CN114234481B - 一种用于飞机测试的载冷剂调温系统及调温方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于飞机测试的载冷剂调温系统及调温方法，调温系统包括：第一载冷剂循环子系统以及第二载冷剂循环子系统；第一载冷剂循环子系统包括第一载冷剂一次循环单元、第一载冷剂二次循环单元；第二载冷剂循环子系统包括第二载冷剂一次循环单元、第二载冷剂二次循环单元；调温方法包括：常温升温至高温阶段、高温降温至常温阶段、常温降温至低温阶段以及低温升温至常温阶段的调温方法，以及常温至高温后保温阶段、高温至常温后保温阶段、常温至低温后保温阶段以及低温至常温后保温阶段的控温方法。本发明的调温系统及调温方法，使用两种覆盖不同温度范围的第一载冷剂、第二载冷剂，满足了飞机进行宽温域气候实验的调温需求。

Description

一种用于飞机测试的载冷剂调温系统及调温方法

技术领域

本发明涉及飞机测试技术领域，具体是涉及一种用于飞机测试的载冷剂调温系统及调温方法。

背景技术

飞机结构是体现飞机总体布局、气动外形的技术载体，是飞机各系统实现预定功能的物理平台，是影响飞机使用可靠性、成本和寿命的主要因素，为了测试飞机结构设计的安全性等，在试飞前需要对飞机进行各种测试。

飞机模拟气候环境试验是指飞机在试飞之前在气候实验室模拟环境中或外场自然环境中对飞机进行高温、低温、湿热、淋雨、降雪、冻雨、积冰和太阳辐照等气候环境试验，以验证飞机和地面保障设施的气候环境适应性。

气候实验室可模拟低温、高温、湿热、喷雾、降雪、太阳辐照等多种自然界中存在的真实自然环境，其中高温可达70余摄氏度，低温可达-50余摄氏度；气候实验室内空间体积高达130000m³，制冷制热设备产生的冷量与热量经过长距离传输后消耗巨大，故选用间接式，即在制冷制热设备与实验室内部之间再增加一套载冷剂管道用于传输冷量与热量。

由于无法找到一种载冷剂可以在如此宽温域内保持稳定的液相或气相，即单一载冷剂无法完成如此宽温域的载冷载热需求，因此，气候实验室需要使用两种载冷剂共同对实验室内温度进行调节控制。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于飞机测试的载冷剂调温系统及调温方法。

本发明的技术方案是：一种用于飞机测试的载冷剂调温系统，包括：第一载冷剂循环子系统以及第二载冷剂循环子系统；所述第一载冷剂循环子系统包括第一载冷剂一次循环单元、第一载冷剂二次循环单元；所述第二载冷剂循环子系统包括第二载冷剂一次循环单元、第二载冷剂二次循环单元；

所述第一载冷剂一次循环单元包括第一循环管路，以及第一循环管路上依次设有的一次循环泵、冷却水模块、蒸汽模块以及制冷模块，所述第一循环管路与第一载冷剂定压罐通过连接管连接，

所述第二载冷剂一次循环单元包括第一循环管路，以及第一循环管路上依次设有的一次循环泵以及制冷模块，所述第一循环管路与第二载冷剂定压罐通过连接管连接；

所述第一载冷剂二次循环单元、第二载冷剂二次循环单元均包括第二循环管路，以及第二循环管路上设有的换热器、二次循环泵以及旁通阀，第一载冷剂二次循环单元与第一载冷剂一次循环单元通过连接管及回液阀连接，第二载冷剂二次循环单元与第二载冷剂一次循环单元通过连接管及回液阀连接，且第二循环管路上包裹有电加热带；

所述第一载冷剂二次循环单元的换热器、第二载冷剂二次循环单元的换热器均位于风道内；

由Q＝c·m·Δt，m＝ρ·V，可知，在理想情况下同样使用空气作为换热介质时，升高或降低相同温度所消耗能量与内部空气体积成正比，本发明的调温系统使用蒸汽模块作为热量来源而不是以电加热作为热量来源，可以有效解决电加热体积过大而导致的空间占用问题，并且经济性更好。

进一步地，所述风道设有多组，每组风道内均设有一组离心风机、至少一组第一载冷剂二次循环单元的换热器以及至少一组第二载冷剂二次循环单元的换热器。

进一步地，所述冷却水模块为冷却水板式换热器，所述蒸汽模块为蒸汽板式换热器，所述制冷模块为制冷机组。

进一步地，所述调温系统通过使用第一载冷剂以及第二载冷剂进行间接式温度控制，所述第一载冷剂用于调温系统的中高温温度控制中，第一载冷剂的沸点高于110℃，冰点低于-60℃；所述第二载冷剂用于调温系统的低温温度控制中，第二载冷剂的沸点高于30℃，冰点为-97℃；使用两种覆盖不同温度范围的第一载冷剂、第二载冷剂，保障了飞机进行宽温域气候实验的调温需求，保障了飞机气候实验的正常进行。

作为本发明的一种可选方案，所述换热器采用翅片式换热器。

作为本发明的另一种可选方案，所述换热器采用自调节型换热器，包括导液环管，与导液环管前部内环面滑动连接并且可沿着导液环管内环面前后移动的第一导热环，以及与导液环管后部内环面转动连接的第二导热环，所述第一导热环外环面上设有若干组异形滑块与导液环管内环面配设的异形滑槽滑动连接，所述第二导热环外环面上设有若干组环形凸起与导液环管内环面配设的环形槽滑动连接；

所述第一导热环、第二导热环内部沿周向均设有多组可根据风力调节的翅片组，第一导热环的中轴线上设有用于与翅片组连接的阻风板，第二导热环的中轴线上设有用于与翅片组连接的载板，所述载板与阻风板之间通过第一弹簧杆转动连接，所述载板后侧的第二导热环上设有支撑板，所述支撑板与载板之间通过第二弹簧杆连接，

所述翅片组的各个翅片相邻两侧侧面上均交错分布有若干组扰流板，翅片一端与第一导热环、第二导热环内环面通过转轴转动连接，翅片另一端与阻风板、载板通过弹性绳连接，

所述第一导热环靠近第二导热环的环面上周向等间距设有多组推板，所述第二导热环靠近第一导热环的环面上周向等间距设有多组与所述推板相匹配的斜推槽；

本发明自调节型换热器通过第一导热环、第二导热环的配合，在风道风力较大时，第一导热环沿着导液环管后移触发转动第二导热环，从而使第一导热环与第二导热环的翅片组错位，增大风阻，从而提高风道中风与自调节型换热器的接触时间，从而提高换热效率，当风道风力较小时，又可自动复原至翅片组非错位的初始状态，因而，自调节型换热器可根据风道风力大小进行自动调节，提高换热效率。

本发明还提供了上述用于飞机测试的载冷剂调温系统的调温方法，包括：常温升温至高温阶段、高温降温至常温阶段、常温降温至低温阶段以及低温升温至常温阶段的调温方法，以及常温至高温后保温阶段、高温至常温后保温阶段、常温至低温后保温阶段以及低温至常温后保温阶段的控温方法；

进一步地，

1)所述常温升温至高温阶段的调温方法为：

S101、开启第二载冷剂一次循环单元、第二载冷剂二次循环单元，将第二载冷剂二次循环单元的换热器内的第二载冷剂排空，关闭第二载冷剂一次循环单元、第二载冷剂二次循环单元；

S102、开启第一载冷剂一次循环单元，通过蒸汽模块对第一载冷剂进行升温，调节蒸汽模块内蒸汽控温调节阀的开度，设定第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度高5～8℃；

S103、开启第一载冷剂二次循环单元，调节第一载冷剂二次循环单元的回液阀开度，使第一载冷剂二次循环单元的换热器出口空气温度高于实验室内空气温度并满足升温速率要求，从而对实验室内空气进行升温；

2)所述高温降温至常温阶段的调温方法为：

S201、在实验室内温度下降至50℃前，仍使用蒸汽模块对第一载冷剂进行温度控制，并保证第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度高5～8℃；

S202、当实验室内温度达到50℃时，开启冷却水模块，并关闭蒸汽模块；

S203、调节冷却水模块的前阀门开度及第一载冷剂二次循环单元的回液阀开度，从而对实验室内空气进行降温；

3)所述常温降温至低温阶段的调温方法为：

S301、开启第一载冷剂一次循环单元的制冷模块，关闭冷却水模块；

S302、控制制冷模块的制冷效率，同时调节第一载冷剂二次循环单元的回液阀开度，并保证第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度低5～8℃；

S303、当实验室内温度降至-15℃时，开启第二载冷剂一次循环单元及第二载冷剂二次循环单元，调节第二载冷剂二次循环单元的回液阀开度，第二载冷剂与第一载冷剂同时工作，对实验室内空气进行降温；

S304、当实验室内温度降至-30℃时，将第一载冷剂二次循环单元的换热器内的第一载冷剂排空，并关闭第一载冷剂一次循环单元、第一载冷剂二次循环单元；

S305、使用第二载冷剂一次循环单元、第二载冷剂一次循环单元对实验室内空气进行继续降温；

4)所述低温升温至常温阶段的调温方法为：

S401、在实验室内温度升至-40℃之前，仍使用制冷模块对第二载冷剂进行温度控制，并保证第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度低5～8℃；

S402、当实验室内温度升至-40℃时，关闭制冷模块，关闭第二载冷剂二次循环单元的回液阀，打开第二载冷剂二次循环单元的电加热带，调整电加热带功率对实验室内空气进行继续升温；

S403、当实验室内温度升至-20℃时，对第一载冷剂二次循环单元进行第一载冷剂充注，直到第一载冷剂二次循环单元的换热器内充满第一载冷剂；

S404、当实验室内温度升至-10℃时，开启第一载冷剂一次循环单元，关闭第一载冷剂二次循环单元的回液阀，打开第一载冷剂二次循环单元的电加热带，调整电加热带功率，同时使用第一载冷剂和第二载冷剂对实验室内空气进行升温；

S405、当第一载冷剂一次循环单元温度达到0℃时，开启冷却水模块，对第一载冷剂一次循环单元进行升温，直至第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度高5～8℃，调节第一载冷剂二次循环单元的回液阀，逐渐减小第一载冷剂二次循环单元的电加热带功率和第二载冷剂二次循环单元的电加热带功率，继续对实验室内空气进行升温；

S406、当第二载冷剂二次循环单元的电加热带全部关闭后，关闭第二载冷剂一次循环单元、第二载冷剂二次循环单元，仅使用第一载冷剂对实验室内空气进行升温；

S407、当实验室内温度升至10℃时，开启蒸汽模块，关闭冷却水模块，继续对实验室内空气进行升温；

由高温向常温降温时，从经济性和节能方面考虑，在温度下降至50℃，开启冷却水模块，并关闭蒸汽模块，继续降温；并且冷却水模块在使用时，第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度不能低于0℃；由于第一载冷剂在温度低于-40℃时会变得粘稠，流动性下降，因此，在实验室内温度达到-30℃前切换至使用第二载冷剂继续降温；常温升温至高温阶段、高温降温至常温阶段的过程中，控制第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度高5～8℃，常温降温至低温阶段、低温升温至常温阶段的过程中，控制第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度低5～8℃，可以便于控制实验室内温度的变化趋势；由于冷却水模块、蒸汽模块在0℃以下会结冰，为避免实验室结构遭到破坏，低温升温至常温时，使用设置在第一载冷剂二次循环单元、第二载冷剂二次循环单元的电加热带进行升温，并且在第二载冷剂二次循环单元的电加热带无法满足实验室内升温速率且室内温度高于-30℃时，可同时开启第一载冷剂二次循环单元的电加热带进行协同升温。

进一步地，

1)所述常温至高温后保温阶段的控温方法为：

保证第一载冷剂二次循环的换热器出口空气温度高于实验室内空气温度，调节第一载冷剂二次循环单元的回液阀开度，直至实验室内温度稳定在目标高温，且温差在±3℃以内；

2)所述高温至常温后保温阶段的控温方法为：

调节第一载冷剂二次循环单元的回液阀开度，直至实验室内温度稳定在常温，且温差在±3℃以内；并且在高温至常温后保温阶段的保温期间，对第二载冷剂二次循环单元进行第二载冷剂充注，直到第二载冷剂二次循环单元的换热器内充满第二载冷剂；

3)所述常温至低温后保温阶段的控温方法为：

调节第二载冷剂二次循环单元的回液阀开度，直至实验室内空气温度稳定在目标低温，且温差在±3℃以内；

4)所述低温至常温后保温阶段的控温方法为：

调节第二载冷剂二次循环单元的回液阀开度，直至实验室内空气温度稳定在常温，且温差在±3℃以内。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的调温系统及调温方法，在常温升温至高温阶段中，使用蒸汽模块代替电加热，起到了节能的作用，可以有效解决电加热体积过大而导致的空间占用问题，并且经济性更好。

(2)本发明的调温系统及调温方法，使用两种覆盖不同温度范围的第一载冷剂、第二载冷剂，满足了飞机进行宽温域气候实验的调温需求，保障了飞机气候实验的正常进行。

(3)本发明的调温系统及调温方法，使用了不同种类的换热器，其中，自调节型换热器能够根据风道风速进行不同模式的切换，从而保障换热器与风道内空气充分接触换热的效率，从而起到节能的作用。

附图说明

图1是本发明调温系统的布置图。

图2是本发明调温系统的第一载冷剂循环子系统结构图。

图3是本发明调温系统的第二载冷剂循环子系统结构图。

图4是本发明常温升温至高温阶段调温方法流程图。

图5是本发明高温降温至常温阶段调温方法流程图。

图6是本发明常温降温至低温阶段调温方法流程图。

图7是本发明低温升温至常温阶段调温方法流程图。

图8是本发明实施例2换热器的低风速状态示意图。

图9是本发明实施例2换热器的高风速状态示意图。

图10是本发明实施例2换热器的导液环管结构示意图。

图11是本发明实施例3换热器的结构示意图。

图12是本发明实施例3换热器的导液环管结构示意图。

图13是本发明实施例2和3换热器的第一导热环结构示意图。

图14是本发明实施例2和3换热器的第二导热环结构示意图。

图15是本发明实施例2和3换热器的第二导热环局部剖面图。

图16是本发明实施例2和3换热器的翅板结构示意图。

其中，1-第一循环管路、2-一次循环泵、3-冷却水模块、4-蒸汽模块、5-制冷模块、6-第二循环管路，

7-换热器、71-导液环管、711-异形滑槽、712-环形槽、72-第一导热环、721-异形滑块、722-阻风板、723-推板、73-第二导热环、731-环形凸起、732-载板、733-支撑板、734-斜推槽、74-第一弹簧杆、75-第二弹簧杆、76-翅片、761-扰流板、762-弹性绳，

8-二次循环泵、9-旁通阀、10-回液阀。

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、2、3所示，一种用于飞机测试的载冷剂调温系统，包括：第一载冷剂循环子系统以及第二载冷剂循环子系统；所述第一载冷剂循环子系统包括第一载冷剂一次循环单元、第一载冷剂二次循环单元；所述第二载冷剂循环子系统包括第二载冷剂一次循环单元、第二载冷剂二次循环单元；

如图2所示，所述第一载冷剂一次循环单元包括第一循环管路1，以及第一循环管路1上依次设有的一次循环泵2、冷却水模块3、蒸汽模块4以及制冷模块5，所述第一循环管路1与第一载冷剂定压罐通过连接管连接，

如图3所示，所述第二载冷剂一次循环单元包括第一循环管路1，以及第一循环管路1上依次设有的一次循环泵2以及制冷模块5，所述第一循环管路1与第二载冷剂定压罐通过连接管连接；

如图2、3所示，所述第一载冷剂二次循环单元、第二载冷剂二次循环单元均包括第二循环管路6，以及第二循环管路6上设有的换热器7、二次循环泵8以及旁通阀9，第一载冷剂二次循环单元与第一载冷剂一次循环单元通过连接管及回液阀10连接，第二载冷剂二次循环单元与第二载冷剂一次循环单元通过连接管及回液阀10连接，且第二循环管路6上包裹有电加热带；

所述第一载冷剂二次循环单元的换热器7、第二载冷剂二次循环单元的换热器7均位于风道内；

所述风道设有五组，每组风道内均设有一组离心风机、两组第一载冷剂二次循环单元的换热器7以及一组第二载冷剂二次循环单元的换热器7；其中，所述冷却水模块3为市售冷却水板式换热器，所述蒸汽模块4为市售蒸汽板式换热器，所述制冷模块5为市售制冷机组，所述换热器7采用市售翅片式换热器，换热器7满足迎风面的翅片间距较大，用来结冰，背风面的翅片间距较小，保证换热面积；

所述调温系统通过使用第一载冷剂以及第二载冷剂进行间接式温度控制，所述第一载冷剂用于调温系统的中高温温度控制中，第一载冷剂为LM-8冰河冷媒；所述第二载冷剂用于调温系统的低温温度控制中，第二载冷剂为二氯甲烷；使用两种覆盖不同温度范围的第一载冷剂、第二载冷剂，保障了飞机进行宽温域气候实验的调温需求，保障了飞机气候实验的正常进行；

由Q＝c·m·Δt，m＝ρ·V，可知，在理想情况下同样使用空气作为换热介质时，升高或降低相同温度所消耗能量与内部空气体积成正比，本发明的调温系统使用蒸汽模块4作为热量来源而不是以电加热作为热量来源，可以有效解决电加热体积过大而导致的空间占用问题，并且经济性更好。

上述用于飞机测试的载冷剂调温系统的调温方法包括：常温升温至高温阶段、高温降温至常温阶段、常温降温至低温阶段以及低温升温至常温阶段的调温方法，以及常温至高温后保温阶段、高温至常温后保温阶段、常温至低温后保温阶段以及低温至常温后保温阶段的控温方法；

如图4所示，所述常温升温至高温阶段的调温方法为：

S101、开启第二载冷剂一次循环单元、第二载冷剂二次循环单元，将第二载冷剂二次循环单元的换热器7内的第二载冷剂排空，关闭第二载冷剂一次循环单元、第二载冷剂二次循环单元；

S102、开启第一载冷剂一次循环单元，通过蒸汽模块4对第一载冷剂进行升温，调节蒸汽模块4内蒸汽控温调节阀的开度，设定第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度高6℃；

S103、开启第一载冷剂二次循环单元，调节第一载冷剂二次循环单元的回液阀10开度，使第一载冷剂二次循环单元的换热器7出口空气温度高于实验室内空气温度并满足升温速率要求，从而对实验室内空气进行升温；

所述常温至高温后保温阶段的控温方法为：

保证第一载冷剂二次循环的换热器7出口空气温度高于实验室内空气温度，调节第一载冷剂二次循环单元的回液阀10开度，直至实验室内温度稳定在74℃，且温差在±3℃以内；

如图5所示，所述高温降温至常温阶段的调温方法为：

S201、在实验室内温度下降至50℃前，仍使用蒸汽模块4对第一载冷剂进行温度控制，并保证第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度高6℃；

S202、当实验室内温度达到50℃时，开启冷却水模块3，并关闭蒸汽模块4；

S203、调节冷却水模块3的前阀门开度及第一载冷剂二次循环单元的回液阀10开度，从而对实验室内空气进行降温；

所述高温至常温后保温阶段的控温方法为：

调节第一载冷剂二次循环单元的回液阀10开度，直至实验室内温度稳定在25℃，且温差在±3℃以内；并且在高温至常温后保温阶段的保温期间，对第二载冷剂二次循环单元进行第二载冷剂充注，直到第二载冷剂二次循环单元的换热器7内充满第二载冷剂；

如图6所示，所述常温降温至低温阶段的调温方法为：

S301、开启第一载冷剂一次循环单元的制冷模块5，关闭冷却水模块3；

S302、控制制冷模块5的制冷效率，同时调节第一载冷剂二次循环单元的回液阀10开度，并保证第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度低6℃；

S303、当实验室内温度降至-15℃时，开启第二载冷剂一次循环单元及第二载冷剂二次循环单元，调节第二载冷剂二次循环单元的回液阀10开度，第二载冷剂与第一载冷剂同时工作，对实验室内空气进行降温；

S304、当实验室内温度降至-30℃时，将第一载冷剂二次循环单元的换热器7内的第一载冷剂排空，并关闭第一载冷剂一次循环单元、第一载冷剂二次循环单元；

S305、使用第二载冷剂一次循环单元、第二载冷剂一次循环单元对实验室内空气进行继续降温；

如图7所示，所述常温至低温后保温阶段的控温方法为：

调节第二载冷剂二次循环单元的回液阀10开度，直至实验室内空气温度稳定在-55℃，且温差在±3℃以内；

所述低温升温至常温阶段的调温方法为：

S401、在实验室内温度升至-40℃之前，仍使用制冷模块5对第二载冷剂进行温度控制，并保证第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度低6℃；

S402、当实验室内温度升至-40℃时，关闭制冷模块5，关闭第二载冷剂二次循环单元的回液阀10，打开第二载冷剂二次循环单元的电加热带，调整电加热带功率对实验室内空气进行继续升温；

S403、当实验室内温度升至-20℃时，对第一载冷剂二次循环单元进行第一载冷剂充注，直到第一载冷剂二次循环单元的换热器7内充满第一载冷剂；

S404、当实验室内温度升至-10℃时，开启第一载冷剂一次循环单元，关闭第一载冷剂二次循环单元的回液阀10，打开第一载冷剂二次循环单元的电加热带，调整电加热带功率，同时使用第一载冷剂和第二载冷剂对实验室内空气进行升温；

S405、当第一载冷剂一次循环单元温度达到0℃时，开启冷却水模块3，对第一载冷剂一次循环单元进行升温，直至第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度高6℃，调节第一载冷剂二次循环单元的回液阀10，逐渐减小第一载冷剂二次循环单元的电加热带功率和第二载冷剂二次循环单元的电加热带功率，继续对实验室内空气进行升温；

S406、当第二载冷剂二次循环单元的电加热带全部关闭后，关闭第二载冷剂一次循环单元、第二载冷剂二次循环单元，仅使用第一载冷剂对实验室内空气进行升温；

S407、当实验室内温度升至10℃时，开启蒸汽模块4，关闭冷却水模块3，继续对实验室内空气进行升温；

所述低温至常温后保温阶段的控温方法为：

调节第二载冷剂二次循环单元的回液阀10开度，直至实验室内空气温度稳定在25℃，且温差在±3℃以内；

由高温向常温降温时，从经济性和节能方面考虑，在温度下降至50℃，开启冷却水模块3，并关闭蒸汽模块4，继续降温；并且冷却水模块3在使用时，第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度不能低于0℃；由于第一载冷剂在温度低于-40℃时会变得粘稠，流动性下降，因此，在实验室内温度达到-30℃前切换至使用第二载冷剂继续降温；常温升温至高温阶段、高温降温至常温阶段的过程中，控制第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度高5～8℃，常温降温至低温阶段、低温升温至常温阶段的过程中，控制第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度低5～8℃，可以便于控制实验室内温度的变化趋势；由于冷却水模块3、蒸汽模块4在0℃以下会结冰，为避免实验室结构遭到破坏，低温升温至常温时，使用设置在第一载冷剂二次循环单元、第二载冷剂二次循环单元的电加热带进行升温，并且在第二载冷剂二次循环单元的电加热带无法满足实验室内升温速率且室内温度高于-30℃时，可同时开启第一载冷剂二次循环单元的电加热带进行协同升温。

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8、9所示，所述换热器7采用自调节型换热器，包括导液环管71，与导液环管71前部内环面滑动连接并且可沿着导液环管71内环面前后移动的第一导热环72，以及与导液环管71后部内环面转动连接的第二导热环73，所述换热器7的导液环管71为环形管，适用于圆形截面的风道中；

如图13所示，所述第一导热环72外环面上设有若干组异形滑块721与导液环管71内环面配设的异形滑槽711滑动连接，所述第二导热环73外环面上设有若干组环形凸起731与导液环管71内环面配设的环形槽712滑动连接；

如图13、14所示，所述第一导热环72、第二导热环73内部沿周向均设有五组可根据风力调节的翅片组，每组翅片组由五个翅片76组成，第一导热环72的中轴线上设有用于与翅片组连接的阻风板722，第二导热环73的中轴线上设有用于与翅片组连接的载板732，所述载板732与阻风板722之间通过第一弹簧杆74转动连接，所述载板732后侧的第二导热环73上设有支撑板733，所述支撑板733与载板732之间通过第二弹簧杆75连接，

如图16所示，所述翅片组的各个翅片76相邻两侧侧面上均交错分布有若干组扰流板761，翅片76一端与第一导热环72、第二导热环73内环面通过转轴转动连接，翅片76另一端与阻风板722、载板732通过弹性绳762连接，

如图13、14、15所示，所述第一导热环72靠近第二导热环73的环面上周向等间距设有四组推板723，所述第二导热环73靠近第一导热环72的环面上周向等间距设有四组与所述推板723相匹配的斜推槽734；

本发明自调节型换热器通过第一导热环72、第二导热环73的配合，在风道风力较大时，第一导热环72沿着导液环管71后移触发转动第二导热环73，从而使第一导热环72与第二导热环73的翅片组错位，增大风阻，从而提高风道中风与自调节型换热器的接触时间，从而提高换热效率，当风道风力较小时，又可自动复原至翅片组非错位的初始状态，因而，自调节型换热器可根据风道风力大小进行自动调节，提高换热效率。

上述自调节型换热器的工作方法为：

当风道风力较大时，风道中风推动阻风板722向第二导热环73一侧运动并压缩第一弹簧杆74，在阻风板722运动过程中，阻风板722通过各个弹性绳762将翅片76向阻风板722运动一侧方向拉动使翅片76进行一定角度的摆动，具体是以翅片76与第一导热环72的转轴连接处为圆心进行一定角度的摆动，从而使风量更多的进入到各个翅片76之间的扰流板761中，弹性绳762拉紧后，第一导热环72会随着阻风板722的作用力向第二导热环73一侧运动；在第一导热环72的各个推板723与第二导热环73的斜推槽734作用下，使第二导热环73沿着导液环管71进行转动，从而使第二导热环73的翅片组与第一导热环72的翅片组错位，在风推动阻风板722的过程中，根据风力的增大，第一弹簧杆74、第二弹簧杆75均会压缩一定行程量，即阻风板722、载板732均会向第一导热环72的运动方向移动，与第一导热环72的各个翅片76相同，第二导热环73的各个翅片76以翅片76与第二导热环73的转轴连接处为圆心进行一定角度的摆动，即完成从图8所示的低风速状态切换至图9所示的高风速状态；

当风道风力较小时，风道中风无法推动在第一弹簧杆74、第二弹簧杆75支撑下的阻风板722，在第一弹簧杆74、第二弹簧杆75以及弹性绳762的作用下，自调节型换热器复原至初始状态，即图8所示的低风速状态。

实施例3

本实施例与实施例2基本相同，与其不同之处在于，如图11、12所示，所述换热器7的导液环管为方形管，适用于方形截面的风道中。

应用例

以气候实验室某次飞机高低温试验为例，分为由常温升温至74℃的过程、由常温升温至74℃后保温、由74℃降温至常温、由74℃降温至常温后保温、由常温降温至-55℃、由常温降温至-55℃后保温、由-55℃升温至常温、由-55℃升温至常温后保温这八个阶段，具体为：

常温升温至74℃过程中调温方法为：

S101、开启第二载冷剂一次循环单元、第二载冷剂二次循环单元，将第二载冷剂二次循环单元的换热器7内的第二载冷剂排空，关闭第二载冷剂一次循环单元、第二载冷剂二次循环单元；

S102、开启第一载冷剂一次循环单元，通过蒸汽模块4对第一载冷剂进行升温，调节蒸汽模块4内蒸汽控温调节阀的开度，设定第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度高6℃；

S103、开启第一载冷剂二次循环单元，调节第一载冷剂二次循环单元的回液阀10开度，使第一载冷剂二次循环单元的换热器7出口空气温度高于实验室内空气温度并满足升温速率要求，从而对实验室内空气进行升温；

常温升温至74℃后保温的过程中控温方法为：

保证第一载冷剂二次循环的换热器7出口空气温度高于实验室内空气温度，调节第一载冷剂二次循环单元的回液阀10开度，直至实验室内温度稳定在74℃，且温差在±3℃以内；

74℃降温至常温过程中调温方法为：

S201、在实验室内温度下降至50℃前，仍使用蒸汽模块4对第一载冷剂进行温度控制，并保证第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度高6℃；

S202、当实验室内温度达到50℃时，开启冷却水模块3，并关闭蒸汽模块4；

S203、调节冷却水模块3的前阀门开度及第一载冷剂二次循环单元的回液阀10开度，从而对实验室内空气进行降温；

74℃降温至常温后保温过程中控温方法为：

调节第一载冷剂二次循环单元的回液阀10开度，直至实验室内温度稳定在25℃，且温差在±3℃以内；并且在高温至常温后保温阶段的保温期间，对第二载冷剂二次循环单元进行第二载冷剂充注，直到第二载冷剂二次循环单元的换热器7内充满第二载冷剂；

常温降温至-55℃过程中调温方法为：

S301、开启第一载冷剂一次循环单元的制冷模块5，关闭冷却水模块3；

S302、控制制冷模块5的制冷效率，同时调节第一载冷剂二次循环单元的回液阀10开度，并保证第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度低6℃；

S303、当实验室内温度降至-15℃时，开启第二载冷剂一次循环单元及第二载冷剂二次循环单元，调节第二载冷剂二次循环单元的回液阀10开度，第二载冷剂与第一载冷剂同时工作，对实验室内空气进行降温；

S304、当实验室内温度降至-30℃时，将第一载冷剂二次循环单元的换热器7内的第一载冷剂排空，并关闭第一载冷剂一次循环单元、第一载冷剂二次循环单元；

S305、使用第二载冷剂一次循环单元、第二载冷剂一次循环单元对实验室内空气进行继续降温；

常温降温至-55℃后保温过程中控温方法为：

调节第二载冷剂二次循环单元的回液阀10开度，直至实验室内空气温度稳定在-55℃，且温差在±3℃以内；

-55℃升温至常温过程中调温方法为：

S401、在实验室内温度升至-40℃之前，仍使用制冷模块5对第二载冷剂进行温度控制，并保证第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度低6℃；

S402、当实验室内温度升至-40℃时，关闭制冷模块5，关闭第二载冷剂二次循环单元的回液阀10，打开第二载冷剂二次循环单元的电加热带，调整电加热带功率对实验室内空气进行继续升温；

S403、当实验室内温度升至-20℃时，对第一载冷剂二次循环单元进行第一载冷剂充注，直到第一载冷剂二次循环单元的换热器7内充满第一载冷剂；

S404、当实验室内温度升至-10℃时，开启第一载冷剂一次循环单元，关闭第一载冷剂二次循环单元的回液阀10，打开第一载冷剂二次循环单元的电加热带，调整电加热带功率，同时使用第一载冷剂和第二载冷剂对实验室内空气进行升温；

S405、当第一载冷剂一次循环单元温度达到0℃时，开启冷却水模块3，对第一载冷剂一次循环单元进行升温，直至第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度高6℃，调节第一载冷剂二次循环单元的回液阀10，逐渐减小第一载冷剂二次循环单元的电加热带功率和第二载冷剂二次循环单元的电加热带功率，继续对实验室内空气进行升温；

S406、当第二载冷剂二次循环单元的电加热带全部关闭后，关闭第二载冷剂一次循环单元、第二载冷剂二次循环单元，仅使用第一载冷剂对实验室内空气进行升温；

S407、当实验室内温度升至10℃时，开启蒸汽模块4，关闭冷却水模块3，继续对实验室内空气进行升温；

所述低温至常温后保温阶段的控温方法为：

调节第二载冷剂二次循环单元的回液阀10开度，直至实验室内空气温度稳定在25℃，且温差在±3℃以内。

Claims (9)

1.一种用于飞机测试的载冷剂调温系统，其特征在于，包括：第一载冷剂循环子系统以及第二载冷剂循环子系统；所述第一载冷剂循环子系统包括第一载冷剂一次循环单元、第一载冷剂二次循环单元；所述第二载冷剂循环子系统包括第二载冷剂一次循环单元、第二载冷剂二次循环单元；

所述第一载冷剂一次循环单元包括第一循环管路（1），以及第一循环管路（1）上依次设有的一次循环泵（2）、冷却水模块（3）、蒸汽模块（4）以及制冷模块（5），所述第一循环管路（1）与第一载冷剂定压罐通过连接管连接，

所述第二载冷剂一次循环单元包括第一循环管路（1），以及第一循环管路（1）上依次设有的一次循环泵（2）以及制冷模块（5），所述第一循环管路（1）与第二载冷剂定压罐通过连接管连接；

所述第一载冷剂二次循环单元、第二载冷剂二次循环单元均包括第二循环管路（6），以及第二循环管路（6）上设有的换热器（7）、二次循环泵（8）以及旁通阀（9），第一载冷剂二次循环单元与第一载冷剂一次循环单元通过连接管及回液阀（10）连接，第二载冷剂二次循环单元与第二载冷剂一次循环单元通过连接管及回液阀（10）连接，且第二循环管路（6）上包裹有电加热带；

所述第一载冷剂二次循环单元的换热器（7）、第二载冷剂二次循环单元的换热器（7）均位于风道内；

所述换热器（7）采用自调节型换热器，包括导液环管（71），与导液环管（71）前部内环面滑动连接并且可沿着导液环管（71）内环面前后移动的第一导热环（72），以及与导液环管（71）后部内环面转动连接的第二导热环（73），所述第一导热环（72）外环面上设有若干组异形滑块（721）与导液环管（71）内环面配设的异形滑槽（711）滑动连接，所述第二导热环（73）外环面上设有若干组环形凸起（731）与导液环管（71）内环面配设的环形槽（712）滑动连接；

所述第一导热环（72）、第二导热环（73）内部沿周向均设有多组可根据风力调节的翅片组，第一导热环（72）的中轴线上设有用于与翅片组连接的阻风板（722），第二导热环（73）的中轴线上设有用于与翅片组连接的载板（732），所述载板（732）与阻风板（722）之间通过第一弹簧杆（74）转动连接，所述载板（732）后侧的第二导热环（73）上设有支撑板（733），所述支撑板（733）与载板（732）之间通过第二弹簧杆（75）连接，

所述翅片组的各个翅片（76）相邻两侧侧面上均交错分布有若干组扰流板（761），翅片（76）一端与第一导热环（72）、第二导热环（73）内环面通过转轴转动连接，翅片（76）另一端与阻风板（722）、载板（732）通过弹性绳（762）连接，

所述第一导热环（72）靠近第二导热环（73）的环面上周向等间距设有多组推板（723），所述第二导热环（73）靠近第一导热环（72）的环面上周向等间距设有多组与所述推板（723）相匹配的斜推槽（734）。

2.根据权利要求1所述的一种用于飞机测试的载冷剂调温系统，其特征在于，所述风道设有多组，每组风道内均设有一组离心风机、至少一组第一载冷剂二次循环单元的换热器（7）以及至少一组第二载冷剂二次循环单元的换热器（7）。

3.根据权利要求1所述的一种用于飞机测试的载冷剂调温系统，其特征在于，所述冷却水模块（3）为冷却水板式换热器，所述蒸汽模块（4）为蒸汽板式换热器，所述制冷模块（5）为制冷机组。

4.根据权利要求1所述的一种用于飞机测试的载冷剂调温系统，其特征在于，每组风道内均设有至少一组所述第一载冷剂二次循环单元的换热器（7）、第二载冷剂二次循环单元的换热器（7）。

5.根据权利要求1所述的一种用于飞机测试的载冷剂调温系统，其特征在于，所述调温系统通过使用第一载冷剂以及第二载冷剂进行间接式温度控制，所述第一载冷剂用于调温系统的中高温温度控制中；所述第二载冷剂用于调温系统的低温温度控制中。

6.根据权利要求1所述的一种用于飞机测试的载冷剂调温系统，其特征在于，所述换热器（7）采用翅片式换热器。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种用于飞机测试的载冷剂调温系统的调温方法，其特征在于，包括：常温升温至高温阶段、高温降温至常温阶段、常温降温至低温阶段以及低温升温至常温阶段的调温方法，以及常温至高温后保温阶段、高温至常温后保温阶段、常温至低温后保温阶段以及低温至常温后保温阶段的控温方法。

8.根据权利要求7所述的一种用于飞机测试的载冷剂调温系统的调温方法，其特征在于，

1）所述常温升温至高温阶段的调温方法为：

S101、开启第二载冷剂一次循环单元、第二载冷剂二次循环单元，将第二载冷剂二次循环单元的换热器（7）内的第二载冷剂排空，关闭第二载冷剂一次循环单元、第二载冷剂二次循环单元；

S102、开启第一载冷剂一次循环单元，通过蒸汽模块（4）对第一载冷剂进行升温，调节蒸汽模块（4）内蒸汽控温调节阀的开度，设定第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度高5~8℃；

S103、开启第一载冷剂二次循环单元，调节第一载冷剂二次循环单元的回液阀（10）开度，使第一载冷剂二次循环单元的换热器（7）出口空气温度高于实验室内空气温度并满足升温速率要求，从而对实验室内空气进行升温；

2）所述高温降温至常温阶段的调温方法为：

S201、在实验室内温度下降至50℃前，仍使用蒸汽模块（4）对第一载冷剂进行温度控制，并保证第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度高5~8℃；

S202、当实验室内温度达到50℃时，开启冷却水模块（3），并关闭蒸汽模块（4）；

S203、调节冷却水模块（3）的前阀门开度及第一载冷剂二次循环单元的回液阀（10）开度，从而对实验室内空气进行降温；

3）所述常温降温至低温阶段的调温方法为：

S301、开启第一载冷剂一次循环单元的制冷模块（5），关闭冷却水模块（3）；

S302、控制制冷模块（5）的制冷效率，同时调节第一载冷剂二次循环单元的回液阀（10）开度，并保证第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度低5~8℃；

S303、当实验室内温度降至-15℃时，开启第二载冷剂一次循环单元及第二载冷剂二次循环单元，调节第二载冷剂二次循环单元的回液阀（10）开度，第二载冷剂与第一载冷剂同时工作，对实验室内空气进行降温；

S304、当实验室内温度降至-30℃时，将第一载冷剂二次循环单元的换热器（7）内的第一载冷剂排空，并关闭第一载冷剂一次循环单元、第一载冷剂二次循环单元；

S305、使用第二载冷剂一次循环单元、第二载冷剂二次循环单元对实验室内空气进行继续降温；

4）所述低温升温至常温阶段的调温方法为：

S401、在实验室内温度升至-40℃之前，仍使用制冷模块（5）对第二载冷剂进行温度控制，并保证第二载冷剂一次循环单元内第二载冷剂温度比实验室内空气温度低5~8℃；

S402、当实验室内温度升至-40℃时，关闭制冷模块（5），关闭第二载冷剂二次循环单元的回液阀（10），打开第二载冷剂二次循环单元的电加热带，调整电加热带功率对实验室内空气进行继续升温；

S403、当实验室内温度升至-20℃时，对第一载冷剂二次循环单元进行第一载冷剂充注，直到第一载冷剂二次循环单元的换热器（7）内充满第一载冷剂；

S404、当实验室内温度升至-10℃时，开启第一载冷剂一次循环单元，关闭第一载冷剂二次循环单元的回液阀（10），打开第一载冷剂二次循环单元的电加热带，调整电加热带功率，同时使用第一载冷剂和第二载冷剂对实验室内空气进行升温；

S405、当第一载冷剂一次循环单元温度达到0℃时，开启冷却水模块（3），对第一载冷剂一次循环单元进行升温，直至第一载冷剂一次循环单元内第一载冷剂温度比实验室内空气温度高5~8℃，调节第一载冷剂二次循环单元的回液阀（10），逐渐减小第一载冷剂二次循环单元的电加热带功率和第二载冷剂二次循环单元的电加热带功率，继续对实验室内空气进行升温；

S406、当第二载冷剂二次循环单元的电加热带全部关闭后，关闭第二载冷剂一次循环单元、第二载冷剂二次循环单元，仅使用第一载冷剂对实验室内空气进行升温；

S407、当实验室内温度升至10℃时，开启蒸汽模块（4），关闭冷却水模块（3），继续对实验室内空气进行升温。

9.根据权利要求7所述的一种用于飞机测试的载冷剂调温系统的调温方法，其特征在于，

1）所述常温至高温后保温阶段的控温方法为：

保证第一载冷剂二次循环单元的换热器（7）出口空气温度高于实验室内空气温度，调节第一载冷剂二次循环单元的回液阀（10）开度，直至实验室内温度稳定在目标高温，且温差在±3℃以内；

2）所述高温至常温后保温阶段的控温方法为：

调节第一载冷剂二次循环单元的回液阀（10）开度，直至实验室内温度稳定在常温，且温差在±3℃以内；并且在高温至常温后保温阶段的保温期间，对第二载冷剂二次循环单元进行第二载冷剂充注，直到第二载冷剂二次循环单元的换热器（7）内充满第二载冷剂；

3）所述常温至低温后保温阶段的控温方法为：

调节第二载冷剂二次循环单元的回液阀（10）开度，直至实验室内空气温度稳定在目标低温，且温差在±3℃以内；

4）所述低温至常温后保温阶段的控温方法为：

调节第一载冷剂二次循环单元的回液阀（10）开度，直至实验室内空气温度稳定在常温，且温差在±3℃以内。

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