[发明专利]机载飞行参数记录器隔热层厚度的数值优化设计方法

摘要

本发明涉及机载飞行参数记录器隔热层厚度的数值优化设计方法，该方法通过使用CFD数值计算软件，计算飞行参数记录器在高温火烧以及中温烘烤测试过程中的内部温度场分布，借助计算机仿真将设计时间周期缩短至数小时，同时可以快速地改变材料结构参数，快速确定最佳的设计方案；本发明可以提高飞行参数记录器结构优化的效率，降低高温测试的时间与成本，对于给定的飞参记录仪体积，调节隔热材料厚度与相变储热材料的填充体积配比，记录不同配比下非稳态热冲击仿真结束时刻的芯片温度，选择芯片终温最低时的隔热层/相变层比例作为最优设计结构，通过对飞行参数记录器的隔热层与储热层结构的优化，保护飞行参数记录器芯片不受热冲击破坏。

主权项

1.机载飞行参数记录器隔热层厚度的数值优化设计方法，其特征在于，所述飞行参数记录器包括外壳体(1)、隔热层(3)、内壳体(2)、储热层(4)和芯片(5)，该方法具体包括如下步骤：(1)、测定飞行参数记录器的外壳体(1)、隔热层(3)、内壳体(2)、储热层(4)和芯片(5)的热物理参数；(2)、对飞行参数记录器进行建模，并对飞行参数记录器模型进行网格划分；(3)、将步骤(1)测定的飞行参数记录器的外壳体(1)、隔热层(3)、内壳体(2)、储热层(4)和芯片(5)的热物理参数输入CFD计算软件，在CFD计算软件中采用高温流体加热飞行参数记录器的方法，模拟热冲击试验，由小到大调整模拟热冲击试验中的气流流速V，并通过CFD计算软件计算外壳体的表面热流，当计算的表面热流与试验测量值相同时，记录此时的气流速度V₁；(4)、在初始隔热层(3)与储热层(4)的厚度比例下，通过CFD计算软件计算气流速度V₁下，以及设定外界环境温度T_en下，高温火烧时的飞行参数记录器的芯片终温，所述芯片终温为设定时间范围内最后一个时刻点的芯片温度；(5)、调整隔热层(3)与储热层(4)的厚度比例，按照步骤(4)的方法计算得到不同厚度比例下的芯片终温，并记录芯片终温最低时的隔热层(3)与储热层(4)的厚度比例；(6)、按照步骤(5)确定的隔热层(3)与储热层(4)的厚度比例制造飞行参数记录器试验件，进行高温火烧测试，得到试验测试的芯片终温，若试验测试的芯片终温与步骤(5)中计算的最低芯片终温相差小于或等于设定值△T，进入步骤(7)，否则修正外环境温度T_en，重复步骤(4)～步骤(6)；(7)、将步骤(5)中记录的芯片终温最低时的隔热层(3)与储热层(4)的厚度比例作为飞行参数记录器最优结构向往输出，用于飞行参数记录器的设计制造。