民用飛機(jī)空氣管理系統(tǒng)臺架試驗用傳感器的布局與選型考慮

段春　李德慶

【摘 要】空氣管理系統(tǒng)是為民用飛機(jī)艙內(nèi)乘客提供生命保障和舒適環(huán)境的關(guān)鍵系統(tǒng)，有必要進(jìn)行臺架試驗來對系統(tǒng)的各項功能和性能進(jìn)行試驗驗證。臺架試驗中通過監(jiān)測各個物理參數(shù)來驗證系統(tǒng)對溫度、壓力、流量等參數(shù)的調(diào)節(jié)能力，諸多的物理參數(shù)需要通過不同類型的傳感器來實現(xiàn)原始感測，以滿足試驗的測試需求，本文重點對空氣管理系統(tǒng)臺架試驗用傳感器的布局和選型進(jìn)行了論述，具有實踐指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】民用飛機(jī)；空氣管理系統(tǒng)；臺架試驗；傳感器

0 前言

空氣管理系統(tǒng)是民用飛機(jī)重要的機(jī)載系統(tǒng)之一。以飛機(jī)在大氣平流層內(nèi)巡航為例，11000米高空的大氣壓力約為22.7kPa、溫度約為-56.5℃，并且空氣稀薄、臭氧濃度上升，人體若暴露于這樣的環(huán)境，很快便會死亡。因此空氣管理系統(tǒng)首先要為艙內(nèi)乘客提供生命安全保障；其次，民用飛機(jī)用于商載用途必須面對市場同類產(chǎn)品的競爭，其空氣管理系統(tǒng)必須為乘客提供舒適的艙內(nèi)大氣環(huán)境。對于150～200座級的民用飛機(jī)，空氣管理系統(tǒng)的普遍方案均是從發(fā)動機(jī)引出空氣，通過制冷、壓力調(diào)節(jié)等系統(tǒng)，為飛機(jī)各用氣區(qū)域供給合適的空氣。

空氣管理系統(tǒng)的臺架試驗必不可少，是驗證系統(tǒng)功能和性能的重要手段之一。臺架試驗作為研發(fā)試驗，可以在試驗室試驗中及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，為系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)；通過臺架試驗可以驗證系統(tǒng)各項指標(biāo)是否達(dá)到方案設(shè)計要求；臺架試驗的另一個作用是實現(xiàn)故障復(fù)現(xiàn)，可以將在機(jī)上地面試驗或試飛試驗中發(fā)現(xiàn)的問題在試驗臺上進(jìn)行故障復(fù)現(xiàn)，以幫助查找問題的根源所在。

為保證臺架試驗獲得準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的測量、采集顯得尤為重要；而傳感器作為檢測不同物理參數(shù)的源頭，其作用不言而喻。傳感器的布局和選型需遵循科學(xué)合理的原則，需要經(jīng)過多方面充分的分析和考慮，以確保臺架試驗的有效性。

1 傳感器的布局

空氣管理系統(tǒng)包括氣源系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、空氣分配系統(tǒng)、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)，試驗臺架包括從氣源系統(tǒng)到空氣輸送末端的所有管路和設(shè)備，不模擬飛機(jī)增壓艙段，傳感器分布在各管路設(shè)備上。

傳感器的布局需遵循科學(xué)合理、具有可實現(xiàn)性的原則。臺架試驗是通過實測值和理論設(shè)計值對比，來實現(xiàn)系統(tǒng)的功能和性能驗證。理想狀態(tài)下，希望布置盡可能多的傳感器來獲得實測值；但實際情況是，空氣管理系統(tǒng)設(shè)備作為機(jī)載設(shè)備，受限于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的空間和重量要求，在很多地方做了特殊設(shè)計，許多希望加裝傳感器的地方并不具備安裝條件。在這樣的情況下，傳感器的布局原則就變成了在條件允許的情況下，盡量多布置。下面是以空氣分配系統(tǒng)（圖1）為例，在綜合考慮測試需求和安裝條件后，做出的傳感器安裝布局原理圖。

在試驗臺架上選擇傳感器加裝位置時，需考慮以下因素：

1）在冷熱氣流混合未充分的地方不易布置溫度傳感器，否則測試數(shù)據(jù)不具代表性；

2）在管路彎曲的地方不易布置壓力傳感器，否則會使測得值遠(yuǎn)離真實需要值；

3）在有活門的管路，流量傳感器宜布置在活門上游，因為活門的作動會影響下游的流場；

4）布置流量傳感器時需考慮流量計對前后直管段的要求；

5）在測試點布置傳感器，應(yīng)避免加裝的傳感器對測試目標(biāo)造成影響，如無法避免，應(yīng)將影響降至最低。

如果沒有在正確的位置加裝傳感器，試驗中諸多問題便會接踵而至，輕則導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)失效，進(jìn)而試驗無效、影響試驗進(jìn)度；重則，由于錯誤的傳感器布局造成設(shè)備原有的強度降低，在試驗中發(fā)生事故造成重大損失。

2 傳感器的選型

根據(jù)圖1所示原理圖，試驗中需要測試的物理參數(shù)主要是溫度、壓力和流量，下面分別介紹對這幾類傳感器的選型考慮。

2.1 選型原則

鑒于傳感器是加裝到試驗室內(nèi)的試驗臺架上，而非飛機(jī)上，減少了對設(shè)備的空間和重量限制，所以傳感器的重量和體積對選型影響較小；而精度、響應(yīng)時間、量程和適用環(huán)境直接影響傳感器是否滿足測試需求，是需要著重考慮的因素；更重要的一點是所選擇的傳感器加裝到試驗臺架上不能影響系統(tǒng)原有的構(gòu)型，當(dāng)影響無法避免時，應(yīng)選擇合適的類型使其對系統(tǒng)的影響降至最低。

2.2 溫度傳感器的選型

溫度傳感器主要選擇鎧裝K型熱電偶和鎧裝Pt100鉑熱電阻兩種類型，鎧裝形式是為了滿足強度需求。熱電偶反應(yīng)快、量程范圍寬，主要用于氣源系統(tǒng)；熱電阻線性度好、精度高，主要用于余下場合。

2.3 壓力傳感器的選型

壓力傳感器的選型也分兩類。一種體積小、頻率響應(yīng)高（達(dá)5kHz），適用于壓力變化快、需要測試系統(tǒng)動態(tài)特性的場合；另一種體積大、長期穩(wěn)定性好、精度高，適用于壓力相對穩(wěn)定、對安裝空間無限制的場合。

2.4 流量傳感器的選型

臺架試驗的流量測量需要的是質(zhì)量流量值而非體積流量值。因為，在正常情況下，人體需要的新鮮空氣量為每分鐘0.7～0.9kg，而在0～30km的高度范圍內(nèi)，大氣化學(xué)成分的比例基本穩(wěn)定不變。所以在判斷系統(tǒng)流量控制和分配是否滿足要求時，需要測量的是空氣的質(zhì)量流量，而非體積流量。

目前市場上可以實現(xiàn)質(zhì)量流量測量的傳感器形式多種多樣，有采用直接測量法的流量計，如科氏力質(zhì)量流量計、熱式質(zhì)量流量計；有采用間接測量法的流量計，如孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、皮托管及均速管流量計等。試驗臺本身有許多限制條件，不是所有流量計都適用于空氣管理系統(tǒng)試驗臺，需要考慮多方面的因素。

加裝的流量計引入的壓力損失應(yīng)盡量小、對流速、流場的影響盡量少，否則會影響原有的流量分配；流量計對直管段的要求應(yīng)盡量低，因為試驗臺上管路的直管段并不理想；流量計不能對振動和游離水敏感，因為試驗臺本身可能存在振動和游離水；流量計需安裝拆卸方便、易于維護(hù)，需要替換掉原有管路的流量計不適合用于本試驗臺。

在綜合考慮各類流量計的特點、適用范圍和試驗臺的限制之后，選擇均速管來進(jìn)行流量測量是最合適的方案，其安裝方便、引入壓力損失小同時滿足測量范圍和精度要求。

選定流量計類型后，在具體的安裝使用地點，仍然有許多需要注意的地方。每個流量計都必須根據(jù)使用點的溫度、壓力、流量、管徑、壁厚等因素進(jìn)行科學(xué)的計算，然后對流量計進(jìn)行正確的選型，否則測量仍然會出現(xiàn)額外誤差。

3 結(jié)語

民用飛機(jī)空氣管理系統(tǒng)的臺架試驗必不可少，試驗臺傳感系統(tǒng)的合理布局和正確選擇是臺架試驗有效性的基本保障。本文針對空氣管理系統(tǒng)試驗臺架的特點，在充分了解試驗測試需求和市場調(diào)研的基礎(chǔ)上，對傳感器的布局和選型考慮進(jìn)行了的論述，整個傳感系統(tǒng)滿足試驗測試需求，具有很強的實踐操作指導(dǎo)意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]壽榮中，何慧姍.飛行器環(huán)境控制[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

[2]朱春玲.飛行器環(huán)境控制與安全救生[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

[3]黃德先，王京春，金以慧.過程控制系統(tǒng)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[4]紀(jì)綱.流量測量儀表應(yīng)用技巧[M].2版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[5]程立嘉，程曉忠，左彥聲.大型客機(jī)空氣管理系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].航空科學(xué)技術(shù)，2008（3）：7-8.

[責(zé)任編輯：曹明明]

【摘 要】空氣管理系統(tǒng)是為民用飛機(jī)艙內(nèi)乘客提供生命保障和舒適環(huán)境的關(guān)鍵系統(tǒng)，有必要進(jìn)行臺架試驗來對系統(tǒng)的各項功能和性能進(jìn)行試驗驗證。臺架試驗中通過監(jiān)測各個物理參數(shù)來驗證系統(tǒng)對溫度、壓力、流量等參數(shù)的調(diào)節(jié)能力，諸多的物理參數(shù)需要通過不同類型的傳感器來實現(xiàn)原始感測，以滿足試驗的測試需求，本文重點對空氣管理系統(tǒng)臺架試驗用傳感器的布局和選型進(jìn)行了論述，具有實踐指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】民用飛機(jī)；空氣管理系統(tǒng)；臺架試驗；傳感器

0 前言

空氣管理系統(tǒng)是民用飛機(jī)重要的機(jī)載系統(tǒng)之一。以飛機(jī)在大氣平流層內(nèi)巡航為例，11000米高空的大氣壓力約為22.7kPa、溫度約為-56.5℃，并且空氣稀薄、臭氧濃度上升，人體若暴露于這樣的環(huán)境，很快便會死亡。因此空氣管理系統(tǒng)首先要為艙內(nèi)乘客提供生命安全保障；其次，民用飛機(jī)用于商載用途必須面對市場同類產(chǎn)品的競爭，其空氣管理系統(tǒng)必須為乘客提供舒適的艙內(nèi)大氣環(huán)境。對于150～200座級的民用飛機(jī)，空氣管理系統(tǒng)的普遍方案均是從發(fā)動機(jī)引出空氣，通過制冷、壓力調(diào)節(jié)等系統(tǒng)，為飛機(jī)各用氣區(qū)域供給合適的空氣。

空氣管理系統(tǒng)的臺架試驗必不可少，是驗證系統(tǒng)功能和性能的重要手段之一。臺架試驗作為研發(fā)試驗，可以在試驗室試驗中及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，為系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)；通過臺架試驗可以驗證系統(tǒng)各項指標(biāo)是否達(dá)到方案設(shè)計要求；臺架試驗的另一個作用是實現(xiàn)故障復(fù)現(xiàn)，可以將在機(jī)上地面試驗或試飛試驗中發(fā)現(xiàn)的問題在試驗臺上進(jìn)行故障復(fù)現(xiàn)，以幫助查找問題的根源所在。

為保證臺架試驗獲得準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的測量、采集顯得尤為重要；而傳感器作為檢測不同物理參數(shù)的源頭，其作用不言而喻。傳感器的布局和選型需遵循科學(xué)合理的原則，需要經(jīng)過多方面充分的分析和考慮，以確保臺架試驗的有效性。

1 傳感器的布局

空氣管理系統(tǒng)包括氣源系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、空氣分配系統(tǒng)、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)，試驗臺架包括從氣源系統(tǒng)到空氣輸送末端的所有管路和設(shè)備，不模擬飛機(jī)增壓艙段，傳感器分布在各管路設(shè)備上。

傳感器的布局需遵循科學(xué)合理、具有可實現(xiàn)性的原則。臺架試驗是通過實測值和理論設(shè)計值對比，來實現(xiàn)系統(tǒng)的功能和性能驗證。理想狀態(tài)下，希望布置盡可能多的傳感器來獲得實測值；但實際情況是，空氣管理系統(tǒng)設(shè)備作為機(jī)載設(shè)備，受限于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的空間和重量要求，在很多地方做了特殊設(shè)計，許多希望加裝傳感器的地方并不具備安裝條件。在這樣的情況下，傳感器的布局原則就變成了在條件允許的情況下，盡量多布置。下面是以空氣分配系統(tǒng)（圖1）為例，在綜合考慮測試需求和安裝條件后，做出的傳感器安裝布局原理圖。

在試驗臺架上選擇傳感器加裝位置時，需考慮以下因素：

1）在冷熱氣流混合未充分的地方不易布置溫度傳感器，否則測試數(shù)據(jù)不具代表性；

2）在管路彎曲的地方不易布置壓力傳感器，否則會使測得值遠(yuǎn)離真實需要值；

3）在有活門的管路，流量傳感器宜布置在活門上游，因為活門的作動會影響下游的流場；

4）布置流量傳感器時需考慮流量計對前后直管段的要求；

5）在測試點布置傳感器，應(yīng)避免加裝的傳感器對測試目標(biāo)造成影響，如無法避免，應(yīng)將影響降至最低。

如果沒有在正確的位置加裝傳感器，試驗中諸多問題便會接踵而至，輕則導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)失效，進(jìn)而試驗無效、影響試驗進(jìn)度；重則，由于錯誤的傳感器布局造成設(shè)備原有的強度降低，在試驗中發(fā)生事故造成重大損失。

2 傳感器的選型

根據(jù)圖1所示原理圖，試驗中需要測試的物理參數(shù)主要是溫度、壓力和流量，下面分別介紹對這幾類傳感器的選型考慮。

2.1 選型原則

鑒于傳感器是加裝到試驗室內(nèi)的試驗臺架上，而非飛機(jī)上，減少了對設(shè)備的空間和重量限制，所以傳感器的重量和體積對選型影響較小；而精度、響應(yīng)時間、量程和適用環(huán)境直接影響傳感器是否滿足測試需求，是需要著重考慮的因素；更重要的一點是所選擇的傳感器加裝到試驗臺架上不能影響系統(tǒng)原有的構(gòu)型，當(dāng)影響無法避免時，應(yīng)選擇合適的類型使其對系統(tǒng)的影響降至最低。

2.2 溫度傳感器的選型

溫度傳感器主要選擇鎧裝K型熱電偶和鎧裝Pt100鉑熱電阻兩種類型，鎧裝形式是為了滿足強度需求。熱電偶反應(yīng)快、量程范圍寬，主要用于氣源系統(tǒng)；熱電阻線性度好、精度高，主要用于余下場合。

2.3 壓力傳感器的選型

壓力傳感器的選型也分兩類。一種體積小、頻率響應(yīng)高（達(dá)5kHz），適用于壓力變化快、需要測試系統(tǒng)動態(tài)特性的場合；另一種體積大、長期穩(wěn)定性好、精度高，適用于壓力相對穩(wěn)定、對安裝空間無限制的場合。

2.4 流量傳感器的選型

臺架試驗的流量測量需要的是質(zhì)量流量值而非體積流量值。因為，在正常情況下，人體需要的新鮮空氣量為每分鐘0.7～0.9kg，而在0～30km的高度范圍內(nèi)，大氣化學(xué)成分的比例基本穩(wěn)定不變。所以在判斷系統(tǒng)流量控制和分配是否滿足要求時，需要測量的是空氣的質(zhì)量流量，而非體積流量。

目前市場上可以實現(xiàn)質(zhì)量流量測量的傳感器形式多種多樣，有采用直接測量法的流量計，如科氏力質(zhì)量流量計、熱式質(zhì)量流量計；有采用間接測量法的流量計，如孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、皮托管及均速管流量計等。試驗臺本身有許多限制條件，不是所有流量計都適用于空氣管理系統(tǒng)試驗臺，需要考慮多方面的因素。

加裝的流量計引入的壓力損失應(yīng)盡量小、對流速、流場的影響盡量少，否則會影響原有的流量分配；流量計對直管段的要求應(yīng)盡量低，因為試驗臺上管路的直管段并不理想；流量計不能對振動和游離水敏感，因為試驗臺本身可能存在振動和游離水；流量計需安裝拆卸方便、易于維護(hù)，需要替換掉原有管路的流量計不適合用于本試驗臺。

在綜合考慮各類流量計的特點、適用范圍和試驗臺的限制之后，選擇均速管來進(jìn)行流量測量是最合適的方案，其安裝方便、引入壓力損失小同時滿足測量范圍和精度要求。

選定流量計類型后，在具體的安裝使用地點，仍然有許多需要注意的地方。每個流量計都必須根據(jù)使用點的溫度、壓力、流量、管徑、壁厚等因素進(jìn)行科學(xué)的計算，然后對流量計進(jìn)行正確的選型，否則測量仍然會出現(xiàn)額外誤差。

3 結(jié)語

民用飛機(jī)空氣管理系統(tǒng)的臺架試驗必不可少，試驗臺傳感系統(tǒng)的合理布局和正確選擇是臺架試驗有效性的基本保障。本文針對空氣管理系統(tǒng)試驗臺架的特點，在充分了解試驗測試需求和市場調(diào)研的基礎(chǔ)上，對傳感器的布局和選型考慮進(jìn)行了的論述，整個傳感系統(tǒng)滿足試驗測試需求，具有很強的實踐操作指導(dǎo)意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]壽榮中，何慧姍.飛行器環(huán)境控制[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

[2]朱春玲.飛行器環(huán)境控制與安全救生[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

[3]黃德先，王京春，金以慧.過程控制系統(tǒng)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[4]紀(jì)綱.流量測量儀表應(yīng)用技巧[M].2版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[5]程立嘉，程曉忠，左彥聲.大型客機(jī)空氣管理系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].航空科學(xué)技術(shù)，2008（3）：7-8.

[責(zé)任編輯：曹明明]

【摘 要】空氣管理系統(tǒng)是為民用飛機(jī)艙內(nèi)乘客提供生命保障和舒適環(huán)境的關(guān)鍵系統(tǒng)，有必要進(jìn)行臺架試驗來對系統(tǒng)的各項功能和性能進(jìn)行試驗驗證。臺架試驗中通過監(jiān)測各個物理參數(shù)來驗證系統(tǒng)對溫度、壓力、流量等參數(shù)的調(diào)節(jié)能力，諸多的物理參數(shù)需要通過不同類型的傳感器來實現(xiàn)原始感測，以滿足試驗的測試需求，本文重點對空氣管理系統(tǒng)臺架試驗用傳感器的布局和選型進(jìn)行了論述，具有實踐指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】民用飛機(jī)；空氣管理系統(tǒng)；臺架試驗；傳感器

0 前言

空氣管理系統(tǒng)是民用飛機(jī)重要的機(jī)載系統(tǒng)之一。以飛機(jī)在大氣平流層內(nèi)巡航為例，11000米高空的大氣壓力約為22.7kPa、溫度約為-56.5℃，并且空氣稀薄、臭氧濃度上升，人體若暴露于這樣的環(huán)境，很快便會死亡。因此空氣管理系統(tǒng)首先要為艙內(nèi)乘客提供生命安全保障；其次，民用飛機(jī)用于商載用途必須面對市場同類產(chǎn)品的競爭，其空氣管理系統(tǒng)必須為乘客提供舒適的艙內(nèi)大氣環(huán)境。對于150～200座級的民用飛機(jī)，空氣管理系統(tǒng)的普遍方案均是從發(fā)動機(jī)引出空氣，通過制冷、壓力調(diào)節(jié)等系統(tǒng)，為飛機(jī)各用氣區(qū)域供給合適的空氣。

空氣管理系統(tǒng)的臺架試驗必不可少，是驗證系統(tǒng)功能和性能的重要手段之一。臺架試驗作為研發(fā)試驗，可以在試驗室試驗中及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，為系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)；通過臺架試驗可以驗證系統(tǒng)各項指標(biāo)是否達(dá)到方案設(shè)計要求；臺架試驗的另一個作用是實現(xiàn)故障復(fù)現(xiàn)，可以將在機(jī)上地面試驗或試飛試驗中發(fā)現(xiàn)的問題在試驗臺上進(jìn)行故障復(fù)現(xiàn)，以幫助查找問題的根源所在。

為保證臺架試驗獲得準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的測量、采集顯得尤為重要；而傳感器作為檢測不同物理參數(shù)的源頭，其作用不言而喻。傳感器的布局和選型需遵循科學(xué)合理的原則，需要經(jīng)過多方面充分的分析和考慮，以確保臺架試驗的有效性。

1 傳感器的布局

空氣管理系統(tǒng)包括氣源系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、空氣分配系統(tǒng)、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)，試驗臺架包括從氣源系統(tǒng)到空氣輸送末端的所有管路和設(shè)備，不模擬飛機(jī)增壓艙段，傳感器分布在各管路設(shè)備上。

傳感器的布局需遵循科學(xué)合理、具有可實現(xiàn)性的原則。臺架試驗是通過實測值和理論設(shè)計值對比，來實現(xiàn)系統(tǒng)的功能和性能驗證。理想狀態(tài)下，希望布置盡可能多的傳感器來獲得實測值；但實際情況是，空氣管理系統(tǒng)設(shè)備作為機(jī)載設(shè)備，受限于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的空間和重量要求，在很多地方做了特殊設(shè)計，許多希望加裝傳感器的地方并不具備安裝條件。在這樣的情況下，傳感器的布局原則就變成了在條件允許的情況下，盡量多布置。下面是以空氣分配系統(tǒng)（圖1）為例，在綜合考慮測試需求和安裝條件后，做出的傳感器安裝布局原理圖。

在試驗臺架上選擇傳感器加裝位置時，需考慮以下因素：

1）在冷熱氣流混合未充分的地方不易布置溫度傳感器，否則測試數(shù)據(jù)不具代表性；

2）在管路彎曲的地方不易布置壓力傳感器，否則會使測得值遠(yuǎn)離真實需要值；

3）在有活門的管路，流量傳感器宜布置在活門上游，因為活門的作動會影響下游的流場；

4）布置流量傳感器時需考慮流量計對前后直管段的要求；

5）在測試點布置傳感器，應(yīng)避免加裝的傳感器對測試目標(biāo)造成影響，如無法避免，應(yīng)將影響降至最低。

如果沒有在正確的位置加裝傳感器，試驗中諸多問題便會接踵而至，輕則導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)失效，進(jìn)而試驗無效、影響試驗進(jìn)度；重則，由于錯誤的傳感器布局造成設(shè)備原有的強度降低，在試驗中發(fā)生事故造成重大損失。

2 傳感器的選型

根據(jù)圖1所示原理圖，試驗中需要測試的物理參數(shù)主要是溫度、壓力和流量，下面分別介紹對這幾類傳感器的選型考慮。

2.1 選型原則

鑒于傳感器是加裝到試驗室內(nèi)的試驗臺架上，而非飛機(jī)上，減少了對設(shè)備的空間和重量限制，所以傳感器的重量和體積對選型影響較??；而精度、響應(yīng)時間、量程和適用環(huán)境直接影響傳感器是否滿足測試需求，是需要著重考慮的因素；更重要的一點是所選擇的傳感器加裝到試驗臺架上不能影響系統(tǒng)原有的構(gòu)型，當(dāng)影響無法避免時，應(yīng)選擇合適的類型使其對系統(tǒng)的影響降至最低。

2.2 溫度傳感器的選型

溫度傳感器主要選擇鎧裝K型熱電偶和鎧裝Pt100鉑熱電阻兩種類型，鎧裝形式是為了滿足強度需求。熱電偶反應(yīng)快、量程范圍寬，主要用于氣源系統(tǒng)；熱電阻線性度好、精度高，主要用于余下場合。

2.3 壓力傳感器的選型

壓力傳感器的選型也分兩類。一種體積小、頻率響應(yīng)高（達(dá)5kHz），適用于壓力變化快、需要測試系統(tǒng)動態(tài)特性的場合；另一種體積大、長期穩(wěn)定性好、精度高，適用于壓力相對穩(wěn)定、對安裝空間無限制的場合。

2.4 流量傳感器的選型

臺架試驗的流量測量需要的是質(zhì)量流量值而非體積流量值。因為，在正常情況下，人體需要的新鮮空氣量為每分鐘0.7～0.9kg，而在0～30km的高度范圍內(nèi)，大氣化學(xué)成分的比例基本穩(wěn)定不變。所以在判斷系統(tǒng)流量控制和分配是否滿足要求時，需要測量的是空氣的質(zhì)量流量，而非體積流量。

目前市場上可以實現(xiàn)質(zhì)量流量測量的傳感器形式多種多樣，有采用直接測量法的流量計，如科氏力質(zhì)量流量計、熱式質(zhì)量流量計；有采用間接測量法的流量計，如孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、皮托管及均速管流量計等。試驗臺本身有許多限制條件，不是所有流量計都適用于空氣管理系統(tǒng)試驗臺，需要考慮多方面的因素。

加裝的流量計引入的壓力損失應(yīng)盡量小、對流速、流場的影響盡量少，否則會影響原有的流量分配；流量計對直管段的要求應(yīng)盡量低，因為試驗臺上管路的直管段并不理想；流量計不能對振動和游離水敏感，因為試驗臺本身可能存在振動和游離水；流量計需安裝拆卸方便、易于維護(hù)，需要替換掉原有管路的流量計不適合用于本試驗臺。

在綜合考慮各類流量計的特點、適用范圍和試驗臺的限制之后，選擇均速管來進(jìn)行流量測量是最合適的方案，其安裝方便、引入壓力損失小同時滿足測量范圍和精度要求。

選定流量計類型后，在具體的安裝使用地點，仍然有許多需要注意的地方。每個流量計都必須根據(jù)使用點的溫度、壓力、流量、管徑、壁厚等因素進(jìn)行科學(xué)的計算，然后對流量計進(jìn)行正確的選型，否則測量仍然會出現(xiàn)額外誤差。

3 結(jié)語

民用飛機(jī)空氣管理系統(tǒng)的臺架試驗必不可少，試驗臺傳感系統(tǒng)的合理布局和正確選擇是臺架試驗有效性的基本保障。本文針對空氣管理系統(tǒng)試驗臺架的特點，在充分了解試驗測試需求和市場調(diào)研的基礎(chǔ)上，對傳感器的布局和選型考慮進(jìn)行了的論述，整個傳感系統(tǒng)滿足試驗測試需求，具有很強的實踐操作指導(dǎo)意義。

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[責(zé)任編輯：曹明明]