离心环境下的结构热试验方法与控制策略研究

发布时间：2020-10-13 21:56

　　 复合环境试验比单一因素环境试验更能有效的代表飞行器在实际飞行中环境效应,可以激发出飞行器在单一环境试验下不能激发的故障,对提高飞行器的设计质量及其使用的可靠性具有重要意义。在研制飞行器的过程之中,我们会考虑到飞行器在大气层严苛的条件下是否会破坏其结构,在大气层中飞行过程中,飞行器外壁与大气层产生剧烈摩擦,产生大量的热量。在设计过程中希望将飞行器内部的温度较好的进行控制,已达到对飞行器内部电子元器件及其他物品的保护。通过对离心环境试验、离心复合环境试验的国内外发展现状进行分析,针对离心环境下的结构热试验展开研究。对综合离心环境试验平台的建设进行了分析,包括离心机机械系统的相关建设,电气系统的相关建设及使用的软硬件。对搭建平台中的一些细节问题及系统设计的关键步骤进行了研究。对比离心环境与地面环境的结构热试验方法,分析异同,从加热元件、测量热电偶等方面改善离心环境下的结构热试验的相关环节,并对离心环境对测量控制系统的影响进行了问题的分析与解决。对离心环境下结构热试验的控制策略进行研究,由于被控对象所处变化的离心力场,加之强制对流对系统的干扰与影响,在地面环境结构热试验控制策略的基础上进行改进,使离心环境下的控制策略更加优化,控制效果得到改善,误差更小。通过对整个系统的调试及改进后,进行了相关的测试实验,达到了最初设计系统的目标要求,可以使用系统较好的模拟飞行器的工作环境,完成飞行器在离心环境下的结构热试验。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V216
【部分图文】：

图 1-1 莱特帕森实验室离心台面 图 1-2 离心台面上的环形加热装置1.2.2 国内研究情况在国内，北京强度环境研究所，北京卫星环境工程研究所等单位都有开展飞行器的结构热试验的相关研究。北京强度环境研究所计划建立综合离心环境试验系统，可以进行离心环境下的复合试验，包括离心环境下的结构热试验，离心加速度最大可达到 100g，最大容量可达到 400g t，最大负载可达到 6t（60g）。此套系统主要为各种飞行器系统特别是超高声速飞行器提供机动过载离心环境下的复合热动力学模拟环境以满足机动飞行环境试验要求。其设计的离心环境下的结构热试验采用石英灯加热器和石墨加热器加热的方法进行，加热温度最高可达 600 度以上。设计除可完成离心环境下的的结构热试验试验外，还可以进行 过载+压力 ， 过载+振动 等多重复合试验，目前项目仍然处于建设阶段，离心机设计的主要技术指标如表 1-2 所示。表 1-2 综合离心环境试验系统离心机主要技术指标

图 1-1 莱特帕森实验室离心台面 图 1-2 离心台面上的环形加热装置1.2.2 国内研究情况在国内，北京强度环境研究所，北京卫星环境工程研究所等单位都有开展飞行器的结构热试验的相关研究。北京强度环境研究所计划建立综合离心环境试验系统，可以进行离心环境下的复合试验，包括离心环境下的结构热试验，离心加速度最大可达到 100g，最大容量可达到 400g t，最大负载可达到 6t（60g）。此套系统主要为各种飞行器系统特别是超高声速飞行器提供机动过载离心环境下的复合热动力学模拟环境以满足机动飞行环境试验要求。其设计的离心环境下的结构热试验采用石英灯加热器和石墨加热器加热的方法进行，加热温度最高可达 600 度以上。设计除可完成离心环境下的的结构热试验试验外，还可以进行 过载+压力 ， 过载+振动 等多重复合试验，目前项目仍然处于建设阶段，离心机设计的主要技术指标如表 1-2 所示。表 1-2 综合离心环境试验系统离心机主要技术指标

第2章 综合离心环境试验平台基础设计 离心机系统总体布局离心机主机是综合离心环境试验平台的重要组成部分，主要负责模拟器在飞行中所处的离心环境。离心机的主机放置于半径 10m 的离心机室内，离心机室分为顶层、三层，如图 2-1 所示。底层位于地下，主要用于安装离心机的传动系电机、减速器、稀油润滑站，以及油、水、气旋转接头和大功率电力与室外地面齐平，主要安装离心机转动系统、传动支承系统部分和下。该层是离心机试验模型安装和转臂配平衡等工作开展的主要工作场整个离心机的主体部分，内径为 φ 0000mm 高度为 4800mm。顶层在顶面以上，主要安装集流环系统，包括小功率供电环、信号环和光纤
【参考文献】

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1 吴建国;李海波;张琪;张伟;冯国林;;综合离心环境试验技术研究进展[J];强度与环境;2014年01期

2 杨志昆;;数控可控硅在大型电子管灯丝电源中的应用[J];电子技术;2013年06期

3 高飞;刘康娜;王晓晖;杨志鹏;;基于PXI总线的综合离心加压试验测控系统集成设计[J];计算机测量与控制;2013年02期

4 闫淑群;黎玉刚;母勇民;袁国刚;罗宇辉;;基于PXI总线的导弹自动测试系统设计[J];计算机测量与控制;2011年08期

5 王智勇;黄世勇;巨亚堂;;石英灯辐射加热试验热流分布优化研究[J];强度与环境;2011年02期

6 张伟;张正平;李海波;孔凡金;吴振强;;高超声速飞行器结构热试验技术进展[J];强度与环境;2011年01期

7 于洪国;;稠油电加热最优PID参数自整定控制方法[J];滨州学院学报;2010年06期

8 王乐善;巨亚堂;吴振强;张伟;孔凡金;;辐射加热方法在结构热试验中的作用与地位[J];强度与环境;2010年05期

9 何西波;崔占中;王智勇;;热试验中的混合温度控制法研究[J];强度与环境;2009年05期

10 徐永;董青华;贺忠江;廖建平;余臻;;加速度计动态校准装置的研究[J];计测技术;2007年03期

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1 徐晨静;热工自动控制系统中PID变参数方法研究[D];华北电力大学;2015年

2 张鹏;大g值高动态仿真离心机测控技术研究[D];电子科技大学;2013年

3 张岳荣;热工自动控制系统PID参数的优化整定及其应用研究[D];南京理工大学;2002年

本文编号：2839747