CN113961022B

CN113961022B - 一种飞机测试的压力控制系统及压力控制方法

Info

Publication number: CN113961022B
Application number: CN202111567330.5A
Authority: CN
Inventors: 吴敬涛; 强宝平; 成竹; 张惠; 娄鑫杰
Original assignee: AVIC Aircraft Strength Research Institute
Current assignee: AVIC Aircraft Strength Research Institute
Priority date: 2021-12-21
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2022-03-11
Anticipated expiration: 2041-12-21
Also published as: CN113961022A

Abstract

本发明公开了一种飞机测试的压力控制系统及压力控制方法，属于飞机测试技术领域，控制系统包括储液罐，所述储液罐通过第一连接管道与载冷剂管道接通，所述第一连接管道上由左到右依次设有第一开关阀、屏蔽泵以及第二开关阀，且第一连接管道上并联有两路用于载冷剂导流的第二连接管道、第三连接管道，第二连接管道上设有第三开关阀，第三连接管道上设有第四开关阀，所述储液罐上设有带有补液泵的补液管、安全阀、高低液位报警器、液位计以及注液管。本发明的压力控制系统及压力控制方法操作方便，易于实现，运行平稳，且安全可靠，能够保证载冷剂管道和表冷器内的压力稳定。

Description

一种飞机测试的压力控制系统及压力控制方法

技术领域

本发明涉及飞机测试技术领域，具体是涉及一种飞机测试的压力控制系统及压力控制方法。

背景技术

飞机的气候环境适应性是飞机的重要特性之一，在飞机气候环境实验室内对飞机进行气候环境试验是对飞机的气候环境适应性进行考核与验证的方法之一；飞机气候环境实验室可模拟极端低温、高温、湿热、降雪、太阳辐照、积冰冻雨、淋雨、冻雾等地球表面的气候环境，其尺寸可满足大型设备或整机的气候试验需求。

飞机气候环境实验室可以实现的极端低温-55℃、极端高温+74℃、湿热10%RH~95%RH的环境，为了方便调节控制，参考国外麦金利实验室的制冷/加热方式，飞机气候环境实验室采用间接制冷/加热方式调节温度。

飞机气候环境实验室内的低温间接制冷剂采用二氯甲烷，用于实验室空气温度低于-25℃的情况，在飞机气候环境实验室内要求工况温度为-55℃～-25℃时，低温间接制冷剂二氯甲烷将复叠制冷系统低温级R23的冷量输送到空气处理处理单元（AHU）的表冷器，用于飞机气候环境实验室内冷却送风或补偿空气。

为了保证在进行不同温度试验时，表冷器内压力稳定，需要对表冷器以及载冷剂管道内载冷剂的压力进行控制，为了解决该问题，亟待设计一种飞机测试的压力控制系统及压力控制方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种飞机测试的压力控制系统及压力控制方法。

本发明的技术方案是：一种飞机测试的压力控制系统，包括储液罐，所述储液罐通过第一连接管道与载冷剂管道接通，

所述第一连接管道上由左到右依次设有第一开关阀、屏蔽泵以及第二开关阀，且第一连接管道上并联有两路用于载冷剂导流的第二连接管道、第三连接管道，

所述第二连接管道与第一开关阀、屏蔽泵并联，第二连接管道上设有第三开关阀，

所述第三连接管道与屏蔽泵、第二开关阀并联，第三连接管道上设有第四开关阀，

所述储液罐上设有带有补液泵的补液管、安全阀、高低液位报警器、液位计以及注液管，所述补液管上连接有补液泵；

本发明的压力控制系统通过第一连接管道、第二连接管道、第三连接管道的组合设计，可以在仅设置一组单向泵吸的屏蔽泵的情况下，满足载冷剂流入储液罐、流出储液罐的双向控制需求；同时，在压力控制过程中，操作方便，易于实现，运行平稳，且安全可靠，能够保证载冷剂管道和表冷器内的压力稳定。

进一步地，所述载冷剂为二氯甲烷，二氯甲烷用于低温试验的低温间接制冷，由于二氯甲烷是气液混合物，它能够在一定的环境温度条件下以气液两相共存的形式存在，对应的压力是该环境温度下的饱和压力，因此，需要专用于二氯甲烷的压力控制系统来满足飞机气候环境实验室的控温需求。

作为本发明的一种可选方案，所述储液罐为滑仓型储液罐，

所述滑仓型储液罐包括罐体，所述罐体外侧面的上半部分设有与罐体外侧面滑动密封连接的滑仓，罐体外侧面的下半部分设有开口，且所述开口处设有与罐体内侧面滑动密封连接的弧形封堵板，

所述弧形封堵板与滑仓前端对应一侧设有推板，所述推板与滑仓前端通过螺栓固定，所述罐体的开口与滑仓前端所对应一侧设有用于与滑仓匹配吻合的活塞板，

所述滑仓后端设有翻边，所述翻边上连接有多组弹性绳，所述弹性绳的另一端与罐体外侧面设有的固定杆连接，翻边上等间距设有多组通过按压的方式锁定滑仓位置的锁定块，所述罐体外侧面的上半部分等间距设有若干组用于卡接锁定块的卡槽；

本发明的滑仓型储液罐利用滑仓在罐体上滑动的设计方案，通过控制滑仓与活塞板的间距变化对罐体进行扩容，从而通过滑仓围绕罐体滑动至不同的位置对罐体的容积进行具体调整，并且操作简便，可以配合储液罐的容积计算进行适应性调整，满足储液罐在不同载冷剂或不同场景下的容积大小要求。

进一步地，所述滑仓前侧面、左侧面以及右侧面均设有第一密封条，且罐体外侧面上与滑仓左侧面、右侧面所设有的第一密封条位置对应处配设有第一密封滑槽；所述弧形封堵板的左侧面、右侧面均设有第二密封条，且罐体内侧面上与弧形封堵板的左侧面、右侧面所设有的第二密封条位置对应处配设有第二密封滑槽；通过第一密封条、第一密封滑槽、第二密封条和第二密封滑槽的设置，可以避免滑仓与罐体、弧形封堵板与罐体之间出现漏液等情况的发生，从而保证罐体的使用安全性。

进一步地，所述滑仓上设有至少一组用于操控滑仓移动的把手，通过把手的设置可以优化滑仓的操作，使滑仓型储液罐调整容积更为便捷，滑仓左侧面或右侧面设有用于标识滑仓扩充罐体容积的刻度，便于根据刻度识别滑仓型储液罐当前所调整的容积的大小。

作为本发明的另一种可选方案，所述储液罐为市售储液罐。

进一步地，上述储液罐的容积计算方法为：

S101、在20℃~74℃高温试验和-25℃~35℃中温试验时，二氯甲烷被真空泵从表冷器中抽至载冷剂管道内，此时，储液罐所需的体积为：

其中，

为中温试验和高温试验时储液罐所需的体积，

为表冷器的内容积；

S102、在-55℃低温试验时，载冷剂管道内温度降低，载冷剂管道内部压力下降，为了保证载冷剂管道内充满载冷剂，需从储液罐内抽取部分载冷剂注入载冷剂管道中，此时，储液罐所需的体积为：

其中，

为低温试验时储液罐所需的体积，

为载冷剂管道的内容积，

为温度在-70℃的二氯甲烷密度，

为温度在30℃时的二氯甲烷密度；

S103、根据步骤S101、S102所计算的

、

，此时，计算储液罐的理论体积为：

其中，

为储液罐的理论体积，

为储液罐内预留的误差容积，

为中温试验、高温试验时储液罐所需的体积，

为低温试验时储液罐所需的体积；

S104、将储液罐的体积放大30%作为设计余量后，此时，储液罐的实际体积为：

其中，

为储液罐的实际体积，

为储液罐的理论体积；

由于二氯甲烷是气液混合物，其在围绕的环境温度条件下以气液两相共存的形式存在，对应的压力是环境温度下的饱和压力，所以通过上述计算方法对储液罐进行容积计算，从而减少二氯甲烷的库存，并对二氯甲烷充分利用。

本发明还提供了上述飞机测试的压力控制系统的压力控制方法，包括以下步骤：

S201、在中温试验和高温试验时，关闭第一开关阀和第二开关阀，同时开启第三开关阀和第四开关阀，载冷剂在屏蔽泵的作用下，经第二连接管道、第一连接管道、第三连接管道从载冷剂管道流入储液罐内储存；

S202、在低温试验时，关闭第三开关阀和第四开关阀，同时开启第一开关阀和第二开关阀，载冷剂在屏蔽泵的作用下，经第一连接管道从储液罐流入载冷剂管道内。

本发明的有益效果是：

（1）本发明的压力控制系统在压力控制过程中，操作方便，易于实现，运行平稳，且安全可靠，能够保证载冷剂管道和表冷器内的压力稳定。

（2）本发明的压力控制系统通过第一连接管道、第二连接管道、第三连接管道的组合设计，可以在仅设置一组单向泵吸的屏蔽泵的情况下，满足载冷剂流入储液罐、流出储液罐的双向控制需求。

（3）本发明的压力控制系统通过滑仓型储液罐的设计，通过滑仓围绕罐体滑动至不同的位置对罐体的容积进行具体调整，操作简便，可以配合储液罐的容积计算进行适应性调整，满足储液罐在不同载冷剂或不同场景下的容积大小要求。

（4）本发明的压力控制方法实现了低温试验过程中，表冷器和载冷剂管道内的二氯甲烷的压力稳定，从而满足载冷剂在不同环境条件下的使用需求。

附图说明

图1是本发明压力控制系统的系统结构图。

图2是本发明压力控制系统在中温试验和高温试验时载冷剂流向示意图。

图3是本发明压力控制系统在低温试验时载冷剂流向示意图。

图4是本发明滑仓型储液罐的整体结构示意图一。

图5是本发明滑仓型储液罐的整体结构示意图二。

图6是本发明滑仓型储液罐的罐体外部结构示意图。

图7 是本发明滑仓型储液罐的罐体内部结构示意图。

图8是本发明滑仓型储液罐的滑仓结构示意图。

图9是本发明滑仓型储液罐的弧形封堵板结构示意图。

图10是本发明压力控制方法的流程图。

其中，1-第一连接管道、11-第一开关阀、12-屏蔽泵、13-第二开关阀，

2-第二连接管道、21-第三开关阀，

3-第三连接管道、31-第四开关阀，

4-补液管，5-安全阀，6-高低液位报警器，7-液位计，8-注液管，

9-滑仓型储液罐、91-罐体、911-开口、912-活塞板、913-卡槽、914-第一密封滑槽、915-第二密封滑槽、92-滑仓、921-翻边、922-锁定块、923-第一密封条、924-刻度、93-弧形封堵板、931-推板、932-第二密封条、94-弹性绳、95-把手，

10-市售储液罐。

具体实施方式

下面结合具体实施方式来对本发明进行更进一步详细的说明，以更好地体现本发明的优势。

实施例1

如图1所示，一种飞机测试的压力控制系统，包括储液罐，所述储液罐为市售储液罐10，其容积计算方法为：

其中，

为中温试验和高温试验时储液罐所需的体积，

为表冷器的内容积；

其中，

为低温试验时储液罐所需的体积，

为载冷剂管道的内容积，

为温度在-70℃的二氯甲烷密度，

为温度在30℃时的二氯甲烷密度；

S103、根据步骤S101、S102所计算的

、

，此时，计算储液罐的理论体积为：

其中，

为储液罐的理论体积，

为储液罐内预留的误差容积，

为中温试验、高温试验时储液罐所需的体积，

为低温试验时储液罐所需的体积；

其中，

为储液罐的实际体积，

为储液罐的理论体积；

由于二氯甲烷是气液混合物，它能够在一定的环境温度条件下以气液两相共存的形式存在，对应的压力是该环境温度下的饱和压力，所以通过上述计算方法对储液罐进行容积计算，从而减少二氯甲烷的库存，并对二氯甲烷充分利用；

如图1所示，所述储液罐通过第一连接管道1与载冷剂管道接通，所述第一连接管道1上由左到右依次设有第一开关阀11、屏蔽泵12以及第二开关阀13，且第一连接管道1上并联有两路用于载冷剂导流的第二连接管道2、第三连接管道3，所述载冷剂为二氯甲烷；

如图1所示，所述第二连接管道2与第一开关阀11、屏蔽泵12并联，第二连接管道2上设有第三开关阀21，

如图1所示，所述第三连接管道3与屏蔽泵12、第二开关阀13并联，第三连接管道3上设有第四开关阀31，

如图1所示，所述储液罐上设有带有补液泵的补液管4、安全阀5、高低液位报警器6、液位计7以及注液管8，所述补液管4上连接有补液泵；

上述飞机测试的压力控制系统的压力控制方法，如图10所示，包括以下步骤：

S201、如图2所示，在中温试验和高温试验时，关闭第一开关阀11和第二开关阀13，同时开启第三开关阀21和第四开关阀31，载冷剂在屏蔽泵12的作用下，经第二连接管道2、第一连接管道1、第三连接管道3从载冷剂管道流入储液罐内储存；

S202、如图3所示，在低温试验时，关闭第三开关阀21和第四开关阀31，同时开启第一开关阀11和第二开关阀13，载冷剂在屏蔽泵12的作用下，经第一连接管道1从储液罐流入载冷剂管道内。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，与其不同之处在于，如图4和5所示，所述储液罐为滑仓型储液罐9，

如图6、7所示，所述滑仓型储液罐9包括罐体91，所述罐体91外侧面的上半部分设有与罐体91外侧面滑动密封连接的滑仓92，罐体91外侧面的下半部分设有开口911，且所述开口911处设有与罐体91内侧面滑动密封连接的弧形封堵板93，

如图9所示，所述弧形封堵板93与滑仓92前端对应一侧设有推板931，所述推板931与滑仓92前端通过螺栓固定，所述罐体91的开口911与滑仓92前端所对应一侧设有用于与滑仓92匹配吻合的活塞板912，

如图8所示，所述滑仓92上设有五组用于操控滑仓92移动的把手95，通过把手95的设置可以优化滑仓92的操作，使滑仓型储液罐9调整容积更为便捷，滑仓92左侧面设有用于标识滑仓92扩充罐体91容积的刻度924，便于根据刻度924识别滑仓型储液罐9当前所调整的容积的大小；所述滑仓92后端设有翻边921，所述翻边921上连接有多组弹性绳94，所述弹性绳94的另一端与罐体91外侧面设有的固定杆连接，翻边921上等间距设有多组通过按压的方式锁定滑仓92位置的锁定块922，所述罐体91外侧面的上半部分等间距设有若干组用于卡接锁定块922的卡槽913；

如图8、9所示，所述滑仓92前侧面、左侧面以及右侧面均设有第一密封条923，且罐体91外侧面上与滑仓92左侧面、右侧面所设有的第一密封条923位置对应处配设有第一密封滑槽914；所述弧形封堵板93的左侧面、右侧面均设有第二密封条932，且罐体91内侧面上与弧形封堵板93的左侧面、右侧面所设有的第二密封条932位置对应处配设有第二密封滑槽915；

上述滑仓型储液罐9的工作方法为：

拉动滑仓92上的把手95，使滑仓92沿着罐体91进行转动，在滑仓92转动过程中，通过滑仓92推动弧形封堵板93转动，在活塞板912的作用下，始终保持滑仓92与开口911对接部分的空腔与罐体91内部连通，

期间，可通过观察刻度924对罐体91所调整的容积大小进行观测，当调整到预期容积大小后，按压锁定块922，使锁定块922与当前所对应的卡槽913卡接，

当需要恢复罐体91的原容积时，将各个锁定块922上拉，使锁定块922脱离与卡槽913的卡接，在弹性绳94的作用下，滑仓92复原至初始位置。

应用例

以实施例1为例，根据《载冷剂用量计算报告》可知，载冷剂管道的内容积为：100m³，表冷器的内容积为5.8m³，同时根据二氯甲烷的物性参数可知，二氯甲烷在-70℃、30℃时的密度分别为：1480kg/m³、1307 kg/m³；

储液罐内预留的误差容积包括：汇集管2m³，预留体积4m³，则储液罐的计算容积为：

放大30%作为设计余量后得到二氯甲烷储液罐的实际容积为：35m³。

Claims

1.一种飞机测试的压力控制系统，其特征在于，包括储液罐，所述储液罐通过第一连接管道（1）与载冷剂管道接通，

所述第一连接管道（1）上由左到右依次设有第一开关阀（11）、屏蔽泵（12）以及第二开关阀（13），且第一连接管道（1）上并联有两路用于载冷剂导流的第二连接管道（2）、第三连接管道（3），

所述第二连接管道（2）与第一开关阀（11）、屏蔽泵（12）并联，第二连接管道（2）上设有第三开关阀（21），

所述第三连接管道（3）与屏蔽泵（12）、第二开关阀（13）并联，第三连接管道（3）上设有第四开关阀（31），

所述储液罐上设有带有补液泵的补液管（4）、安全阀（5）、高低液位报警器（6）、液位计（7）以及注液管（8），所述补液管（4）上连接有补液泵；

所述储液罐为滑仓型储液罐（9），所述滑仓型储液罐（9）包括罐体（91），所述罐体（91）外侧面的上半部分设有与罐体（91）外侧面滑动密封连接的滑仓（92），罐体（91）外侧面的下半部分设有开口（911），且所述开口（911）处设有与罐体（91）内侧面滑动密封连接的弧形封堵板（93），

所述弧形封堵板（93）与滑仓（92）前端对应一侧设有推板（931），所述推板（931）与滑仓（92）前端通过螺栓固定，所述罐体（91）的开口（911）与滑仓（92）前端所对应一侧设有用于与滑仓（92）匹配吻合的活塞板（912），

所述滑仓（92）后端设有翻边（921），所述翻边（921）上连接有多组弹性绳（94），所述弹性绳（94）的另一端与罐体（91）外侧面设有的固定杆连接，翻边（921）上等间距设有多组通过按压的方式锁定滑仓（92）位置的锁定块（922），所述罐体（91）外侧面的上半部分等间距设有若干组用于卡接锁定块（922）的卡槽（913）。

2.根据权利要求1所述的一种飞机测试的压力控制系统，其特征在于，所述载冷剂为二氯甲烷。

3.根据权利要求1所述的一种飞机测试的压力控制系统，其特征在于，所述滑仓（92）前侧面、左侧面以及右侧面均设有第一密封条（923），且罐体（91）外侧面上与滑仓（92）左侧面、右侧面所设有的第一密封条（923）位置对应处配设有第一密封滑槽（914）；所述弧形封堵板（93）的左侧面、右侧面均设有第二密封条（932），且罐体（91）内侧面上与弧形封堵板（93）的左侧面、右侧面所设有的第二密封条（932）位置对应处配设有第二密封滑槽（915）。

4.根据权利要求1所述的一种飞机测试的压力控制系统，其特征在于，所述滑仓（92）上设有至少一组用于操控滑仓（92）移动的把手（95），滑仓（92）左侧面或右侧面设有用于标识滑仓（92）扩充罐体（91）容积的刻度（924）。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种飞机测试的压力控制系统的压力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S201、在中温试验和高温试验时，关闭第一开关阀（11）和第二开关阀（13），同时开启第三开关阀（21）和第四开关阀（31），载冷剂在屏蔽泵（12）的作用下，经第二连接管道（2）、第一连接管道（1）、第三连接管道（3）从载冷剂管道流入储液罐内储存；

S202、在低温试验时，关闭第三开关阀（21）和第四开关阀（31），同时开启第一开关阀（11）和第二开关阀（13），载冷剂在屏蔽泵（12）的作用下，经第一连接管道（1）从储液罐流入载冷剂管道内。