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飞行器环境工程

/Flight Vehicle Environmental Engineering/
最后更新 2023-02-25
浏览 107
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将各学科技术和工程实践用于减缓各种环境对飞行器效能影响或提高飞行器耐环境能力的一门工程学科。包括环境工程管理、环境分析、环境适应性设计、环境试验与评价等,是一门系统工程。

英文名称
Flight Vehicle Environmental Engineering
所属学科
航空宇航科学与技术

飞行器包括飞机、火箭、导弹、航天器和临近空间飞行器等。

环境适应性是飞行器的重要质量特性。它关系到飞行器在全寿命周期内的生存能力和在完成飞行任务中作战效率的发挥。从一定意义上讲,环境适应性是制约飞行器性能发挥、影响战争进行,甚至决定任务完成和战场胜负的重要因素。《GJB 4239-2001 装备环境工程通用要求》是中国第一个以装备环境适应性为基础设计的武器环境工作的顶层标准,规定了武器装备寿命期各阶段的环境适应性保证工作内容,对从根本上提高武器装备的环境适应性具有重大推动作用。

飞行器的环境按其产生的来源,一般可以分为自然环境和诱导环境。自然环境包括地面自然环境、大气层内飞行环境和空间飞行环境等;诱导环境是由飞行器的工作和运动而诱发的各种环境,如振动、冲击、噪声、热、电磁等。飞行器的环境可以是单一因素环境、多自然环境因素复合环境、多诱导环境因素复合环、多自然环境与诱导环境因素复合环境、与载荷结合的复合环境。飞行器的环境按其特殊的使用情况还可以分特殊环境,如月球、陨石和流星、火星等外星体环境,具有化学物品的环境,人使用触碰环境等。

飞行器环境工程研究的内容广泛,包括环境工程管理、环境剖面确定、环境预示、环境数据收集、环境条件、环境试验、环境适应性评价、环境控制、环境适应性设计、标准规范等。

①环境工程管理。飞行器环境工程融入了管理工作,一般包括环境工程工作计划制定、环境工程工作评审、环境信息管理、对承制方和供应方的监督和控制,这是人的环节。

②环境剖面确定。确定飞行器在全寿命周期内经受的环境和环境组合(或复合)及其时序的剖面,环境剖面与寿命剖面和任务剖面相关。

③环境预示。根据飞行器使用寿命剖面(或寿命期任务剖面)和寿命期环境剖面,以及飞行器结构和设备对环境的响应特性及有关数据与模型,预计飞行器某一部位(舱、段)、某一环境的量值大小及其变化规律的过程。预示的结果用以确定设计参数。常用的方法有近似型号类推、数学模型分析和缩比模型试验等。预示所得的结果要用原型飞行器的遥测数据进行修正。

④环境数据收集。对飞行器全寿命周期内各环境剖面的环境和环境组合(或复合)数据进行收集,为飞行器及其组成产品的环境适应性设计与评价提供数据,以及为其贮存可靠性设计与分析提供数据信息。数据收集一般采用环境预示和实际测量方法。

⑤环境条件。在飞行器的运输、贮存、值班和使用过程可能会对其能力产生影响的环境应力,是取得其环境适应性要求的基础。环境条件制定的基础是环境数据的收集,按一定的规则对收集的环境数据进行处理、分析和统计,形成环境条件。

⑥环境试验。将飞行器及其组成产品暴露于特定的环境中,确定环境对其影响的过程。环境试验包括自然环境试验、实验室环境试验和使用环境试验。环境试验可分为研究性试验、鉴定性试验、验收性试验。研究性试验是在产品研制阶段为探索某些研究项目而进行的试验。鉴定性试验主要验证产品的设计裕量。验收性试验是为了检验批生产工艺质量或产品出厂前的质量。

⑦环境适应性评价。应用自然环境试验和试验环境试验结果,并利用实验室环境试验信息,对飞行器及其组成产品贮存、运输、值班和使用状态下的环境适应性进行综合评估的过程。

⑧环境控制。为了改善环境,需要采取一定的抑制措施。环境控制一般分主动控制、半主动控制和被动控制两种。前者能自动控制环境,中者能部分自动控制环境,后者没有自动调节能力。环境控制技术普遍用于飞行器的结构、有效载荷、设备、温度控制、姿态控制等分系统和单机。

⑨环境适应性设计。为满足飞行器及其组成产品环境适应性要求而采取的一系列措施。包括改善环境或减缓环境影响的措施和提高飞行器及其组成产品对环境耐受能力的措施。

⑩标准规范。环境工程规范或标准是开展环境工程工作的准则或依据,可以分指导性的和法规性的两类。规范/标准中具体规定相关工作的要求、内容和方法并指出规范的任务、适用范围和主要参考文件。规范/标准通常是在成功型号经验积累的基础上,由设计方和使用方共同协商制订的。随着环境工程的发展,需要不断加以修订,使其能够反映最新的理论成就与技术发展,以保持对飞行器设计和生产的指导作用。

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