座舱盖加温加载仿真与控制技术研究

发布时间：2020-08-12 21:05

【摘要】：针对现有的风道式座舱盖加温加载疲劳试验台存在的换热效率低、耗能大、座舱盖前后缘温度相差大等缺点,本文设计了一套以平行射流为加热制冷方式的试验台,并进行了试验台控制和半物理仿真研究。试验台用电加热器获得高温空气,用涡轮制冷器获得低温空气,冷、热空气通过设计好的末端射流管网平行射流到座舱盖表面。首先,对座舱内和座舱盖进行稳态和瞬时的传热分析,计算得到座舱盖温度调节系统的加热功率为197kW、制冷功率为28.9kW以及座舱温度调节系统的制冷功率为2875W、制热功率为4549W,并提出了详细的控制策略;其次,根据试验台数据采集和控制要求,利用LabVIEW软件,设计了一套基于NI PXIe硬件的测量精度为0.25,控制周期为0.05s的测量控制系统,系统编程中加入了对温度、压力、流量和压差传感器的分析和修正;最后,对试验台整体进行了半物理仿真研究,对系统中各个部件进行了数学建模研究,包含调节阀、加热器、涡轮冷却器、回冷器、混合腔、管路和平行射流换热部分。半物理仿真结果表明:整个系统各个部件的功率计算正确,控制策略大部分正确,小部分的在半物理仿真中得到了修正。通过系统的半物理仿真,检验了系统设计的正确性,预测了试验台在运行时加热器、涡轮制冷器和控制阀的工作状态,为进一步的研究提供基础。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V223.1;V271.4
【图文】：

原理图,疲劳试验台,飞机座舱盖,总体方案

第二章加温加载疲劳试验台设计统的座舱盖加温加载试验台通过风道强迫对流换热模拟高空高速气流吹袭所造，模拟状态和实际情况比较接近，但是对试验系统的相关设备要求较高，风道为复杂，会极大地提高试验成本，降低检验效率。此外，风道式加温加载疲劳用过程中还具有座舱盖前后缘温差过大、强迫对流换热效率不高、能耗较大等加温加载试验的成本，提高试验效率，本文提出了新的射流式加温加载疲劳试对平行射流部分数值模拟仿真和实验[57]的前提下，本章将为以平行射流为试计一套思路清晰，控制简单的试验系统，并计算管路尺寸，确定主要部件（如轮等）功率以及详细的控制思路。体方案据国内外座舱盖加温加载疲劳试验台的技术现状，本试验台综合考虑现有技术的总体技术方案原理图如图 2.1 所示。图中只标出了说明设计原理所需要的必要括某些阀门和传感元件）一律没有标出。压力保护装置和消声系统也没有示出

模式图,模式,室温,环境温度

根据试验科目和室温条件，用该控制器设置室温值。设制冷、加热、交替加载三个控制模式。制冷模式（图2.2）舱温设置在 17℃,加热模式（图 2.3）舱温设置在 25℃。交替加载模式（图 2.4）如果对室温没有要求，或室温在 20~30℃，可将舱温设置在 21℃；如果有要求，则根据室温要求设置舱温。例如，要求室温 23±3℃，如果环境温度低于 20℃，舱温设置在 26℃；如果环境温度高于30℃，舱温设置在 16℃。舱温传感器信号接入飞机座舱盖加温/加载疲劳试验测控设备，通?

加热模式,座舱盖

图 2. 3 加热模式图 2. 4 交替模式设备容量量计算要考虑到座舱盖高温时的制冷需求和交替加载模式时的制4.6 m2，风挡面积 1.4 m2，封底面的面积（即座舱盖和风挡的下取座舱盖传热面积=4.6+1=5.6 m2。座舱盖高温时，按座舱盖

【参考文献】