飞机飞行初始阶段喷嘴送风速度对人体热舒适的影响

摘要

随着我国民航事业的不断发展，以及人们生活水平的不断提高，越来越多的旅客开始选择飞机作为出行的交通工具，飞机座舱热湿环境也成为人们关注的焦点。舒适的座舱热湿环境不仅能够有效的降低乘客旅途的劳累，而且能够让乘客拥有一个良好的心情，特别是在飞机飞行初始阶段。在夏季，飞机飞行初始阶段的座舱温度一般较高，再加上乘客在登机过程中由于运动所产生的蓄热量，这些因素导致了乘客在该阶段的热感觉偏高，此时喷嘴送风就成为改善乘客热舒适的一个很重要的手段。而目前国内外有关飞机座舱热湿环境设计标准均未对座舱喷嘴送风参数做出明确要求，只是就喷嘴送风速度的下限进行了规定。因此，有必要对夏季飞机飞行初始阶段的喷嘴送风做进一步的研究，以弄清该阶段不同喷嘴送风速度对乘客热舒适的影响，这对于确定喷嘴送风设计参数具有重要意义。
　　本文于2014年夏季以16名健康的在校大学生为受试者，其中男女各8名，在飞机舱模拟实验室营造了一种飞机飞行初始阶段的座舱热湿环境（过渡室温度为26℃，舱内温度为28℃），并利用跑步机模拟了两种不同的乘客登机过程（正常登机过程—以4.2Km/h的速度走100m，即乘客由候机厅候机后直接登上飞机和非正常登机过程—以5.2Km/h的速度走500m，即乘客由于时间紧迫过安检后由安检处快走登上飞机），同时设计了四种不同的喷嘴送风速度（喷嘴完全关闭、喷嘴开启时人体头部高度风速分别为1.0m/s、1.5m/s和2.0m/s）来开展人体热舒适的实验研究，分析了不同登机状态和喷嘴送风速度对人体平均皮肤温度和主观热反应的影响规律。实验结果表明，喷嘴送风速度和登机状态会对受试者平均皮肤温度和整体热感觉达到稳定的时间产生影响。随着喷嘴送风速度的增大，受试者平均皮肤温度和整体热感觉达到稳定所需的时间逐渐降低。非正常登机状态下受试者平均皮肤温度和整体热感觉达到稳定所需的时间要高于正常登机状态。喷嘴送风速度会对受试者的主观热反应产生显著影响(a=0.05)，随着喷嘴送风速度的增大，受试者的整体热感觉逐渐降低，而整体吹风感逐渐上升。但受试者主观热反应对于喷嘴送风速度的敏感性在不同登机状态下存在差异，非正常登机状态下受试者主观热反应对于喷嘴送风速度更为敏感。
　　在研究喷嘴开启与关闭情况下各局部与整体热感觉之间的关系时发现，在喷嘴完全关闭的情况下人体头部和胸口热感觉的权重要明显高于其它部位，而在喷嘴送风的情况下人体胸口和下身热感觉的权重要明显高于其它部位。这说明喷嘴对人体上身吹风能够更为有效地降低受试者的整体热感觉，而在喷嘴对上身吹风的情况下通过采取其它措施降低人体胸口和下身的热感觉能够进一步降低人体的整体热感觉。
　　对比不同喷嘴送风速度对受试者主观热反应影响的差异可以发现，在本实验设计工况下，人体头部高度风速达到1.0m/s的喷嘴送风并不能满足乘客的热舒适需求。正常登机状态下，喷嘴送风时人体头部高度风速不应小于1.41m/s，而非正常登机状态下，喷嘴送风时人体头部高度风速不应小于1.93m/s。两种登机状态下，人体头部高度的风速上限均超过2.0m/s。目前国内外有关飞机座舱热湿环境设计标准对于喷嘴送风速度的规定存在不足。

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1 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 飞机座舱环境控制系统简介

1.3 国内外研究现状

1.4 本文的研究目的和主要研究内容

2 飞机飞行初始阶段喷嘴局部送风的热舒适实验

2.1 实验设计

2.2 实验数据统计分析方法

2.3 实验基本资料的实测值

2.4 本章小结

3 不同登机状态下喷嘴送风速度对人体热舒适的影响分析

3.1 喷嘴送风环境下人体生理参数的分析

3.2 喷嘴送风环境下人体热感觉的分析

3.3 喷嘴送风环境下人体吹风感的分析

3.4 分析和讨论

3.5 本章小结

4 喷嘴送风设计参数的初步探讨

4.1 正常登机状态下最佳喷嘴送风速度范围的确定

4.2 非正常登机状态下喷嘴最佳送风速度范围的确定

4.3 本章小结

5 结论与展望

5.1 研究结论

5.2 工作展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读硕士学位期间参与的主要重大项目

C. 实验用调查问卷