CN108106810A - 一种飞行大气参数校准实验装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种飞行大气参数校准实验装置，包括泵组件和气路组件；所述泵组件包括负压泵、负压气容、正压气容、正压泵和压力输出部；所述负压泵用于向所述负压气容提供负压气源；所述正压泵用于向所述正压气容提供正压气源；所述压力输出部包括负压输出部和正压输出部；所述气路组件包括静压气路通道、全压气路通道和气压控制电路；所述负压输出部将所述负压气容中的气体传输给所述静压气路通道；所述正压输出部将所述正压气容中的气体传输给所述全压气路通道。

Description

一种飞行大气参数校准实验装置

技术领域

本公开属于飞行大气参数校准技术领域，具体涉及一种飞行大气参数校准实验装置。

背景技术

大气数据系统是重要的机载设备之一，它的作用就是通过实时测量飞行器所处位置的大气静压、总压(或动压)、总温等参数，经大气数据计算机解算出飞行器的飞行高度、真空速、指示空速、Ma数等飞行参数，并送座舱显示系统显示，或者通过机载数据总线提供给飞行控制、导航等系统，参与飞机的飞行控制。

飞行大气参数校准装置通过输出目标压力值，模拟飞机的静压和全压信号以及气压高度、空速、马赫数和升降速度等飞行大气参数，实现对飞机大气数据系统及飞行参数仪表的性能校验和测试，对于保障飞行安全和完成各种飞行任务具有重要意义。还能作为实验室条件下的教学设备，供学生了解飞行大气数据系统的工作原理。

发明内容

本公开提供一种新型的飞行大气参数校准实验装置，其是在实验室条件下使用的全静压自动发生设备，其是开放式的工作平台，适用于飞行大气参数控制方法的教学。

本公开通过以下技术方案实现：

本公开提供一种飞行大气参数校准实验装置，包括泵组件和气路组件；所述泵组件包括负压泵、负压气容、正压气容、正压泵和压力输出部；所述负压泵用于向所述负压气容提供负压气源；所述正压泵用于向所述正压气容提供正压气源；所述压力输出部包括负压输出部和正压输出部；所述气路组件包括静压气路通道、全压气路通道和气压控制电路；所述负压输出部将所述负压气容中的气体传输给所述静压气路通道；所述正压输出部将所述正压气容中的气体传输给所述全压气路通道。

进一步地，所述静压气路通道包括静压输入口、多个电磁阀、第一手动均压阀、静压气容、静压传感器和静压出口，所述静压传感器能够测量所述静压气容内的气压；所述第一手动均压阀能够使得所述静压出口输出的气体压力不超过设定的静压最大值(例如1个大气压)；所述多个电磁阀用于控制所述静压气路通道内的气路通断。

进一步地，所述全压气路通道包括全压输入口、多个电磁阀、第二手动均压阀、全压气容、全压传感器和全压出口；所述全压传感器能够测量所述全压气容内的气压；所述第二手动均压阀能够使得所述全压出口输出的气体压力不超过设定的全压最大值(例如3个大气压)；所述多个电磁阀用于控制所述全压气路通道内的气路通断。

进一步地，

所述静压输入口分别与多个电磁阀中的第九电磁阀、第三电磁阀和第一电磁阀的输入端连通，所述第三电磁阀的输出端与所述静压气容的第一输入端连通，所述第一电磁阀的输出端与所述全压气容的第二输入端连通，所述静压气容的输出端分别与多个电磁阀中的第五电磁阀和第七电磁阀的输入端连通，所述第五电磁阀的输出端与所述静压传感器连通，所述第七电磁阀的输出端与所述第一手动均压阀连通，所述第一手动均压阀连通所述静压出口；

所述全压输入口分别与多个电磁阀中的第十电磁阀、第二电磁阀和第四电磁阀的输入端连通，所述第二电磁阀的输出端与所述静压气容的第二输入端连通，所述第四电磁阀的输出端与所述全压气容的第一输入端连通，所述全压气容的输出端分别与多个电磁阀中的第八电磁阀和第六电磁阀的输入端连通，所述第六电磁阀的输出端与所述全压传感器连通，所述第八电磁阀的输出端与所述第二手动均压阀连通，所述第二手动均压阀连通所述全压出口。

进一步地，所述全压气路通道还包括沉淀槽和限压阀；所述全压输入口与所述沉淀槽的输入端连通，所述沉淀槽的输出端与所述第十电磁阀的输入端和所述限压阀的输入端连通，所述限压阀的输出端与所述第二电磁阀和第四电磁阀的输入端连通。

进一步地，所述静压气路通道的多个电磁阀和所述全压气路通道的所述多个电磁阀的通断均由单片机进行控制。所述单片机的引脚输出PWM波，驱动各个所述电磁阀在一定的时间内以一定的占空比开闭，或者直接控制各个所述电磁阀打开或关闭。

进一步地，所述泵组件还包括两个压力表，分别用于测量所述负压气容和正压气容里的压力。

进一步地，所述泵组件置于铁箱体中，铁箱体具有4个万向轮，便于移动；所述气路组件置于两个面透明(正面和上面)、其余面是铁皮的箱体内。

其中，所述泵组件还包括正压泵和负压泵的开关，以及电源接口等。

其中，上述压力传感器优选硅谐振式压力传感器，上述电磁阀均优选为高速电磁阀。

其中，所述气路组件还包括电源模块。

本公开的有益效果

(1)选用更加先进、体积更小的压力泵和真空泵，气路管道选用直径为5mm的PVC管道，既满足了实验装置的要求，又大大减小了实验装置的体积；

(2)选用高速电磁阀来控制气路的开闭，使得实验装置对气压的控制更加精确；

(3)采用单片机驱动电磁阀进行压力控制，可以对气压进行闭环控制，能够实现更多的教学功能；

(4)选用测量精度更高的硅谐振式压力传感器，使得实验装置对气压的测量更加准确。

(3)实验装置采用了新设计的结构，将负压泵和正压泵集成到泵组件中，将气压控制电路和静全压气路集成到气路组件中，使实验装置变得模块化，能够根据需要，实现不同的功能，比如对气压进行校准或者输出给定的静压和全压；气路组件的前面板和上面板采用PVC透明板，学生在做实验的时候能观察到气路组件的内部，使学生更容易地理解实验装置的工作原理。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是本公开具体实施方式的飞行大气参数校准实验装置的泵组件结构示意图。

图2是本公开具体实施方式的飞行大气参数校准实验装置的气路组件的外观图。

图3是本公开具体实施方式的飞行大气参数校准实验装置的气路组件的正视图。

图4是本公开具体实施方式的飞行大气参数校准实验装置的气路组件的气路结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

如图1-4所示，飞行大气参数校准实验装置包括泵组件和气路组件；泵组件包括负压泵21、负压气容22、正压气容23、正压泵24和压力输出部27；负压泵21用于向负压气容22提供负压气源；正压泵24用于向正压气容23提供正压气源；压力输出部27包括负压输出部和正压输出部；气路组件包括静压气路通道、全压气路通道和气压控制电路；负压输出部将负压气容22中的气体传输给静压气路通道；正压输出部将正压气容23中的气体传输给全压气路通道。

如图4所示，静压气路通道包括静压输入口31、多个电磁阀F9，F1，F3，F5，F7、第一手动均压阀、静压气容、静压传感器和静压出口，静压传感器能够测量静压气容内的气压；第一手动均压阀能够使得静压出口输出的气体压力均匀；多个电磁阀F9，F1，F3，F5，F7用于控制静压气路通道内的气路通断。

全压气路通道包括全压输入口32、多个电磁阀F10，F2，F4，F6，F8、第二手动均压阀、全压气容、全压传感器和全压出口；全压传感器能够测量全压气容内的气压；第二手动均压阀能够使得全压出口输出的气体压力均匀；多个电磁阀F10，F2，F4，F6，F8用于控制全压气路通道内的气路通断。

静压输入口31分别与多个电磁阀中的第九电磁阀、第三电磁阀和第一电磁阀的输入端连通，第三电磁阀的输出端与静压气容的第一输入端连通，第一电磁阀的输出端与全压气容的第二输入端连通，静压气容的输出端分别与多个电磁阀中的第五电磁阀和第七电磁阀的输入端连通，第五电磁阀的输出端与静压传感器连通，第七电磁阀的输出端与第一手动均压阀连通，第一手动均压阀连通静压出口；全压输入口32分别与多个电磁阀中的第十电磁阀、第二电磁阀和第四电磁阀的输入端连通，第二电磁阀的输出端与静压气容的第二输入端连通，第四电磁阀的输出端与全压气容的第一输入端连通，全压气容的输出端分别与多个电磁阀中的第八电磁阀和第六电磁阀的输入端连通，第六电磁阀的输出端与全压传感器连通，第八电磁阀的输出端与第二手动均压阀连通，第二手动均压阀连通全压出口。

全压气路通道还包括沉淀槽和限压阀38，FL；全压输入口32与沉淀槽的输入端连通，沉淀槽的输出端与第十电磁阀的输入端和限压阀38，FL的输入端连通，限压阀38，FL的输出端与第二电磁阀和第四电磁阀的输入端连通。

静压气路通道的多个电磁阀和全压气路通道的多个电磁阀的通断均由单片机进行控制。

泵组件还包括两个压力表25,26，分别用于测量负压气容22和正压气容23里的压力。泵组件和气路组件均置于整体透明的箱体内。

再如图1所示，25、26为两个压力表(例如指针式压力表)，分别用于测量负压气容22和正压气容23内的压力，20为电源接口，28、29为负压泵21和正压泵24的开关。

再如图2所示，气路组件的上面板1和前面板2均采用透明材料，便于观察内部结构。

再如图3所示，30是单片机电路板，用于控制高速电磁阀的开闭，进而控制气压，是气压控制电路。31和32是气路组件的压力输入接口(即静压输入口和全压输入口)，分别对应静压输入和全压输入。33和34是硅谐振式压力传感器，分别用来测量静压和全压。静压传感器测量范围为35hPa～1310hPa，全压传感器范围为35hPa～3500hPa，传感器测量准确度能达到0.02％FS。35是电磁阀(例如高速电磁阀)。36和37分别是静压气容和全压气容。38是限压阀，与大气联通，当全压气路中的压力超过限压阀设置的压力时，会通过限压阀降压，保证气路压力不超过传感器量程，保护压力传感器。39是电源模块，它能把220V交流电转换为24V、12V和5V等的直流电，给电磁阀、传感器等供电。

本公开的飞行大气参数校准实验装置的工作流程:

本公开的飞行大气参数校准实验装置既可以用来输出静压和全压信号，还能作为气压的校准设备。

当输出静压和全压信号时，泵组件提供正压和负压。泵组件中的负压气容和负压泵连接，当负压泵工作后，负压气容里的气压不断降低，作为负压源，然后输入到气路组件中的静压输入口，用于接下来的压力减小控制。泵组件中的正压气容和正压泵连接，当正压泵工作后，正压气容里的气压不断升高，作为正压源，然后输入到气路组件中的全压输入口，用于接下来的压力增大控制。可在单片机(例如ARM单片机)里写入PID控制程序，来控制电磁阀的打开时间，进而控制气路组件中静压气容和全压气容里的气压，从而得到要求的静压和全压，从静压出口和全压出口输出。

当作为气压的校准设备时，只用到气路组件。待校准的静压和全压分别从气路组件的静压输入口和全压输入口输入，电磁阀F1、F2、F9和F10关闭，F3、F4、F5和F6打开，静压传感器测量静压输入口里的气压，全压传感器测量全压输入口里的气压，单片机将测到静压值和全压值传到上位机并显示。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (9)

1.一种飞行大气参数校准实验装置，其特征在于，

包括泵组件和气路组件；

所述泵组件包括负压泵(21)、负压气容(22)、正压气容(23)、正压泵(24)和压力输出部(27)；

所述负压泵(21)用于向所述负压气容(22)提供负压气源；

所述正压泵(24)用于向所述正压气容(23)提供正压气源；

所述压力输出部(27)包括负压输出部和正压输出部；

所述气路组件包括静压气路通道、全压气路通道和气压控制电路；

所述负压输出部将所述负压气容(22)中的气体传输给所述静压气路通道；

所述正压输出部将所述正压气容(23)中的气体传输给所述全压气路通道。

2.根据权利要求1所述的飞行大气参数校准实验装置，其特征在于，

所述静压气路通道包括静压输入口(31)、多个电磁阀(F9、F1、F3、F5、F7)、第一手动均压阀、静压气容、静压传感器和静压出口，所述静压传感器能够测量所述静压气容内的气压；所述第一手动均压阀能够使得所述静压出口输出的气体压力不超过设定的静压最大值；所述多个电磁阀(F9、F1、F3、F5、F7)用于控制所述静压气路通道内的气路通断。

3.根据权利要求1或2所述的飞行大气参数校准实验装置，其特征在于，

所述全压气路通道包括全压输入口(32)、多个电磁阀(F10、F2、F4、F6、F8)、第二手动均压阀、全压气容、全压传感器和全压出口；所述全压传感器能够测量所述全压气容内的气压；所述第二手动均压阀能够使得所述全压出口输出的气体压力不超过设定的全压最大值；所述多个电磁阀(F10、F2、F4、F6、F8)用于控制所述全压气路通道内的气路通断。

4.根据权利要求3所述的飞行大气参数校准实验装置，其特征在于，

所述静压输入口(31)分别与多个电磁阀中的第九电磁阀、第三电磁阀和第一电磁阀的输入端连通，所述第三电磁阀的输出端与所述静压气容的第一输入端连通，所述第一电磁阀的输出端与所述全压气容的第二输入端连通，所述静压气容的输出端分别与多个电磁阀中的第五电磁阀和第七电磁阀的输入端连通，所述第五电磁阀的输出端与所述静压传感器连通，所述第七电磁阀的输出端与所述第一手动均压阀连通，所述第一手动均压阀连通所述静压出口；

所述全压输入口(32)分别与多个电磁阀中的第十电磁阀、第二电磁阀和第四电磁阀的输入端连通，所述第二电磁阀的输出端与所述静压气容的第二输入端连通，所述第四电磁阀的输出端与所述全压气容的第一输入端连通，所述全压气容的输出端分别与多个电磁阀中的第八电磁阀和第六电磁阀的输入端连通，所述第六电磁阀的输出端与所述全压传感器连通，所述第八电磁阀的输出端与所述第二手动均压阀连通，所述第二手动均压阀连通所述全压出口。

5.根据权利要求3所述的飞行大气参数校准实验装置，其特征在于，

所述全压气路通道还包括沉淀槽和限压阀(38，FL)；所述全压输入口(32)与所述沉淀槽的输入端连通，所述沉淀槽的输出端与所述第十电磁阀的输入端和所述限压阀(38，FL)的输入端连通，所述限压阀(38，FL)的输出端与所述第二电磁阀和第四电磁阀的输入端连通。

6.根据权利要求1-5任一项所述的飞行大气参数校准实验装置，其特征在于，所述静压气路通道的多个电磁阀和所述全压气路通道的所述多个电磁阀的通断均由单片机进行控制。

7.根据权利要求6所述的飞行大气参数校准实验装置，其特征在于，其特征在于，所述单片机的引脚输出PWM波，驱动各个所述电磁阀在一定的时间内以一定的占空比开闭，或者直接控制各个所述电磁阀打开或关闭。

8.根据权利要求1-5任一项所述的飞行大气参数校准实验装置，其特征在于，所述泵组件还包括两个压力表(25,26)，分别用于测量所述负压气容(22)和正压气容(23)里的压力。

9.根据权利要求1-8任一项所述的飞行大气参数校准实验装置，其特征在于，所述泵组件置于铁箱体内；所述气路组件置于具有透明面的铁箱体内。