CN104360702B - 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

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

动态航空热动力试验系统和动态温度、压力环境控制方法

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，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，

其特征在于进一步包括：

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。