CN106054955B - 一种多发气源系统流量平衡控制装置 - Google Patents

一种多发气源系统流量平衡控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及针对飞机气源系统的地面试验装置设计，特别涉及一种多发气源系统流量平衡控制装置。控制装置用于对多发引气系统中每一路气源的引气流量进行控制，包括：气源压调活门，设置在每一路引气管路中；预冷器，设置在每一路引气管路中，且位于气源压调活门的上游；第一压力传感器和第二压力传感器，分别设置在每一路引气管路预冷器的上下游；流量平衡控制器。本发明的流量平衡控制器能够根据实时流量与目标流量的对比结果对对应路气源的气源压调活门进行调节，从而自动调节多发引气系统的流量，使每台发动机的引气量相对平衡，消除单台发动机引气超量的现象，从而减小对发动机动力的影响，提高飞机的飞行安全性能，降低引气活门的误告警率。

Description

一种多发气源系统流量平衡控制装置
技术领域
本发明涉及针对飞机气源系统的地面试验装置设计，特别涉及一种多发气源系统流量平衡控制装置。
背景技术
目前，大型飞机气源系统的地面试验通常需要模拟多台发动机同时引气的构型，系统的压力参数控制一般采用气动方式调节，而流量参数未能实现约束和控制，从而导致模拟的多发引气流量出现不平衡的问题，即在保证下游总的用气量的前提下，每台发动机的引气量相差较大，致使发动机的用气可能出现单台引气超量的现象，从而可能影响发动机的动力，给飞机飞行安全带来隐患。同时，还会影响气动调节活门的开度，可能出现活门故障误告警。另外，国内的运输类飞机不具备对气源系统流量不平衡状态的数字化控制和检测功能，系统的测试性能差，维护程序复杂。
发明内容
本发明的目的是提供了一种多发气源系统流量平衡控制装置，以至少解决飞机气源系统的地面试验引气时流量不平衡的问题。
本发明的技术方案是：
一种多发气源系统流量平衡控制装置，用于对多发引气系统中每一路气源的引气流量进行控制，其中，多发引气系统指包括多路气源的引气系统；控制装置包括：
气源压调活门，又叫气源系统调压关断活门PRSOV，设置在每一路引气管路中，用于调节对应路的引气管路的压力和流量；
预冷器，设置在每一路引气管路中，且位于气源压调活门的上游；在引气管路中设置预冷器，主要是在预冷器两端产生压差，结合后续的压力传感器压差进行检测，最终起到计算流量的作用；
第一压力传感器，设置在每一路所述引气管路中，且位于所述预冷器的上游，用于实时测量所述预冷器上游引气管路中的压力；
第二压力传感器，设置在每一路所述引气管路中，且位于所述预冷器的下游，用于实时测量所述预冷器下游引气管路中的压力；
流量平衡控制器，用于根据同一路所述预冷器上游引气管路和下游引气管路的压力信息计算得到所述预冷器上下游的压差信息，再根据所述压差信息得到对应路气源的所述引气管路的实时流量；所述流量平衡控制器还用于将同一路气源的所述实时流量与目标流量进行对比，再根据对比结果对对应路气源的所述气源压调活门进行调节。
可选的，所述流量平衡控制器是根据如下关系式计算得到所述预冷器上下游的实时流量Q：
Q＝a△p2+b△p+c；
其中，a、b、c为流量系数，通过常规的试验标定方法获取；△p为所述预冷器上下游的压差。
可选的，所述流量平衡控制器还用于判断同一路气源的所述实时流量与目标流量的偏差值是否在预定阈值范围内，当超出所述预定阈值范围时对对应路气源的所述气源压调活门进行调节。
可选的，所述预定阈值范围是所述目标流量值的百分之十。
可选的，所述目标流量是所述多发引气系统中每一路气源的平均流量，具体是由总流量除以气源路数得到。
可选的，所述的多发气源系统流量平衡控制装置还包括控制板，所述控制板上设置有多个与气源路数相等的控制开关，多个所述控制开关与所述流量平衡控制器连接；
每一个所述控制开关分别对应一路气源，且仅当所述控制开关闭合时，所述流量平衡控制器自动控制对应路气源的气源压调活门；当所述控制开关断开时，所述流量平衡控制器与对应路气源的气源压调活门断开；另外，还能通过手动控制控制开关，以选择气源的构型，比如可以根据需要选择开启气源的数量为2路或3路等。
发明效果：
本发明的多发气源系统流量平衡控制装置中，流量平衡控制器能够根据实时流量与目标流量的对比结果对对应路气源的气源压调活门进行调节，从而自动调节多发引气系统的流量，使每台发动机的引气量相对平衡，消除单台发动机引气超量的现象，从而减小对发动机动力的影响，提高飞机的飞行安全性能，降低引气活门的误告警率；同时，还实现了对气源系统流量不平衡状态的数字化控制和检测功能，提高了系统的测试性能，简化了系统的维护程序。
附图说明
图1是本发明多发气源系统流量平衡控制装置的结构简图；
图2是本发明多发气源系统流量平衡控制装置中的流量平衡控制器部分的具体连接结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
下面结合附图1和图2对本发明多发气源系统流量平衡控制装置做进一步详细说明。
本发明的一种多发气源系统流量平衡控制装置，用于对多发引气系统中每一路气源的引气流量进行控制，包括气源压调活门(11)、预冷器(12)、第一压力传感器(13)、第二压力传感器(14)以及流量平衡控制器(2)。
气源压调活门(11)又叫气源系统调压关断活门PRSOV，设置在每一路引气管路(1)中，用于调节引气管路(1)的压力和流量；气源压调活门(11)的具体结构参照如图2中所示，其中包括起到驱动作用的力矩马达，力矩马达与电源(优选15V)连接；还包括电磁阀、微动开关等，具体连接结构不再赘述。
预冷器(12)设置在每一路引气管路(1)中，且位于气源压调活门(11)的上游；在引气管路中设置预冷器，主要是在预冷器两端产生压差，结合后续的压力传感器压差进行检测，最终起到计算流量作用(后续将要介绍计算原理)。
第一压力传感器(13)设置在每一路引气管路(1)中，且位于预冷器(12)的上游，用于实时测量预冷器(12)上游引气管路中的压力，并将压力信息传递至相连接的流量平衡控制器(2)。第二压力传感器(14)设置在每一路引气管路(1)中，且位于预冷器(12)的下游，用于实时测量预冷器(12)下游引气管路中的压力，并将压力信息传递至相连接的流量平衡控制器(2)。
流量平衡控制器(2)用于根据(接收的)同一路预冷器(12)上游引气管路和下游引气管路的压力信息计算得到预冷器(12)上下游的压差信息，再根据压差信息得到对应路气源的引气管路(1)的实时流量。进一步，流量平衡控制器(2)还用于将同一路气源的实时流量与目标流量进行对比，再根据对比结果对对应路气源的气源压调活门(11)进行调节；调节的目的在于尽量确保每台发动机的引气量相对平衡。
流量平衡控制器(2)可以采用已知的多种适合的结构控制器结构，例如采用PLC控制器、微信计算机等；本实施例中，如图2所示，其包括PCL主板(CPU)、AO模块(优选4-20mA输出)、0-250mA输出模块以及DIO模块(离散量采集)、通讯模块等，另外还可以包括例如显示屏等；流量平衡控制器(2)属于常规的控制器，其内部各部件的串口方式、连接方式不再具体赘述。
上述流量平衡控制器(2)中，是根据如下关系式计算得到预冷器上下游的实时流量Q：
Q＝a△p2+b△p+c；
其中，a、b、c为流量系数，可以通过常用试验标定方法获取；△p为预冷器(12)上下游的压差。
进一步，本发明的流量平衡控制器(2)还用于判断同一路气源的实时流量与目标流量的偏差值是否在预定阈值范围内，当超出预定阈值范围时对对应路气源的气源压调活门(11)进行调节。其中，预定阈值范围是可以根据需要进行适合的选择，本实施例中，预定阈值范围优选为目标流量值的百分之十，而目标流量是多发引气系统中每一路气源的平均流量(总流量除以气源路数)。
进一步，本发明的多发气源系统流量平衡控制装置还包括控制板(3)，控制板(3)上设置有多个与气源路数相等的控制开关(31)，多个控制开关(31)与流量平衡控制器(2)连接；每一个控制开关(31)分别对应一路气源，且仅当控制开关(31)闭合时，流量平衡控制器(2)自动控制对应路气源的气源压调活门(11)，使系统进入流量平衡自动控制状态。当控制开关31断开时，流量平衡控制器2与对应路气源的气源压调活门11断开；另外，还能通过手动控制控制开关31，以选择气源的构型，比如可以根据需要选择开启气源的数量为2路或3路或其他数量的路数等。
进一步，本发明的多发气源系统流量平衡控制装置中，包括两个通道A、B独立工作，A通道默认为主控通道，对两组活门进行控制，B通道为热备份。控制装置通过对控制板3上开关信号、温度和压力传感器信号、各类电控活门状态信号、其他系统总线信号的实时采集和计算，对系统和部件状态进行实时监视，并将状态和告警信息实时地显示和记录，实现对系统的实时诊断功能。同时，控制器的双通道余度管理模块对通道的健康状态进行实时监测，并将监测信息通过通道间的总线互传，每个通道分别独立地对双通道的健康状态进行比对，并将比对结果发送给另一通道。
当流量平衡控制装置B通道接收到各自总线上A通道故障信息时，相应的B通道接管系统的控制权，对气源系统进行实时控制和监视。当不需要引气或驾驶舱主显示器显示引气失效时，控制板两个开关分别弹起，切断流量平衡控制装置与活门间的连接线，由控制面板超越控制气源系统活门的关闭。
本发明的多发气源系统流量平衡控制装置中，流量平衡控制器2能够根据实时流量与目标流量的对比结果对对应路气源的气源压调活门11进行调节，从而自动调节多发引气系统的流量，使每台发动机的引气量相对平衡(优选各路引气流量误差不超过10％)，消除单台发动机引气超量的现象，从而减小对发动机动力的影响，提高飞机的飞行安全性能，降低引气活门的误告警率；同时，还实现了对气源系统流量不平衡状态的数字化控制和检测功能，提高了系统的测试性能，简化了系统的维护程序。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种多发气源系统流量平衡控制装置，用于对多发引气系统中每一路气源的引气流量进行控制，其特征在于，包括：
气源压调活门(11)，设置在每一路引气管路(1)中，用于调节所述引气管路(1)的压力和流量；
预冷器(12)，设置在每一路所述引气管路(1)中，且位于所述气源压调活门(11)的上游；
第一压力传感器(13)，设置在每一路所述引气管路(1)中，且位于所述预冷器(12)的上游，用于实时测量所述预冷器(12)上游引气管路中的压力；
第二压力传感器(14)，设置在每一路所述引气管路(1)中，且位于所述预冷器(12)的下游，用于实时测量所述预冷器(12)下游引气管路中的压力；
流量平衡控制器(2)，用于根据同一路所述预冷器(12)上游引气管路和下游引气管路的压力信息计算得到所述预冷器(12)上下游的压差信息，再根据所述压差信息得到对应路气源的所述引气管路(1)的实时流量；所述流量平衡控制器(2)还用于将同一路气源的所述实时流量与目标流量进行对比，再根据对比结果对对应路气源的所述气源压调活门(11)进行调节。
2.根据权利要求1所述的多发气源系统流量平衡控制装置，其特征在于，所述流量平衡控制器(2)是根据如下关系式计算得到所述预冷器上下游的实时流量Q：
Q＝a△p2+b△p+c；
其中，a、b、c为流量系数，通过试验标定获取；△p为所述预冷器(12)上下游的压差。
3.根据权利要求1所述的多发气源系统流量平衡控制装置，其特征在于，所述流量平衡控制器(2)还用于判断同一路气源的所述实时流量与目标流量的偏差值是否在预定阈值范围内，当超出所述预定阈值范围时对对应路气源的所述气源压调活门(11)进行调节。
4.根据权利要求3所述的多发气源系统流量平衡控制装置，其特征在于，所述预定阈值范围是所述目标流量值的百分之十。
5.根据权利要求1所述的多发气源系统流量平衡控制装置，其特征在于，所述目标流量是所述多发引气系统中每一路气源的平均流量。
6.根据权利要求1-5任一项所述的多发气源系统流量平衡控制装置，其特征在于，还包括控制板(3)，所述控制板(3)上设置有多个与气源路数相等的控制开关(31)，多个所述控制开关(31)与所述流量平衡控制器(2)连接；
每一个所述控制开关(31)分别对应一路气源，且仅当所述控制开关(31)闭合时，所述流量平衡控制器(2)自动控制对应路气源的气源压调活门(11)。
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