CN104360702A - 动态航空热动力试验系统和动态温度、压力环境控制方法 - Google Patents
动态航空热动力试验系统和动态温度、压力环境控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种动态航空热动力试验系统和动态温度、压力环境控制方法,其特征在于:该系统针对所示的动态航空热动力试验系统,主要用于飞机环控系统地面试验,可实现试验温度、压力状态的快速动态变化,本发明中压力控制与温度控制环节相独立,在压力调节阀下游至试件供气入口,未引入供气管路或排气管路,仅将加热后的气体按比例冷却,再掺混供给试件,实现温度的快速调节。本发明通过冷、热路阀门调节的方法提高了温度的调节速度,避免了温度调节过程中的热惯性的影响,使得调节简单有效。同时解除了调压与调温的耦合关系,使得控制精度提高,并使得系统排气量减少以提高系统经济性。
Description
技术领域
本发明涉及一种动态航空热动力试验系统和一种动态温度、压力环境控制方法,属于环境模拟及控制技术领域。
背景技术
航空热动力试验系统主要用于飞机环控系统地面试验,通过调节来自气源供气的压力、流量、温度等参数,模拟发动机引气、机翼防除冰引气、空调设备供气、冲压空气等,从而对飞机环控系统零部件、组件进行相关实验。传统的航空热动力试验台仅对试件进行稳态试验,即对给定的温度、压力、流量状态进行测试,而不能对试件实现状态变化过程的测试。然而,发动机的工作状态是发生变化的,尤其是起飞、降落、爬升过程中发动机引气的温度、压力都迅速变化,模拟快速变化的试验状态是传统的热动力试验台所达不到的。
发明内容
本发明提出了一种动态航空热动力试验系统和一种动态温度、压力环境控制方法,其可实现试验过程中温度、压力快速动态调节,并且解除了控制过程中温度、压力的耦合关系,同时不增加试验系统的排气量。
根据本发明的一个方面,提供了一种动态航空热动力试验系统,其特征在于包括:
加热器,用于对气源供气加热,
设置在加热器上游的第一调节阀,用于对试件的供气压力进行调压,
设置在加热器下游的温度传感器,用于测定加热器出口气体温度,
控制器,用于根据从温度传感器反馈来的温度测量结果,对加热器进行控制从而维持出口气体温度的恒定,
冷却设备,用于对加热器下游的第一管路分支的气体进行冷却,
设置在冷却设备下游的第二调节阀,用于根据试件的供气温度,对冷却设备出口气体流量进行调节,
设置在与冷却设备并联的第二管路分支中的第三调节阀,用于根据试件的供气温度,对加热器出口热流体分支流量进行调节,
设置在试件下游的第四调节阀,用于对试件的排气背压进行调压。
根据本发明的一个进一步的方面,提供了一种动态航空热动力试验系统的动态温度、压力环境控制方法,其特征在于包括:
用加热器对气源供气加热,
通过设置在加热器上游的第一调节阀,对试件的供气压力进行调压,
通过设置在加热器下游的温度传感器,测定加热器出口气体温度,
用控制器,根据从温度传感器反馈来的温度测量结果,对加热器进行控制从而维持出口气体温度的恒定,
通过冷却设备,对加热器下游的第一管路分支的气体进行冷却,
用设置在冷却设备下游的第二调节阀,根据试件的供气温度,对冷却设备出口气体流量进行调节,
用设置在与冷却设备并联的第二管路分支中的第三调节阀,根据试件的供气温度,对加热器出口热流体分支流量进行调节,
用设置在试件下游的第四调节阀,对试件的排气背压进行调压。
本发明的优点包括:
1)实现了试件试验过程中压力、温度状态的快速调节,可进行飞机环控系统动态实验。
2)压力、温度状态快速调节过程中,解除了温度、压力的耦合关系,使得调节速度加快,同时控制过程准确度提高。
3)使用掺混的方法调节温度,避免了热惯性对温度调节的影响,可实现温度调节范围广,误差小。
4)掺混调温过程中,冷、热流体均取自加热器排气,不增加试验系统的排气量,从而提高了试验系统的经济性。
4)结构简单,设备可靠性高。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的动态航空热动力试验系统示意图。
附图标记:
1—进气管,2—快速调节阀,3—加热器,4—控制器,5—加热器排气温度传感器,6—冷却设备,7—冷路调节阀,8—热路调节阀,9—试件供气温度传感器,10—试件供气压力传感器,11—试件,12—试件排气压力传感器,13—试件排气调节阀,14—排气管
具体实施方式
下面结合附图,对动态航空热动力试验系统做详细的说明。
根据本发明的一个实施例的动态航空热动力试验系统如图1所示,具体为:气源供气通过进气管1经第一调节阀2调压后进入加热器3,加热后的气体分为冷路、热路两股流体,冷路流体经冷却设备6降温后经第二调节阀7调流量,热路流体经第三调节阀8调流量,调流量后的冷路流体与热路流体混合供给试件11。第四调节阀13用于调节试件11的背压,试件11的排气压力由压力传感器12测定,排气经第四调节阀13调压后经排气管14排出。加热器3的排气温度由温度传感器5测定,并反馈给控制器4。试件11的供气温度由第二调节阀7和第三调节阀8联合调节,试件11的供气温度由温度传感器9测定。试件11的供气压力由第一调节阀2控制,试件11的供气压力由流量传感器10进行测定。
如图1所示的动态航空热动力试验系统,可实现压力、温度的快速、动态调节,下面对如图1所示的本发明实施例的具体控制原理进一步的详细说明。
如图1所示的动态航空热动力试验系统中,试件11的供气压力由试件供气压力传感器10测定,由位于加热器3上游的第一调节阀2调节供气压力。在本发明中从进气管1至试件11之间,不存在排气管及其它供气管路,因此由设置在进气管1的第一调节阀2即可调节试件11的供气压力。
试件11的供气温度由试件供气温度传感器9测定,试件11的供气温度由冷路流体与热路流体掺混获得,具体方法为:气体经第一调节阀2进入加热器3中加热,通过测定加热器3的排气温度反馈到控制器4,把加热器3的排气温度控制在恒定值。加热后的气体分为两股流体,一股为冷路流体,一股为热路流体。冷路流体需要通过冷却设备6冷却,由第二调节阀7控制冷路流体流量;热路流体不再做加热或冷却处理,由第三调节阀8控制热路流体流量。在第二调节阀7与第三调节阀8的控制下,冷路流体与热路流体掺混,掺混后的温度由试件供气温度传感器9测定。
本发明将试件供气温度控制和压力控制相分离,二者相互不影响,由第一调节阀2调节供气压力快速动态变化,由第二调节阀7和第三调节阀8联合调节供气温度快速动态变化。
位于试件11下游的第四调节阀13,用于调节试件11的排气压力,模拟排气背压。
本发明的有益效果包括:
本发明实现了热动力试验系统试验过程中压力、温度状态的动态快速变化,而且压力调节和温度调节相独立,使得控制过程简化,调节速度加快,同时控制过程的准确度和灵敏度提高。
本发明在调温过程中未额外引入气源供气,而使用将加热器部分排气冷却再掺混的方法,不增加系统的排气量,而且避免了热惯性对温度调节的影响。使得温度调节范围广,误差小,系统经济性提高。
Claims (10)
1.一种动态航空热动力试验系统,其特征在于包括:
加热器(3),用于对气源供气加热,
设置在加热器(3)上游的第一调节阀(2),用于对试件(11)的供气压力进行调压,
设置在加热器(3)下游的温度传感器(5),用于测定加热器(3)出口气体温度,
控制器(4),用于根据从温度传感器(5)反馈来的温度测量结果,对加热器(3)进行控制从而维持出口气体温度的恒定,
冷却设备(6),用于对加热器(3)下游的第一管路分支的气体进行冷却,
设置在冷却设备(6)下游的第二调节阀(7),用于根据试件(11)的供气温度,对冷却设备(6)出口气体流量进行调节,
设置在与冷却设备(6)并联的第二管路分支中的第三调节阀(8),用于根据试件(11)的供气温度,对加热器(3)出口热流体分支流量进行调节,
设置在试件(11)下游的第四调节阀(13),用于对试件(11)的排气背压进行调压。
2.根据权利要求1所述的动态航空热动力试验系统,其特征在于:
在加热器(3)与试件(11)的连接管路之间,不引入供气管路或排气管路。
3.根据权利要求1所述的动态航空热动力试验系统,其特征在于:
所述试件(11)供气温度由第二调节阀(7)与第三调节阀(8)联合控制,冷路流体与热路流体掺混调温。
4.根据权利要求3所述的动态航空热动力试验系统,其特征在于:
经加热器(3)加热后的气体分为两股流体,一股为冷路流体,一股为热路流体,
冷路流体通过冷却设备(6)冷却,由所述第二调节阀(7)控制冷路流体流量;
热路流体不再做加热或冷却处理,由第三调节阀(8)控制热路流体流量。
5.根据权利要求1-4之一所述的动态航空热动力试验系统,其特征在于:
加热器(3)包括从电加热装置、燃气加热装置或热交换装置中选出的至少一种;
冷却设备(6)包括从板翅式换热器、管壳式换热器、缠绕管式换热器、套管式换热器中选出的至少一种。
6.动态航空热动力试验系统的动态温度、压力环境控制方法,其特征在于包括:
用加热器(3)对气源供气加热,
通过设置在加热器(3)上游的第一调节阀(2),对试件(11)的供气压力进行调压,
通过设置在加热器(3)下游的温度传感器(5),测定加热器(3)出口气体温度,
用控制器(4),根据从温度传感器(5)反馈来的温度测量结果,对加热器(3)进行控制从而维持出口气体温度的恒定,
通过冷却设备(6),对加热器(3)下游的第一管路分支的气体进行冷却,
用设置在冷却设备(6)下游的第二调节阀(7),根据试件(11)的供气温度,对冷却设备(6)出口气体流量进行调节,
用设置在与冷却设备(6)并联的第二管路分支中的第三调节阀(8),根据试件(11)的供气温度,对加热器(3)出口热流体分支流量进行调节,
用设置在试件(11)下游的第四调节阀(13),对试件(11)的排气背压进行调压。
7.根据权利要求6所述的动态温度、压力环境控制方法,其特征在于:
在加热器(3)与试件(11)的连接管路之间,不引入供气管路或排气管路。
8.根据权利要求6所述的动态温度、压力环境控制方法,其特征在于:
所述试件(11)的供气温度由第二调节阀(7)与第三调节阀(8)联合控制,冷路流体与热路流体掺混调温。
9.根据权利要求8所述的动态温度、压力环境控制方法,其特征在于:
把经加热器(3)加热后的气体分为两股流体,一股为冷路流体,一股为热路流体,
通过冷却设备(6)冷却冷路流体,
对热路流体不做加热或冷却处理,由第三调节阀(8)控制热路流体流量。
10.根据权利要求6-9之一所述的动态温度、压力环境控制方法,其特征在于:
加热器(3)包括从电加热装置、燃气加热装置或热交换装置中选出的至少一种;
冷却设备(6)包括从板翅式换热器、管壳式换热器、缠绕管式换热器或套管式换热器中选出的至少一种。
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