航空爆炸试验环境的设计研发

来兴胜 贾春遐

摘 要：本文从航空设备的类型组成原理现状等阐述了航空爆炸试验环境研发与研究 。

关键词：爆炸减压舱；真空泵；舱体；航空模拟环境；

中图分类号：V1 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-02-00-01

航空业的发展是一个国家综合实力和社会进步的重要标志。近几年来我国在民用航空领域和军事航空领域均取得了长足的发展。航空器的飞行安全，事故预防和灾难应急处置等方面的研究变得尤为重要。航空实验舱可通过创造不同的压力，温度环境及迅速减压过程，真实地模拟航空器在不同的高度所处的低压低温环境及航空器受损后失密状态，展开飞行员航空生理测试，装备试验及灾难应急处理研究有着重要而深远的意义。

系统设计要求

爆炸减压是航空领域一项重要的模拟实验，主要是模拟高空环境下飞机座舱突然失密狀态的真实过程，该实验对研究高空失密状态下飞行员的逃生自救及装备仪器的工作状态具有重要意义。

系统配置

1. 负压罐：最大模拟高度40000m，容积：80.38m3 1台2. 喉道：通径800mm，总长约10m，容积：5 m3 3. 低温储罐：最大预冷温度-56.6℃，容积：2m3 1台4 大孔径闸板阀 1套5 低温系统快开式电磁阀 1套6. 控制装置 1套7.抽气阀 1套

工作原理及过程

爆炸系统由爆炸减压舱与负压罐、调温系统、喉道和爆炸装置以及控制电动阀共同组成爆炸减压系统。

爆炸减压系统的模拟实验由以下几个步骤完成：

第一步：关闭快爆炸装置，启动真空泵对大容积的负压罐抽真空，达到实验所需的高度（负压罐最大模拟高度为40000米）

第二步：被试人员进入爆炸减压舱，就坐并固定好。开启负压抽气阀门，使爆炸减压舱内达到模拟飞机座舱的高度环境。

第三步：启动快开启爆炸装置，使内部电磁门立即开启，负压罐的强大真空环境快速抽吸爆炸减压舱内空气，使负压罐和爆炸减压舱内的压力环境瞬间达到平衡，实现实验所需的高度状态，同时开启低温空气阀门，让低温罐内预冷的低温空气吹向爆炸减压舱内，使被试人员真实地感受高空失密的真实状态。

第四步：开启进气阀门，向舱内补充空气，使舱内压力逐步增加，模拟高度不断降低直至到地面的过程。

3.蓄热量的计算

由于本系统试验温度变化极快，如果组成系统空间材料的质量大、比热高的话，将存在极大的蓄热量，会远远超过库内空气的热负荷。通过理论分析、计算可以知道，如果不对由钢板材料制成的维护结构进行保温，则温变过程引起的蓄热量极大，试验没办法进行，如果为此配置制冷供热机组，则代价高昂，为此必须考虑保温。以下举例说明即使在负压舱体内侧进行200 mm的聚胺脂泡沫保温层、进而不考虑舱体钢板蓄热、而只考虑舱内最内层使用1mm薄钢板材料进行保温层维护所带来的蓄热情况。

取压舱最内侧薄钢板厚1mm，则可算出钢材料表面积86.5 m2，总体积0.0865m3，总重量674kg。=0.0005<0.1M（其中，。，=45），由于在最初升空阶段即从0-1500米升空过程中降温速度最快，金属的热负荷最大，我们只考虑计算这一阶段的金属热负荷。将30℃的钢体放在9℃的环境内，经过75秒后它的中心点的温度的计算方法是：

将75秒当成一个或多个时间区段计算时采用下式计算每时段中心点温度：式中：是钢体两侧环境温度；是钢体的初始温度； 是经过一定时间后的钢体中心点的温度； 是降温时间；

如果将75秒的时间只做1段进行计算，最后计算得中心点的温度是22.9℃；

钢板在21℃温差下的总蓄热量为==674×0.47×21/75=88.7kW

按1时间段计算得到放热量为（30-22.9）/21*88.7=30kW。

综合取值，可取蓄热负荷30KW。

结束语：由此可知，低压舱内表面只要使用金属，蓄热量都很大，远远超过漏热量和空气冷负荷，为此，建议低压舱内表面使用有强度的非金属材料，如薄的硬泡沫塑料，则蓄热量会大幅下降，可以不考虑。如果考虑均匀降温情况下，在低温-50℃至-56.5℃计算出的蓄热负荷为2.8kW。

参考文献：

[1]高春锦，杨捷云，翟晓辉.高压氧医学基础与临床[M].北京：人民卫生出版社，2008：113-175.

[2]肖平田，易治，彭争荣，等.高压氧治疗学[M].北京：人民卫生出版社，2008：61-66.

[3]GB150-89， 钢制压力容器[S].