田婷婷

摘 要：本文介绍了起飞总质量法的估算模型，并以此计算了四种不同的制冷系统方案。通过必要的对比分析，说明该估算模型的合理性，可作为一种有效的飞机制冷系统评价方法。

关键词：制冷系统；评价方法；起飞总质量法

1 研究意义

系统设计时，常有不同的系统方案可以满足，需要对这些系统进行比较和评定，以选定最佳方案。在评价制冷系统时，所需要考虑的因素包括：系统的装机重量；设计和制造所需的周期；研制经费及成本；安装位置；系统的需用功率；系统五性情况；飞机增加的气动阻力和系统维护。在上述各种因素中，系统装机重量、气动阻力等因素直接影响飞机的飞行品质，研制周期、经费等因素则直接影响飞机的经济性，安装位置则影响飞机的布局，需用功率则影响飞机的设计，系统五性、系统维护情况则影响飞机的使用。

在方案阶段，常以系统的重量、系统的需用功率以及飞机增加的阻力等三种因素进行评价。然而只通过装机重量或需用功率或飞机阻力等单一因素来评价一个系统是否优异并不准确，需要有一个能这三种因素转换成某种共同单位的方法，如飞机性能代偿损失。因此目前进行系统评价，主要有当量质量法、当量阻力法和起飞总质量法。为获得较好的经济性，常采用起飞总质量法来计算不同制冷系统的性能代偿损失。[1]

2 起飞总质量法介绍

起飞总质量法是将制冷系统对飞机的重量、需用功率及飞行阻力等影响因素都折算成起飞总质量的增加量。其估算模型[2]包括：系统固定装置质量；为运输固定系统装置质量所引起的燃油代偿损失；克服冲压空气阻力所引起的燃油代偿损失；从发动机轴输出功率所引起的燃油代偿损失和从发动机压气机引气所引起的燃油代偿损失。

下面分别介绍每一部分模型。

2.1 系统固定装置质量所引起的燃油代偿损失

制冷系统的固定质量主要指系统的装机重量，包括系统的成附件、控制机构、管路（包含管路连接件、紧固件等）、安装固定装置及电气连接件等。系统的固定装置质量

me可根据实际装机情况统计出来，一般情况下是个定值（不包括消耗性的冷却剂）。在飞行包线内，运输系统固定质量需要消耗燃油mf，E。两者之和为系统固定装置质量所引起的燃油代偿损失。该部分基于制冷系统对于飞机重量的影响因素的考虑。

2.2 克服冲压空气阻力所引起的燃油代偿损失

制冷系统中常需要引外界冲压空气或用于换热器冷边，或用于应急通风，或用于增压气源。冲压空气常对飞行产生气动阻力，因此为了克服冲压空气阻力需要消耗燃油，为了运输这部分消耗的燃油，又需要额外消耗燃油，这样就构成了克服冲压空气阻力的燃油代偿损失mf，D。该部分基于制冷系统对于飞机飞行阻力的影响因素的考虑。

2.3 从发动机轴输出功率所引起的燃油代偿损失

制冷系统中的某些部件有时需要靠发动机输出轴带动，如蒸发循环制冷系统中的压缩机。从发动机轴输出功率要消耗燃油，而为了运输这部分燃油又需要消耗燃油，这样就构成了从发动机轴输出功率所引起的燃油代偿损失mf，P。该部分基于制冷系统对于飞机需用功率的影响因素的考虑。

2.4 从发动机引气而引起的燃油代偿损失

传统的空气循环制冷系统全都需要从发动机压气机引气，这势必会影响发动机的功率输出，即需要附加消耗燃油量。为了运输这部分燃油又需要消耗燃油。这样就构成了从发动机引气而引起的燃油代偿损失mf，bl。该部分也是基于制冷系统对于飞机需用功率的影响因素的考虑。

因此，得出起飞总质量法的模型估算公式为：

△mT=mE+mf，E+mf，D+mf，p+mf，bl（1）

3 计算分析

在进行某大型水陆两栖飞机制冷系统方案评价时，可采用起飞总质量法定量分析，见下表。

通过上表，可知四种方案中电动式空气循环制冷系统的△mT最小。虽然它mf，D最大（引外界冲压空气作为换热器冷边和压缩气源），但是不从发动机引气，缺少mf，bl，使得它比传统的从发动机引气的空气循环制冷系统起飞总质量要小得多。同时它的固定装置质量又比蒸发循环制冷系统要小，因此它是四种方案中最经济的方案。

4 結论

本文描述的起飞总质量法通过将制冷系统对飞机的重量、需用功率及飞行阻力等影响因素都折算成起飞总质量的增加量，实现了定量对比分析不同的制冷系统，可作为一种有效的评价方法。

参考文献：

[1]寿荣中，何慧珊.空调系统的飞机性能代偿损失估算方法[J].北京：北京航空学院，BH.F334，1980.

[2]崔高伟.飞机环境控制系统的优化方法研究[D].南京：南京航空航天大学，2014.