動(dòng)態(tài)航空熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)溫度、壓力環(huán)境控制方法
【專利摘要】一種動(dòng)態(tài)航空熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)溫度、壓力環(huán)境控制方法，其特征在于：該系統(tǒng)針對(duì)所示的動(dòng)態(tài)航空熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)，主要用于飛機(jī)環(huán)控系統(tǒng)地面試驗(yàn)，可實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)溫度、壓力狀態(tài)的快速動(dòng)態(tài)變化，本發(fā)明中壓力控制與溫度控制環(huán)節(jié)相獨(dú)立，在壓力調(diào)節(jié)閥下游至試件供氣入口，未引入供氣管路或排氣管路，僅將加熱后的氣體按比例冷卻，再摻混供給試件，實(shí)現(xiàn)溫度的快速調(diào)節(jié)。本發(fā)明通過冷、熱路閥門調(diào)節(jié)的方法提高了溫度的調(diào)節(jié)速度，避免了溫度調(diào)節(jié)過程中的熱慣性的影響，使得調(diào)節(jié)簡單有效。同時(shí)解除了調(diào)壓與調(diào)溫的耦合關(guān)系，使得控制精度提高，并使得系統(tǒng)排氣量減少以提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。
【專利說明】動(dòng)態(tài)航空熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)溫度、壓力環(huán)境控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)航空熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)和一種動(dòng)態(tài)溫度、壓力環(huán)境控制方法，屬于環(huán)境模擬及控制【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]航空熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)主要用于飛機(jī)環(huán)控系統(tǒng)地面試驗(yàn)，通過調(diào)節(jié)來自氣源供氣的壓力、流量、溫度等參數(shù)，模擬發(fā)動(dòng)機(jī)引氣、機(jī)翼防除冰引氣、空調(diào)設(shè)備供氣、沖壓空氣等，從而對(duì)飛機(jī)環(huán)控系統(tǒng)零部件、組件進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的航空熱動(dòng)力試驗(yàn)臺(tái)僅對(duì)試件進(jìn)行穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)，即對(duì)給定的溫度、壓力、流量狀態(tài)進(jìn)行測試，而不能對(duì)試件實(shí)現(xiàn)狀態(tài)變化過程的測試。然而，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)是發(fā)生變化的，尤其是起飛、降落、爬升過程中發(fā)動(dòng)機(jī)引氣的溫度、壓力都迅速變化，模擬快速變化的試驗(yàn)狀態(tài)是傳統(tǒng)的熱動(dòng)力試驗(yàn)臺(tái)所達(dá)不到的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出了一種動(dòng)態(tài)航空熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)和一種動(dòng)態(tài)溫度、壓力環(huán)境控制方法，其可實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過程中溫度、壓力快速動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，并且解除了控制過程中溫度、壓力的耦合關(guān)系，同時(shí)不增加試驗(yàn)系統(tǒng)的排氣量。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種動(dòng)態(tài)航空熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于包括:
[0005]加熱器，用于對(duì)氣源供氣加熱，
[0006]設(shè)置在加熱器上游的第一調(diào)節(jié)閥，用于對(duì)試件的供氣壓力進(jìn)行調(diào)壓，
[0007]設(shè)置在加熱器下游的溫度傳感器，用于測定加熱器出口氣體溫度，
[0008]控制器，用于根據(jù)從溫度傳感器反饋來的溫度測量結(jié)果，對(duì)加熱器進(jìn)行控制從而維持出口氣體溫度的恒定，
[0009]冷卻設(shè)備，用于對(duì)加熱器下游的第一管路分支的氣體進(jìn)行冷卻，
[0010]設(shè)置在冷卻設(shè)備下游的第二調(diào)節(jié)閥，用于根據(jù)試件的供氣溫度，對(duì)冷卻設(shè)備出口氣體流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，
[0011]設(shè)置在與冷卻設(shè)備并聯(lián)的第二管路分支中的第三調(diào)節(jié)閥，用于根據(jù)試件的供氣溫度，對(duì)加熱器出口熱流體分支流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，
[0012]設(shè)置在試件下游的第四調(diào)節(jié)閥，用于對(duì)試件的排氣背壓進(jìn)行調(diào)壓。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的方面，提供了一種動(dòng)態(tài)航空熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)溫度、壓力環(huán)境控制方法，其特征在于包括:
[0014]用加熱器對(duì)氣源供氣加熱，
[0015]通過設(shè)置在加熱器上游的第一調(diào)節(jié)閥，對(duì)試件的供氣壓力進(jìn)行調(diào)壓，
[0016]通過設(shè)置在加熱器下游的溫度傳感器，測定加熱器出口氣體溫度，
[0017]用控制器，根據(jù)從溫度傳感器反饋來的溫度測量結(jié)果，對(duì)加熱器進(jìn)行控制從而維持出口氣體溫度的恒定，
[0018]通過冷卻設(shè)備，對(duì)加熱器下游的第一管路分支的氣體進(jìn)行冷卻，
[0019]用設(shè)置在冷卻設(shè)備下游的第二調(diào)節(jié)閥，根據(jù)試件的供氣溫度，對(duì)冷卻設(shè)備出口氣體流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，
[0020]用設(shè)置在與冷卻設(shè)備并聯(lián)的第二管路分支中的第三調(diào)節(jié)閥，根據(jù)試件的供氣溫度，對(duì)加熱器出口熱流體分支流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，
[0021]用設(shè)置在試件下游的第四調(diào)節(jié)閥，對(duì)試件的排氣背壓進(jìn)行調(diào)壓。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括:
[0023]I)實(shí)現(xiàn)了試件試驗(yàn)過程中壓力、溫度狀態(tài)的快速調(diào)節(jié)，可進(jìn)行飛機(jī)環(huán)控系統(tǒng)動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)。
[0024]2)壓力、溫度狀態(tài)快速調(diào)節(jié)過程中，解除了溫度、壓力的耦合關(guān)系，使得調(diào)節(jié)速度加快，同時(shí)控制過程準(zhǔn)確度提高。
[0025]3)使用摻混的方法調(diào)節(jié)溫度，避免了熱慣性對(duì)溫度調(diào)節(jié)的影響，可實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)范圍廣，誤差小。
[0026]4)摻混調(diào)溫過程中，冷、熱流體均取自加熱器排氣，不增加試驗(yàn)系統(tǒng)的排氣量，從而提高了試驗(yàn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
[0027]4)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備可靠性高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的動(dòng)態(tài)航空熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖。
[0029]附圖標(biāo)記:
[0030]I—進(jìn)氣管，2—快速調(diào)節(jié)閥，3—加熱器，4一控制器，5—加熱器排氣溫度傳感器，
6—冷卻設(shè)備，7—冷路調(diào)節(jié)閥，8—熱路調(diào)節(jié)閥，9一試件供氣溫度傳感器，10—試件供氣壓力傳感器，11一試件，12一試件排氣壓力傳感器，13一試件排氣調(diào)節(jié)閥，14一排氣管

【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖，對(duì)動(dòng)態(tài)航空熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)做詳細(xì)的說明。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的動(dòng)態(tài)航空熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示，具體為:氣源供氣通過進(jìn)氣管I經(jīng)第一調(diào)節(jié)閥2調(diào)壓后進(jìn)入加熱器3，加熱后的氣體分為冷路、熱路兩股流體，冷路流體經(jīng)冷卻設(shè)備6降溫后經(jīng)第二調(diào)節(jié)閥7調(diào)流量，熱路流體經(jīng)第三調(diào)節(jié)閥8調(diào)流量，調(diào)流量后的冷路流體與熱路流體混合供給試件11。第四調(diào)節(jié)閥13用于調(diào)節(jié)試件11的背壓，試件11的排氣壓力由壓力傳感器12測定，排氣經(jīng)第四調(diào)節(jié)閥13調(diào)壓后經(jīng)排氣管14排出。加熱器3的排氣溫度由溫度傳感器5測定，并反饋給控制器4。試件11的供氣溫度由第二調(diào)節(jié)閥7和第三調(diào)節(jié)閥8聯(lián)合調(diào)節(jié)，試件11的供氣溫度由溫度傳感器9測定。試件11的供氣壓力由第一調(diào)節(jié)閥2控制，試件11的供氣壓力由流量傳感器10進(jìn)行測定。
[0033]如圖1所示的動(dòng)態(tài)航空熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)壓力、溫度的快速、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，下面對(duì)如圖1所示的本發(fā)明實(shí)施例的具體控制原理進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0034]如圖1所示的動(dòng)態(tài)航空熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)中，試件11的供氣壓力由試件供氣壓力傳感器10測定，由位于加熱器3上游的第一調(diào)節(jié)閥2調(diào)節(jié)供氣壓力。在本發(fā)明中從進(jìn)氣管I至試件11之間，不存在排氣管及其它供氣管路，因此由設(shè)置在進(jìn)氣管I的第一調(diào)節(jié)閥2即可調(diào)節(jié)試件11的供氣壓力。
[0035]試件11的供氣溫度由試件供氣溫度傳感器9測定，試件11的供氣溫度由冷路流體與熱路流體摻混獲得，具體方法為:氣體經(jīng)第一調(diào)節(jié)閥2進(jìn)入加熱器3中加熱，通過測定加熱器3的排氣溫度反饋到控制器4，把加熱器3的排氣溫度控制在恒定值。加熱后的氣體分為兩股流體，一股為冷路流體，一股為熱路流體。冷路流體需要通過冷卻設(shè)備6冷卻，由第二調(diào)節(jié)閥7控制冷路流體流量；熱路流體不再做加熱或冷卻處理，由第三調(diào)節(jié)閥8控制熱路流體流量。在第二調(diào)節(jié)閥7與第三調(diào)節(jié)閥8的控制下，冷路流體與熱路流體摻混，摻混后的溫度由試件供氣溫度傳感器9測定。
[0036]本發(fā)明將試件供氣溫度控制和壓力控制相分離，二者相互不影響，由第一調(diào)節(jié)閥2調(diào)節(jié)供氣壓力快速動(dòng)態(tài)變化，由第二調(diào)節(jié)閥7和第三調(diào)節(jié)閥8聯(lián)合調(diào)節(jié)供氣溫度快速動(dòng)態(tài)變化。
[0037]位于試件11下游的第四調(diào)節(jié)閥13，用于調(diào)節(jié)試件11的排氣壓力，模擬排氣背壓。
[0038]本發(fā)明的有益效果包括:
[0039]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)過程中壓力、溫度狀態(tài)的動(dòng)態(tài)快速變化，而且壓力調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)相獨(dú)立，使得控制過程簡化，調(diào)節(jié)速度加快，同時(shí)控制過程的準(zhǔn)確度和靈敏度提聞。
[0040]本發(fā)明在調(diào)溫過程中未額外引入氣源供氣，而使用將加熱器部分排氣冷卻再摻混的方法，不增加系統(tǒng)的排氣量，而且避免了熱慣性對(duì)溫度調(diào)節(jié)的影響。使得溫度調(diào)節(jié)范圍廣，誤差小，系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性提高。
【權(quán)利要求】
1.一種動(dòng)態(tài)航空熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于包括: 加熱器(3)，用于對(duì)氣源供氣加熱， 設(shè)置在加熱器(3)上游的第一調(diào)節(jié)閥(2)，用于對(duì)試件(11)的供氣壓力進(jìn)行調(diào)壓， 設(shè)置在加熱器(3)下游的溫度傳感器(5)，用于測定加熱器(3)出口氣體溫度， 控制器(4)，用于根據(jù)從溫度傳感器(5)反饋來的溫度測量結(jié)果，對(duì)加熱器(3)進(jìn)行控制從而維持出口氣體溫度的恒定， 冷卻設(shè)備￠)，用于對(duì)加熱器(3)下游的第一管路分支的氣體進(jìn)行冷卻， 設(shè)置在冷卻設(shè)備(6)下游的第二調(diào)節(jié)閥(7)，用于根據(jù)試件(11)的供氣溫度，對(duì)冷卻設(shè)備(6)出口氣體流量進(jìn)行調(diào)節(jié)， 設(shè)置在與冷卻設(shè)備￠)并聯(lián)的第二管路分支中的第三調(diào)節(jié)閥(8)，用于根據(jù)試件(11)的供氣溫度，對(duì)加熱器(3)出口熱流體分支流量進(jìn)行調(diào)節(jié)， 設(shè)置在試件(11)下游的第四調(diào)節(jié)閥(13)，用于對(duì)試件(11)的排氣背壓進(jìn)行調(diào)壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)航空熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于: 在加熱器(3)與試件(11)的連接管路之間，不引入供氣管路或排氣管路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)航空熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于: 所述試件(11)供氣溫度由第二調(diào)節(jié)閥(7)與第三調(diào)節(jié)閥(8)聯(lián)合控制，冷路流體與熱路流體摻混調(diào)溫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)態(tài)航空熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于: 經(jīng)加熱器(3)加熱后的氣體分為兩股流體，一股為冷路流體，一股為熱路流體， 冷路流體通過冷卻設(shè)備(6)冷卻，由所述第二調(diào)節(jié)閥(7)控制冷路流體流量； 熱路流體不再做加熱或冷卻處理，由第三調(diào)節(jié)閥(8)控制熱路流體流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1一 4之一所述的動(dòng)態(tài)航空熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于: 加熱器(3)包括從電加熱裝置、燃?xì)饧訜嵫b置或熱交換裝置中選出的至少一種； 冷卻設(shè)備(6)包括從板翅式換熱器、管殼式換熱器、纏繞管式換熱器、套管式換熱器中選出的至少一種。
6.動(dòng)態(tài)航空熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)溫度、壓力環(huán)境控制方法，其特征在于包括: 用加熱器(3)對(duì)氣源供氣加熱， 通過設(shè)置在加熱器(3)上游的第一調(diào)節(jié)閥(2)，對(duì)試件(11)的供氣壓力進(jìn)行調(diào)壓， 通過設(shè)置在加熱器(3)下游的溫度傳感器(5)，測定加熱器(3)出口氣體溫度， 用控制器(4)，根據(jù)從溫度傳感器(5)反饋來的溫度測量結(jié)果，對(duì)加熱器(3)進(jìn)行控制從而維持出口氣體溫度的恒定， 通過冷卻設(shè)備￠)，對(duì)加熱器(3)下游的第一管路分支的氣體進(jìn)行冷卻， 用設(shè)置在冷卻設(shè)備(6)下游的第二調(diào)節(jié)閥(7)，根據(jù)試件(11)的供氣溫度，對(duì)冷卻設(shè)備(6)出口氣體流量進(jìn)行調(diào)節(jié)， 用設(shè)置在與冷卻設(shè)備￠)并聯(lián)的第二管路分支中的第三調(diào)節(jié)閥(8)，根據(jù)試件(11)的供氣溫度，對(duì)加熱器(3)出口熱流體分支流量進(jìn)行調(diào)節(jié)， 用設(shè)置在試件(11)下游的第四調(diào)節(jié)閥(13)，對(duì)試件(11)的排氣背壓進(jìn)行調(diào)壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的動(dòng)態(tài)溫度、壓力環(huán)境控制方法，其特征在于: 在加熱器(3)與試件(11)的連接管路之間，不引入供氣管路或排氣管路。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的動(dòng)態(tài)溫度、壓力環(huán)境控制方法，其特征在于: 所述試件(11)的供氣溫度由第二調(diào)節(jié)閥(7)與第三調(diào)節(jié)閥(8)聯(lián)合控制，冷路流體與熱路流體摻混調(diào)溫。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的動(dòng)態(tài)溫度、壓力環(huán)境控制方法，其特征在于: 把經(jīng)加熱器(3)加熱后的氣體分為兩股流體，一股為冷路流體，一股為熱路流體， 通過冷卻設(shè)備(6)冷卻冷路流體， 對(duì)熱路流體不做加熱或冷卻處理，由第三調(diào)節(jié)閥(8)控制熱路流體流量。
10.根據(jù)權(quán)利要求6- 9之一所述的動(dòng)態(tài)溫度、壓力環(huán)境控制方法，其特征在于: 加熱器(3)包括從電加熱裝置、燃?xì)饧訜嵫b置或熱交換裝置中選出的至少一種； 冷卻設(shè)備(6)包括從板翅式換熱器、管殼式換熱器、纏繞管式換熱器或套管式換熱器中選出的至少一種。
【文檔編號(hào)】G05D27/02GK104360702SQ201410601382
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】劉猛, 阿嶸, 王保貴, 吳豪, 龐麗萍, 王浚 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)