CN108829085A - 基于飞机温度控制系统功能模拟的原位测试平台 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于飞机温度控制系统功能模拟的原位测试平台，包括信号处理系统，仿真工作站。信号处理系统包括接收组件、发送组件，信号处理系统主要用于信号和数据间转换；仿真工作站包括数据读取模块、温度仿真模块、数据存储模块，仿真工作站主要用于空调组件工作过程和客舱温度分布状态的模拟。本发明有益效果是：将虚拟仪器技术和软件仿真结合，在没有空调组件的情况下，可在原位对温度控制面板进行测试，适用于飞机总装阶段温度控制面板的测试，同时仿真工作站可作为温度控制系统的教学和培训使用，具有读取直视、系统构架简单、结构紧凑、成本低廉等优点，有着良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于民航技术领域，特别涉及一种基于飞机温度控制系统功能模拟的原位测试平台。
背景技术
目前在飞机总装阶段，驾驶舱的温度控制面板安装后无法判断其功能是否符合要求，只有整个空调组件安装完毕后通过系统联调方可判断其功能好坏，然而此种方法周期长，浪费财力和物力，增加总装阶段测试的成本，这些问题的出现引起了航空工作人员的极大关注。
基于飞机温度控制系统功能模拟的原位测试平台将虚拟仪器技术和软件仿真结合，在总装阶段无空调组件的情况下，可在原位对温度控制面板进行测试，缩短周期，节省成本。且本发明利用数学软件MATLAB强大的计算和仿真能力，结合有限元分析软件ANSYS流体仿真和LabVIEW虚拟仪器的控制能独立仿真飞机温度控制系统，可在教育机构和航空公司作为教学和培训使用，且具有读取直视、系统构架简单、结构紧凑、应用前景好、成本低廉等优点。
发明内容
针对现有技术中结构上的不足，本发明提供一种能够模拟飞机动态飞行时温度控制系统功能的温度控制面板原位测试平台。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种基于飞机温度控制系统功能模拟的原位测试平台，包括信号处理系统，仿真工作站。所述的信号处理系统包括接收组件、发送组件。其中接收组件由信号接收模块和信号解析模块组成，把温度控制面板的温度选择、控制信号和总线、离散、模拟信号转化为仿真需要的数据；发送组件由信号模拟模块和信号发送模块组成，主要是把仿真数据转化为总线、模拟、温度等信号并在温度控制面板进行显示。
所述的仿真工作站包括数据读取模块、温度仿真模块、数据存储模块。其中温度仿真模块包括空调组件仿真模块、客舱温度分布模块、温度控制面板仿真模块，空调组件工作仿真模块根据引气参数仿真出管道温度、活门位置等数据；客舱温度分布模块通过建立客舱模型、网格划分、边界条件设置计算、结果分析等步骤来模拟温度分布状态；温度控制面板仿真模块与空调组件工作仿真模块和客舱温度分布模块一起可单独用于温度控制系统的仿真。数据读取模块提取仿真所需数据；数据存储模块存储软件仿真的结果。
所述的接收组件包括信号接收模块和信号解析模块；信号接收模块通过信号转接箱和总线接收来自温度控制面板的温度选择、控制信号和总线、离散、模拟信号，信号解析模块将信号处理成温度等数据。
所述的发送组件包括信号模拟模块和信号发送模块；信号模拟模块根据仿真的数据模拟总线、模拟、温度等信号；信号发送模块通过信号转接箱和总线把信号传输到温度控制面板进行显示。
所述的数据读取模块读取仿真所需输入数据。
所述的空调组件工作仿真模块依托MATLAB软件平台分别建立初级热交换器、压气机、次级热交换器、涡轮、管道、阀门数学模型，建立空调组件仿真系统模型，本模型以引气的温度、压力、流量和阀门开度为输入量，所述初级热交换器模型将温度和压力参数输出到压气机模型，压气机模型将温度和压力参数输出到次级热交换器模型，次级热交换器模型将温度和压力参数输出到涡轮模型，最后以阀门出口的温度、流量、流速、功率、压力为输出量，并作为客舱温度分布仿真模块的输入数据。
所述的客舱温度分布仿真模块首先按照1:1比例建立真实客舱环境模型，在有限元分析软件ANSYS中经网格划分、边界条件设置计算、结果分析等步骤后模拟温度分布仿结果。
所述的数据存储模块存储仿真的数据。
所述的温度控制面板仿真模块与空调组件工作仿真模块和客舱温度分布模块一起可单独用于温度控制系统的仿真。
附图说明
图1为本发明基于飞机温度控制系统功能模拟的原位测试平台框图；
图2为本发明原位测试流程示意图；
图3为本发明空调组件工作仿真模型示意图；
图4为本发明有限元分析软件仿真过程框图。
图中：
1、接收组件 2、信号接收模块 3、信号解析模块
4、发送组件 5、信号模拟模块 6、信号发送模块
7、数据读取模块 8、空调组件工作仿真模块
9、客舱温度分布仿真模块 10、数据存储模块
11、温度控制面板仿真模块 12、温度仿真模块
13、信号转接箱 14、总线 15、显示器
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明基于飞机温度控制系统功能模拟的原位测试平台做进一步详细说明。
如图1所示，一种基于飞机温度控制系统功能模拟的原位测试平台，包括信号处理系统，仿真工作站。所述的信号处理系统包括接收组件、发送组件。其中接收组件由信号接收模块和信号解析模块组成，把温度控制面板的温度选择、控制信号和总线、离散、模拟信号转化为仿真需要的数据；发送组件由信号模拟模块和信号发送模块组成，主要是把仿真数据转化为总线、模拟、温度等信号并在温度控制面板进行显示。
所述的仿真工作站包括数据读取模块、温度仿真模块、数据存储模块。其中温度仿真模块包括空调组件仿真模块、客舱温度分布模块、温度控制面板仿真模块，空调组件工作仿真模块根据引气参数仿真出管道温度、活门位置等数据；客舱温度分布模块通过建立客舱模型、网格划分、边界条件设置计算、结果分析等步骤来模拟温度分布状态；温度控制面板仿真模块与空调组件工作仿真模块和客舱温度分布模块一起可单独用于温度控制系统的仿真。数据读取模块提取仿真所需数据；数据存储模块存储软件仿真的结果。
所述的接收组件包括信号接收模块和信号解析模块；信号接收模块通过信号转接箱和总线接收来自温度控制面板的温度选择、控制信号和总线、离散、模拟信号，信号解析模块将信号处理成温度等数据。
所述的发送组件包括信号模拟模块和信号发送模块；信号模拟模块根据仿真的数据模拟总线、模拟、温度等信号；信号发送模块通过信号转接箱和总线把信号传输到温度控制面板进行显示。
所述的数据读取模块读取仿真所需输入数据。
如图3所示，空调组件工作仿真模块依托MATLAB软件平台分别建立初级热交换器、压气机、次级热交换器、涡轮、管道、阀门等数学模型，建立空调组件仿真系统模型，本模型以引气的温度、压力、流量和阀门开度为输入量，其中初级热交换器模型将温度和压力参数输出到压气机模型，压气机模型将温度和压力参数输出到次级热交换器模型，次级热交换器模型将温度和压力参数输出到涡轮模型，最后以阀门出口的温度、流量、流速、功率、压力为输出量，并作为客舱温度分布仿真模块的输入数据。
如图4所示，客舱温度分布仿真模块9首先按照1:1比例建立真实客舱环境模型，在有限元分析软件ANSYS经网格划分、边界条件设置计算、结果分析等步骤后模拟温度分布仿结果。
数据存储模块10存储仿真的数据。
温度控制面板仿真模块11与空调组件工作仿真模块10和客舱温度分布模块11一起可单独用于温度控制系统的仿真。
实施例
如图2所示，通过信号转接箱13提取电子设备舱的飞机温度控制面板信号，通过总线14接到I/O板卡，打开机箱热机五分钟；在显示器15中LabVIEW软件平台上点击开始按钮，同时运行MATLAB和ANSYS仿真程序，调节温度控制面板的温度旋钮，可在ANSYS软件云图看出座舱各个位置温度变化和分布，也可在LabVIEW程序中看温度控制面板的模拟显示。
Claims (10)
1.一种基于飞机温度控制系统功能模拟的原位测试平台，其特征在于：包括信号处理系统和仿真工作站，所述信号处理系统包括接收组件(1)和发送组件(4)，所述仿真工作站包括数据读取模块(7)、空调组件工作仿真模块(8)、客舱温度分布仿真模块(9)、数据存储模块(10)和温度控制面板仿真模块(11)，所述接收组件(1)通过信号转接箱(13)和总线(14)把飞机温度控制面板的温度选择、控制信号和总线、离散、模拟信号转化为仿真需要的数据发送给数据读取模块(7)，数据读取模块(7)再将数据经过温度仿真模块(12)输出给数据存储(10)，所述数据存储(10)将仿真数据输出给发送组件(4)，所述发送组件(4)把仿真数据转化为总线、模拟、温度信号通过信号转接箱(13)和总线(14)发送飞机温度控制面板进行显示。
2.根据权利要求1所述的一种基于飞机温度控制系统功能模拟的原位测试平台，其特征在于：所述空调组件工作仿真模块(8)把管道过热和活门位置指示输出给数据储存模块(10)，所述数据存储(10)将管道过热和活门位置指示仿真数据输出给发送组件(4)，所述发送组件(4)把仿真数据转化为总线、模拟、位置信号发送飞机温度控制面板进行显示。
3.根据权利要求1所述的一种基于飞机温度控制系统功能模拟的原位测试平台，其特征在于：所述温度仿真模块(12)包括空调组件工作仿真模块(8)和客舱温度分布模块(9)和温度控制面板仿真模块(11)，形成单独模拟飞机温度控制系统。
4.根据权利要求1所述的一种基于飞机温度控制系统功能模拟的原位测试平台，其特征在于：所述接收组件(1)包括信号接收模块(2)和信号解析模块(3)，所述发送组件(4)包括信号模拟模块(5)和信号发送模块(6)。
5.根据权利要求1所述的一种基于飞机温度控制系统功能模拟的原位测试平台，其特征在于：所述数据读取模块(7)提取仿真所需数据，所述数据存储模块(10)存储软件仿真结果。
6.根据权利要求1所述的一种基于飞机温度控制系统功能模拟的原位测试平台，其特征在于：所述空调组件工作仿真模块(8)通过初级热交换器、压气机、次级热交换器、涡轮、管道和阀门数学模型，建立空调组件仿真系统模型，所述初级热交换器、压气机、次级热交换器和涡轮数学模型的输入与输出互相耦合。
7.根据权利要求6所述的一种基于飞机温度控制系统功能模拟的原位测试平台，其特征在于：所述空调组件工作仿真模块(8)在引气端输入温度、压力、流量参数，在阀门位置输入开度参数，以阀门出口的温度、流量、流速、功率、压力为输出量。
8.根据权利要求1所述的一种基于飞机温度控制系统功能模拟的原位测试平台，其特征在于：所述客舱温度分布仿真模块(9)通过建立比例为1:1真实客舱环境模型、网格划分、边界条件设置计算、结果分析步骤建立模型。
9.根据权利要求8所述的一种基于飞机温度控制系统功能模拟的原位测试平台，其特征在于：所述客舱温度分布仿真模块(9)以温度为输出量，以空调组件工作仿真模块温度、流速为输入量。
10.根据权利要求1所述的的一种基于飞机温度控制系统功能模拟的原位测试平台，其特征在于：所述信号转接箱(13)和总线(14)提取和转发飞机温度控制面板信号。
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