真空吸波型外熱流模擬裝置熱流模擬標(biāo)定系統(tǒng)及標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種標(biāo)定系統(tǒng)及標(biāo)定方法，具體地，涉及一種真空吸波型外熱流模擬裝置熱流模擬標(biāo)定系統(tǒng)及標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了驗(yàn)證飛行器熱控分系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)的正確性，獲取飛行器溫度分布數(shù)據(jù)，修正熱分析計(jì)算模型，需要在熱控分系統(tǒng)初樣研制過程中進(jìn)行產(chǎn)品初樣熱平衡試驗(yàn)，試驗(yàn)要求對(duì)飛行器在軌吸收的外熱流狀況進(jìn)行準(zhǔn)確模擬。由于真空罐內(nèi)的工裝、紅外加熱籠等全部是金屬材料，金屬材料對(duì)微波具有良好的反射效果，飛行器直接在真空罐內(nèi)發(fā)射微波，必然有大量微波反射回飛行器表面，造成飛行器部分產(chǎn)品無法正常工作。因此對(duì)真空熱試驗(yàn)技術(shù)提出了新的需求，需要一種新型外熱流模擬標(biāo)定技術(shù)，既能吸收飛行器發(fā)射的微波，又能實(shí)現(xiàn)外熱流精確模擬。創(chuàng)新的研制了真空吸波型外熱流模擬裝置，解決了飛行器微波發(fā)射狀態(tài)下的真空熱試驗(yàn)瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種真空吸波型外熱流模擬裝置熱流模擬標(biāo)定系統(tǒng)及標(biāo)定方法，其獲取吸波型外熱流模擬裝置吸收熱流密度、熱流計(jì)溫度、產(chǎn)品表面溫度三者之間的擬合關(guān)系，減少試驗(yàn)誤差，提高熱流模擬精度，盡可能真實(shí)的再現(xiàn)在軌工作狀態(tài)，提高試驗(yàn)可靠性。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種真空吸波型外熱流模擬裝置熱流模擬標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，包括吸波型外熱流模擬裝置、標(biāo)定模擬件、金屬擋板、停放小車、真空罐，所述吸波型外熱流模擬裝置與所述標(biāo)定模擬板之間的垂直距離、水平距離均為460mm ;所述吸波型外熱流模擬裝置通過螺釘固定在所述停放小車上；所述金屬擋板通過螺釘固定在所述停放小車上；所述標(biāo)定模擬板朝上一側(cè)依次設(shè)有電加熱器、溫度傳感器、熱控涂層和絕熱型熱流計(jì)，所述標(biāo)定模擬板背面包覆所述隔熱材料；所述停放小車沿導(dǎo)軌推入所述真空罐內(nèi)。
[0005]本發(fā)明還提供一種真空吸波型外熱流模擬裝置熱流模擬標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0006]步驟一、根據(jù)預(yù)設(shè)標(biāo)定模擬件表面溫度，結(jié)合標(biāo)定模擬件表面理論吸收熱流密度，確定電加熱器施加熱流密度，給電加熱器加電；
[0007]步驟二、根據(jù)理論吸收熱流密度及吸波型外熱流模擬裝置換熱關(guān)系，確定吸波型外熱流模擬裝置控溫目標(biāo)值；
[0008]步驟三、以步驟二所述的控溫目標(biāo)值，采用閉環(huán)控制算法，使吸波型外熱流模擬裝置的溫度穩(wěn)定在目標(biāo)值；
[0009]步驟四、工況平衡后，進(jìn)行判斷，如果標(biāo)定模擬件表面溫度較預(yù)設(shè)溫度低，說明吸波型外熱流模擬裝置熱流模擬不足；如果標(biāo)定模擬件表面溫度高于預(yù)設(shè)溫度，說明吸波型外熱流模擬裝置熱流模擬過多；
[0010]步驟五、若標(biāo)定模擬件表面溫度低于或高于預(yù)設(shè)溫度，則緩慢調(diào)整吸波型外熱流模擬裝置控溫值，使標(biāo)定模擬件表面溫度等于預(yù)設(shè)溫度值；
[0011]步驟六、若標(biāo)定模擬件溫度等于預(yù)設(shè)溫度，則跳過步驟五，獲取平衡工況下實(shí)際吸收熱流密度、熱流計(jì)溫度、標(biāo)定模擬件表面溫度數(shù)據(jù)；
[0012]步驟七、重復(fù)步驟一、二、三、四、五、六，直至試驗(yàn)工況結(jié)束；
[0013]步驟八、通過最小二乘法擬合，獲取實(shí)際吸收熱流密度、熱流計(jì)溫度、標(biāo)定模擬件表面溫度三者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0014]優(yōu)選地，所述步驟六中還包括記錄不同加熱功率下吸波型外熱流模擬裝置的電流、熱流計(jì)響應(yīng)以及標(biāo)定模擬件的響應(yīng)，獲取實(shí)際吸收熱流密度與到達(dá)熱流密度之間的差升。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:(1)本發(fā)明滿足吸波型外熱流模擬裝置熱流模擬要求；(2)本發(fā)明獲取實(shí)際吸收熱流密度、熱流計(jì)溫度、產(chǎn)品表面溫度三者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為真空熱試驗(yàn)吸波型外熱流模擬裝置外熱流模擬方案提供依據(jù)，提高試驗(yàn)可靠性。
【附圖說明】
[0016]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0017]圖1為本發(fā)明真空吸波型外熱流模擬裝置熱流模擬標(biāo)定系統(tǒng)的原理框圖。
[0018]圖2為本發(fā)明采用的標(biāo)定模擬件換熱關(guān)系的示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明真空吸波型外熱流模擬裝置熱流模擬標(biāo)定方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明真空吸波型外熱流模擬裝置熱流模擬標(biāo)定系統(tǒng)包括吸波型外熱流模擬裝置1、標(biāo)定模擬件2、金屬擋板3、停放小車4、真空罐5，所述吸波型外熱流模擬裝置I與所述標(biāo)定模擬板2之間的垂直距離、水平距離均為460mm ;所述吸波型外熱流模擬裝置I通過螺釘固定在所述停放小車4上；所述金屬擋板3通過螺釘固定在所述停放小車4上；所述標(biāo)定模擬板2朝上一側(cè)依次設(shè)有電加熱器、溫度傳感器、熱控涂層和絕熱型熱流計(jì)，所述標(biāo)定模擬板2背面包覆所述隔熱材料；所述停放小車4沿導(dǎo)軌推入所述真空罐5內(nèi)。
[0022]參見圖2，由標(biāo)定模擬件換熱關(guān)系可知，標(biāo)定模擬件溫度平衡后，電加熱器施加熱流密度q0與標(biāo)定模擬件表面吸收熱流密度ql之和等于標(biāo)定模擬件輻射熱流密度q2。根據(jù)預(yù)設(shè)標(biāo)定模擬件表面溫度T，結(jié)合標(biāo)定模擬件表面理論吸收熱流密度ql，確定電加熱器施加熱流密度q0，為電加熱器加熱方案提供依據(jù)。
[0023]參見圖3，本發(fā)明真空吸波型外熱流模擬裝置熱流模擬標(biāo)定方法包括以下步驟:
[0024]步驟一、根據(jù)預(yù)設(shè)標(biāo)定模擬件表面溫度，結(jié)合標(biāo)定模擬件表面理論吸收熱流密度，確定電加熱器施加熱流密度，給電加熱器加電；
[0025]步驟二、根據(jù)理論吸收熱流密度及吸波型外熱流模擬裝置換熱關(guān)系，確定吸波型外熱流模擬裝置控溫目標(biāo)值；
[0026]步驟三、以步驟二所述的控溫目標(biāo)值，采用閉環(huán)控制算法，使吸波型外熱流模擬裝置的溫度穩(wěn)定在目標(biāo)值；
[0027]步驟四、工況平衡后，進(jìn)行判斷，如果標(biāo)定模擬件表面溫度較預(yù)設(shè)溫度低，說明吸波型外熱流模擬裝置熱流模擬不足；如果標(biāo)定模擬件表面溫度高于預(yù)設(shè)溫度，說明吸波型外熱流模擬裝置熱流模擬過多；
[0028]步驟五、若標(biāo)定模擬件表面溫度低于或高于預(yù)設(shè)溫度，則緩慢調(diào)整吸波型外熱流模擬裝置控溫值，使標(biāo)定模擬件表面溫度等于預(yù)設(shè)溫度值；
[0029]步驟六、若標(biāo)定模擬件溫度等于預(yù)設(shè)溫度，則跳過步驟五，獲取平衡工況下實(shí)際吸收熱流密度、熱流計(jì)溫度、標(biāo)定模擬件表面溫度數(shù)據(jù)；其中，所述步驟六中還包括記錄不同加熱功率下吸波型外熱流模擬裝置的電流、熱流計(jì)響應(yīng)以及標(biāo)定模擬件的響應(yīng)，獲取實(shí)際吸收熱流密度與到達(dá)熱流密度之間的差異。
[0030]步驟七、重復(fù)步驟一、二、三、四、五、六，直至試驗(yàn)工況結(jié)束；
[0031]步驟八、通過最小二乘法擬合，獲取實(shí)際吸收熱流密度、熱流計(jì)溫度、標(biāo)定模擬件表面溫度三者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0032]本發(fā)明為驗(yàn)證吸波型外熱流模擬裝置的熱流模擬是否滿足飛行器真空熱試驗(yàn)需求，獲取吸波型外熱流模擬裝置實(shí)際吸收熱流與到達(dá)吸收熱流的差異，以及實(shí)際吸收熱流、熱流計(jì)溫度和產(chǎn)品表面溫度三者之間的擬合關(guān)系，為后續(xù)真空熱試驗(yàn)吸波型外熱流模擬裝置熱流模擬提供控制依據(jù)，提高真空熱試驗(yàn)熱流模擬精度，提高試驗(yàn)可靠性。
[0033]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種真空吸波型外熱流模擬裝置熱流模擬標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，包括吸波型外熱流模擬裝置、標(biāo)定模擬件、金屬擋板、停放小車、真空罐，所述吸波型外熱流模擬裝置與所述標(biāo)定模擬板之間的垂直距離、水平距離均為460mm ;所述吸波型外熱流模擬裝置通過螺釘固定在所述停放小車上；所述金屬擋板通過螺釘固定在所述停放小車上；所述標(biāo)定模擬板朝上一側(cè)依次設(shè)有電加熱器、溫度傳感器、熱控涂層和絕熱型熱流計(jì)，所述標(biāo)定模擬板背面包覆所述隔熱材料；所述停放小車沿導(dǎo)軌推入所述真空罐內(nèi)。
2.一種真空吸波型外熱流模擬裝置熱流模擬標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、根據(jù)預(yù)設(shè)標(biāo)定模擬件表面溫度，結(jié)合標(biāo)定模擬件表面理論吸收熱流密度，確定電加熱器施加熱流密度，給電加熱器加電； 步驟二、根據(jù)理論吸收熱流密度及吸波型外熱流模擬裝置換熱關(guān)系，確定吸波型外熱流模擬裝置控溫目標(biāo)值； 步驟三、以步驟二所述的控溫目標(biāo)值，采用閉環(huán)控制算法，使吸波型外熱流模擬裝置的溫度穩(wěn)定在目標(biāo)值； 步驟四、工況平衡后，進(jìn)行判斷，如果標(biāo)定模擬件表面溫度較預(yù)設(shè)溫度低，說明吸波型外熱流模擬裝置熱流模擬不足；如果標(biāo)定模擬件表面溫度高于預(yù)設(shè)溫度，說明吸波型外熱流模擬裝置熱流模擬過多； 步驟五、若標(biāo)定模擬件表面溫度低于或高于預(yù)設(shè)溫度，則緩慢調(diào)整吸波型外熱流模擬裝置控溫值，使標(biāo)定模擬件表面溫度等于預(yù)設(shè)溫度值； 步驟六、若標(biāo)定模擬件溫度等于預(yù)設(shè)溫度，則跳過步驟五，獲取平衡工況下實(shí)際吸收熱流密度、熱流計(jì)溫度、標(biāo)定模擬件表面溫度數(shù)據(jù)； 步驟七、重復(fù)步驟一、二、三、四、五、六，直至試驗(yàn)工況結(jié)束； 步驟八、通過最小二乘法擬合，獲取實(shí)際吸收熱流密度、熱流計(jì)溫度、標(biāo)定模擬件表面溫度三者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空吸波型外熱流模擬裝置熱流模擬標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟六中還包括記錄不同加熱功率下吸波型外熱流模擬裝置的電流、熱流計(jì)響應(yīng)以及標(biāo)定模擬件的響應(yīng)，獲取實(shí)際吸收熱流密度與到達(dá)熱流密度之間的差異。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種真空吸波型外熱流模擬裝置熱流模擬標(biāo)定系統(tǒng)及標(biāo)定方法，該標(biāo)定系統(tǒng)包括吸波型外熱流模擬裝置、標(biāo)定模擬件、金屬擋板、停放小車、真空罐，所述吸波型外熱流模擬裝置與所述標(biāo)定模擬板之間的垂直距離、水平距離均為460mm；所述吸波型外熱流模擬裝置通過螺釘固定在所述停放小車上；所述金屬擋板通過螺釘固定在所述停放小車上；所述標(biāo)定模擬板朝上一側(cè)依次設(shè)有電加熱器、溫度傳感器、熱控涂層和絕熱型熱流計(jì)，所述標(biāo)定模擬板背面包覆所述隔熱材料；所述停放小車沿導(dǎo)軌推入所述真空罐內(nèi)。本發(fā)明減少試驗(yàn)誤差，提高熱流模擬精度，盡可能真實(shí)的再現(xiàn)在軌工作狀態(tài)，提高試驗(yàn)可靠性。
【IPC分類】G01N25-20
【公開號(hào)】CN104597075
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410709809
【發(fā)明人】李艷臣, 陳麗, 彭光東, 齊曉軍, 劉祎, 李鈺
【申請(qǐng)人】上海衛(wèi)星裝備研究所
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年11月27日