专利名称：一种机舱烟雾探测系统设计布局优化方法
技术领域：
本发明属于航空领域，尤其涉及一种用于飞机机舱的烟雾探测系统设计布局优化 方法。
背景技术：
民用建筑领域内烟雾探测器的布置方式，是对按照GB4715-1993《点型感烟火灾探 测技术要求及试验方法》检查合格的烟雾探测器，规定其保护面积(一个烟雾探测器能够有 效探测的面积)；用探测区域面积除以烟雾探测器保护面积，并将结果根据建筑物的重要 程度进行修正，取整数，即得到该区域所需烟雾探测器的最小数量；然后再根据相关规定并 结合工程经验完成烟雾探测器的布置；这种布局设计方法所使用的烟雾探测器性能与航空 领域差异较大，而且这种方法在确定了烟雾探测器数量之后，对于探测器的具体位置的确 定仍然不够明确。目前飞机机舱内的烟雾探测器布局设计通常采用经验的方法或参考其它 相关机型进行布局设计，没有相关公开的文献或资料能够有效的解决飞机机舱内的烟雾探 测器的数量、位置、响应时间之间的优化问题。
发明内容
本发明的目的提供一种能够用于任意飞机机舱，明确给出其所需烟雾探测器的最 小数量和满足系统响应时间要求的布局优化方法。本发明的技术解决方案包括以下步骤布局优化方法包括以下步骤步骤a:根据飞机机舱的图纸或三维模型，计算出机舱烟雾探测系统需要保护的 区域的总面积；步骤b 用机舱烟雾探测系统需要保护的区域总面积除以烟雾探测器的保护面 积，并取整数，得到所需烟雾探测器的最小数量；步骤c 按照均勻布置的原则对烟雾探测器进行初步布置；步骤d 根据飞机机舱的实际尺寸、典型货物装载构型和烟雾探测器的初步布置 位置，在烟雾仿真工具中建模；步骤e 对模型进行网格划分；步骤f 对模型设置各种属性和边界条件，包括根据飞机环控系统的实际情况设 置机舱供气口和排气口属性，壁面、地板、货物集装箱和各种设施的材料属性，一个火源的 位置和参数，烟雾探测器性能参数；火源位置的选择方法在飞机机舱的俯视图中首先选取相邻两个烟雾探测器连线 的中点，再向货物装载区域边界进行投影则得到一个发烟点，按此方法重复，能够得到机舱 内的所有火源位置，它们都位于机舱地板平面上；步骤g 用烟雾仿真工具对烟雾探测系统性能进行仿真；步骤h:选择其余火源位置，重复步骤f、步骤g，直到完成所有火源位置的仿真；
步骤i 查看步骤g和步骤h所有的结果，判断机舱烟雾探测系统的响应时间t是 否小于规定响应时间T ；若t > T，取离火源最近的两个烟雾探测器中响应时间更长的一个，将其移动到离 火源更近的位置，其它条件不变，再次进行计算。步骤j 重复步骤f到步骤i，直到烟雾探测器的布置满足规定响应时间要求。本发明的优点和有益效果该布局优化方法给出了机舱烟雾探测系统的布局设计 优化方法，对于任意飞机机舱，能够得出所需烟雾探测器的最小数量和满足系统响应时间 要求的布局，适用于各种尺寸和构型的飞机机舱；火源位置的选择方法考虑了机舱内火灾 发生的边缘位置，同时考虑了烟雾探测器保护区域的边缘位置，能够有效的验证出机舱烟 雾探测系统的性能是否满足相关要求。
图1是机舱烟雾探测系统布局优化流程图。图2是火源位置选择示意图。图3是实施例中烟雾探测器最终布局示意图。
具体实施例方式布局优化方法包括以下步骤步骤a 根据飞机机舱的图纸或三维模型，计算出机舱探测区域(机舱烟雾探测系 统需要保护的区域)的总面积。步骤b 用机舱探测区域总面积除以烟雾探测器的保护面积，并取整数，得到所需 烟雾探测器的最小数量。烟雾探测器的保护面积由探测器供应商提供。步骤c 按照均勻布置的原则对烟雾探测器进行初步布置。步骤d 根据飞机机舱的实际尺寸，典型货物装载构型和烟雾探测器的初步布置 位置，在烟雾流场仿真工具中建模。步骤e 对模型进行网格划分。步骤f 对模型设置各种属性和边界条件(包括根据飞机环控系统的实际情况设 置机舱供气口和排气口属性，壁面、地板、货物集装箱和各种设施的材料属性，一个火源的 位置和参数，烟雾探测器性能参数)。火源位置的选择方法在飞机机舱的俯视图中首先取相邻两个烟雾探测器连线的 中点，再向货物装载区域边界进行投影则得到一个发烟点，按此方法重复，能够得到机舱内 的所有火源位置，它们都位于机舱地板平面上。步骤g 进行烟雾探测系统性能计算。步骤h 选择其余火源位置，反复进行计算，直到完成所有火源位置的计算。步骤i 查看步骤g和步骤h所有计算的结果，看机舱烟雾探测系统的响应时间是 否小于规定响应时间。对于系统响应时间大于规定响应时间的算例，取离火源最近的两个烟雾探测器中 响应时间更长的一个，将其移动到离火源更近的位置，其它条件不变再次进行计算。烟雾探 测器位置的移动应考虑探测器保护面积和响应时间及机舱内部空气流场，合理的移动位置将减少计算迭代次数。规定响应时间通常按照《中国民用航空规章》第25. 858条的规定取 1分钟。步骤j 重复步骤f到步骤i的工作，直到烟雾探测器的布置满足规定响应时间要 求。如图2是飞机机舱的俯视图，机舱边界轮廓1，机舱内的货物装载区域边界2，烟雾 探测器3，相邻两个烟雾探测器位置的连线4，相邻两个烟雾探测器位置的连线的中点5，火 源位置6，机舱内的货物7，机舱对称轴线8。实施例对飞机机舱烟雾探测系统进行布置，具体步骤如下步骤a 根据飞机机舱的三维模型，计算出机舱探测区域的总面积为S。步骤b 用机舱探测区域总面积S除以烟雾探测器的保护面积&，并取整数，得到 所需烟雾探测器的最小数量为6。系统采用光电式烟雾探测器，探测器保护面积&由探测 器供应商提供。步骤c 按照均勻布置的原则对烟雾探测器进行初步布置，布置位置如图2所示。步骤d:根据飞机机舱的实际尺寸，典型货物装载构型和烟雾探测器的初步布置 位置，在FDS (火灾动力学模拟器，一种烟雾流场仿真工具软件)中建模。步骤e 对模型进行网格划分。步骤f 对模型设置各种属性和边界条件。根据该飞机环控系统的实际情况，用供 气量和供气面积计算得到供气速度为4m/s ；对舱内壁面、地板、货物集装箱和各种设施查 阅材料手册后设定其材料属性；火源采用GB4715-1993《点型感烟探测器技术要求及试验 方法》中4. 22条规定的标准火，选择图2中最左侧位置的火源位置；烟雾探测器透光率指 标按照供应商提供的参数设定为80% /英尺。步骤g 进行烟雾探测系统性能计算。步骤h 选择其余5个火源位置，反复进行计算，直到完成6个火源位置的计算。步骤i 查看以上6个位置的计算结果，发现图2中最右侧火源处的计算结果，系 统响应时间为66秒，大于规定响应时间Imin ；将最右侧的两个烟雾探测器向右移动0. 5 米。步骤j 重复步骤f到步骤i的工作，再进行一轮计算，得到6个火源位置的最大 响应时间为56秒，小于规定响应时间lmin，则计算结束。该飞机机舱烟雾探测系统所需探 测器的最小数量为6，满足系统规定响应时间要求的探测器布局见图3。图3是烟雾探测器最终布局示意图，烟雾探测器初步布局位置9，烟雾探测器最终 布置位置10，其它部分含义与图2 —致。
权利要求
1. 一种机舱烟雾探测系统设计布局优化方法，其特征在于， 布局优化方法包括以下步骤步骤a:根据飞机机舱的图纸或三维模型，计算出机舱烟雾探测系统需要保护的区域 的总面积；步骤b 用机舱烟雾探测系统需要保护的区域总面积除以烟雾探测器的保护面积，并 取整数，得到所需烟雾探测器的最小数量；步骤c 按照均勻布置的原则对烟雾探测器进行初步布置；步骤d 根据飞机机舱的实际尺寸、典型货物装载构型和烟雾探测器的初步布置位置， 在烟雾仿真工具中建模；步骤e 对模型进行网格划分；步骤f 对模型设置各种属性和边界条件，包括根据飞机环控系统的实际情况设置机 舱供气口和排气口属性，壁面、地板、货物集装箱和各种设施的材料属性，一个火源的位置 和参数，烟雾探测器性能参数；火源位置的选择方法在飞机机舱的俯视图中首先选取相邻两个烟雾探测器连线的中 点，再向货物装载区域边界进行投影则得到一个发烟点，按此方法重复，能够得到机舱内的 所有火源位置，它们都位于机舱地板平面上；步骤g 用烟雾仿真工具对烟雾探测系统性能进行仿真； 步骤h 选择其余火源位置，重复步骤f、步骤g，直到完成所有火源位置的仿真； 步骤i 查看步骤g和步骤h所有的结果，判断机舱烟雾探测系统的响应时间t是否小 于规定响应时间T ；若t > T，取离火源最近的两个烟雾探测器中响应时间更长的一个，将其移动到离火源 更近的位置，其它条件不变，再次进行计算。步骤j 重复步骤f到步骤i，直到烟雾探测器的布置满足规定响应时间要求。
全文摘要
本发明属于航空领域，尤其涉及一种用于飞机机舱的烟雾探测系统设计布局优化方法。该布局优化方法给出了机舱烟雾探测系统的布局设计优化方法，对于任意飞机机舱，能够得出所需烟雾探测器的最小数量和满足系统响应时间要求的布局，适用于各种尺寸和构型的飞机机舱；火源位置的选择方法考虑了机舱内火灾发生的边缘位置，同时考虑了烟雾探测器保护区域的边缘位置，能够有效的验证出机舱烟雾探测系统的性能是否满足相关要求。
文档编号G06F17/50GK102096738SQ20111003768
公开日2011年6月15日 申请日期2011年2月15日 优先权日2011年2月15日
发明者刘苏彦, 孟曼利, 张沛, 张金明 申请人:中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所