面完全打开位置完全关闭位置航向向前图2通风口盖完全打开、完全开关位置从图2中我们可以简化其3个面为两个等腰三角形和一个长方形，如图3所示，3个面的面积AS、BS、CS。AS=BS=2sin22cos21minminaaCS=2sin2minab图3简化的A面/B面/C面2.2.3.1通风口盖最小打开角度常用通风口的形状为长方形，实际中某型号通风口盖航向方向长度为b=6in,则另一边长为a=9in,在最小面积下，最小打开角度为min,AS+BS+CS=minS⑹由⑸和⑹及图3可得：5.542sin22sin22cos212minminminabaa5.542sin1082sin2cos162minminmin解方程可得：min≈18.5°考虑机构间隙以及制造、装配公差，将打开角度修正为：b2sin2minaa修正=20°3结论按照适航要求来设计，对于危险门所需要的通风口，其通风口最小面积为54.52in，在最小面积前提下的最小打开角度为20°。4参考文献：中国适航条例美国适航条例加拿大适航条例