[科普中國]-航空環(huán)境試驗室

航空環(huán)境外界環(huán)境條件航空航天的基本概念與范圍

航空航天是人類利用載人或不載人的飛行器在地球大氣層中大氣層外的外層空間活動的總稱，其中大氣層中的活動為航空，所使用的飛行器為航空飛行器，如飛機等;大氣層外的活動為航天，所使用的飛行器為航天飛行器，如衛(wèi)星等。大氣層的外緣距地面的高度目前尚未完全確定，一般認(rèn)為距地面90km~100 km是航空和航天范圍的分界區(qū)域。

地球大氣的分層由于地球引力的作用，包圍著地球的大氣粒子其分布是不均勻的。隨著高度的升高，大氣逐漸稀薄，加之太陽和宇宙射線的作用，其性質(zhì)也發(fā)生了改變。

大氣層自地表向上可劃分為以下4部分。

對流層是最貼近地表的一層大氣，其高度隨地區(qū)、季節(jié)和晝夜等狀態(tài)的變化而變化，從海平面向上，赤道地區(qū)一般為17~18km;中緯度地區(qū)為10~12km;兩極地區(qū)夏季為8~9km，冬季比夏季低2~3km。對流層與人類和地球表面動植物的生活有最密切的關(guān)系。其主要特點是:隨高度的增加，空氣溫度線形下降，其遞減率大約為每千米6.5攝氏度，相當(dāng)于每上升160m。

平流層通常指從對流層頂起上至60~80 km的高度。在這一范圍內(nèi)，水蒸汽含量極少，空氣非常清潔干凈，沒有云霧和灰塵，空氣透明度高，能見度好。

電離層通常距地面80~700km。電離層中空氣極為稀薄，熱量主要以輻射形式傳播，氣溫有明顯的變化。

外大氣層又稱為外逸層，由于在700 km以外的空間，大氣極為稀薄，航天器在此空間范圍內(nèi)活動幾乎沒有阻力。實際上地表以上300 km以外的空間是航天器活動較多的空間。

機載設(shè)備環(huán)境試驗項目的確定飛機艙內(nèi)設(shè)備主要根據(jù)飛機的最高飛行高度和機載設(shè)備在機上的艙段，以及此艙內(nèi)溫度、壓力是否控制等情況分成各種類別。主要有高、低溫和低氣壓環(huán)境、溫度急劇變化環(huán)境(飛機爬升)、濕熱環(huán)境、振動環(huán)境、霉菌環(huán)境、機動過載和陣風(fēng)過載的加速度環(huán)境、太陽輻射環(huán)境民用飛機主要分為座艙區(qū)、貨艙區(qū)、設(shè)備附件艙、發(fā)動機機艙。

座艙區(qū)是飛行員工作和旅客乘坐的區(qū)域，是密封、增壓、空調(diào)的，與其它區(qū)比較，安裝在座艙區(qū)的設(shè)備有比較好的環(huán)境條件。因座艙是密封的，座艙內(nèi)的設(shè)備一般不要求做噪聲試驗，也不用考慮砂塵的影響。

貨艙區(qū)和設(shè)備附件艙則要看飛機的技術(shù)條件，是否是控溫增壓艙。

發(fā)動機艙：也有一些設(shè)備要裝在發(fā)動機艙內(nèi)，這是飛機上環(huán)境最為嚴(yán)酷的區(qū)域，不僅溫度高、振動噪聲大，還是爆炸性大氣存在的區(qū)域。

飛機艙外設(shè)備指安裝在飛機表面上的設(shè)備(指飛機的外蒙皮)不控制溫度、壓力等，完全是自然環(huán)境。主要有高、低溫和低氣壓環(huán)境、溫度急劇變化環(huán)境、濕熱環(huán)境、振動環(huán)境、雨和噴水環(huán)境、砂塵環(huán)境、霉菌環(huán)境、鹽霧環(huán)境、聲振環(huán)境、機動過載和陣風(fēng)過載的加速度環(huán)境、太陽輻射環(huán)境。因這些設(shè)備安裝在飛機表面，直接受到氣動力加熱的影響，溫度高，又因為安裝在機翼、垂尾上，振動也很大，同時受到日曬、雨淋、鹽霧、砂擊的作用。1

航空電子系統(tǒng)動態(tài)模擬綜合環(huán)境隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，當(dāng)今的航空電子工業(yè)中使用了大量的新方法、新技術(shù)，航空電子設(shè)備的復(fù)雜程度和信息綜合程度與以往相比有了很大的提高，這使得現(xiàn)代航空電子設(shè)備的設(shè)計、研制和維護(hù)日益依賴于先進(jìn)的試驗測試手段，但支持航空電子設(shè)備的研制與綜合是一項有特殊要求的工作。航空電子設(shè)備處于實時運行狀態(tài)時，其輸入嚴(yán)格要求來自飛行平臺、飛行環(huán)境和戰(zhàn)場環(huán)境等大量的小同類型的信息。所以航空電子設(shè)備仿真/測試在航空電子設(shè)備的動態(tài)系統(tǒng)綜合(DSI: Dynamic System Integration)仿真環(huán)境中進(jìn)行。設(shè)計良好的DSI仿真環(huán)境，應(yīng)貫穿于整個綜合航電火控系統(tǒng)的生命周期，是航空電子設(shè)備開發(fā)、系統(tǒng)綜合以及支持工程試飛和維護(hù)各個階段所必須具備的工具和手段。

以美國為代表的技術(shù)先進(jìn)國家，航空電子系統(tǒng)仿真/測試集成環(huán)境研究經(jīng)歷了以互聯(lián)、交互和體系結(jié)構(gòu)為研究重心的小同發(fā)展階段，近年來以高層體系結(jié)構(gòu)(HLA: High LevelArchitect) IEEE1516標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，正在進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

國內(nèi)隨著航空裝備的加強，在航空電子系統(tǒng)仿真/測試集成環(huán)境方面形成了以某單位為代表的DSI仿真環(huán)境的體系結(jié)構(gòu)。這種體系結(jié)構(gòu)是在80年代末90年代初特定的技術(shù)和政治背景下由外國輔助構(gòu)建的，隨著國內(nèi)新型號不同需求和仿真技術(shù)的快速進(jìn)步暴露出了其體系結(jié)構(gòu)的不足之處。

通過與傳統(tǒng)航空電子系統(tǒng)仿真/測試環(huán)境相比較，李權(quán)等提出了一種新型分布式實時協(xié)同仿真環(huán)境（DRCSE）體系結(jié)構(gòu)，并描述了利用DRCSE體系結(jié)構(gòu)開發(fā)的航空電子系統(tǒng)動態(tài)系統(tǒng)綜合（DSI）應(yīng)用系統(tǒng)的原理和組成，其中重點介紹了實時網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的原理、組成、應(yīng)用和時間延遲指標(biāo)，最后展望了DRCSE體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。2