座舱热载荷太阳辐射模拟器设计研究

发布时间：2020-11-15 00:15

　　 本文对飞机座舱热载荷试验系统中的太阳辐射模拟器进行了设计研究,该装置利用人工光源模拟太阳光辐照特性,主要由光学系统、冷却系统以及控制系统三部分组成。首先对光学系统进行设计,选取长弧氙灯作为光源,并为光源设计了反光罩等组件。计算了飞机在座舱热载荷设计点时太阳光在座舱盖表面产生的辐照度分布,根据该辐照度分布和座舱盖几何特征研究了辐射灯的空间排布。使用Lighttools软件模拟了太阳辐射模拟器的发光特性,根据模拟结果对空间灯阵进行了优化。针对辐射灯运行时的散热需求,完成了风冷系统的设计,并计算验证了系统末端流量分配的均匀性;同时提出了水冷系统的设计方案,并与风冷系统进行对比。分析了整个太阳辐射模拟器的功能要求,确定了控制系统的设计方案,完成了辐射灯控制箱的功能设计。为了保证太阳辐射模拟器能顺利地应用于座舱热载荷试验系统,对组装后的系统进行了调试,对冷却系统末端的流量分配进行了测试和改进。结合座舱盖表面的辐照度分布,对辐射灯的安装角度和位置进行了调试,测试了太阳辐射模拟器工作时的辐照不稳定度。本文针对特定机型座舱热载荷试验系统完成了太阳辐射模拟器的设计研究,并开展了相关测试,证明其能安全可靠地工作。研究结果对于座舱热载荷试验系统中太阳辐射模拟器的设计具有应用价值。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V216.8
【部分图文】：

南京航空航天大学硕士学位论文积准直型太阳模拟器，有效辐照面的直径达 1.1 m，辐照度达 1.3 个太提高用于光伏电池检测的太阳模拟器的性能，研究了光学系统的辐照对光学系统的结构排布进行改进，并重新设计了控制线路，最终较大地能。孙健刚等[31]设计了一种同轴准直型 LED 太阳模拟器，并使用 Tra，分析了光学系统的特性。综上所述，我国已具备自主研制特定功能的辐射模拟技术基础辐射理论简介整个太阳系的中心天体，表面温度约为 5500 ℃，核心处温度高达 1500 亿个大气压。在高温高压下，太阳内部随时进行着热核反应，并不断地波，也就是太阳辐射，它是地球表层能量的主要来源，为地球上水循环提供动力[32]。

座舱热载荷太阳辐射模拟器设计研究2.5 μm 的太阳辐射，使其无法到达地面。图 1.1 所光谱分布情况[33]。太阳辐射的实测结果显示，当地球位于日地平均位面积所接收到的太阳辐射能是 1353 W/m2，称置或是所处时间的影响。至于某地区在大气层外算：coscI fs 轨道非圆形而作的修正，取值 0.97 至 1.03； 为天上法线的夹角。

文研究的太阳辐射模拟器应用于飞机座舱热载荷试验中，模拟太阳对座舱产荷，因此设计的光学系统对真实太阳的模拟性要强。本章对太阳辐射模拟器计，主要包括光源选型、反光罩等组件设计、空间灯阵排布、支撑结构设计，使用 Lighttools 软件对光学系统进行仿真分析。最终设计完成的光学系统座舱段的辐照度分布。学系统总体设计及工作原理舱热载荷试验中，利用太阳辐射模拟器为座舱提供真实的太阳辐照环境，以载荷。座舱盖是飞机结构的关键部件之一，图 2.1 所示为某型教练机座舱盖两部分）。当太阳光照射到飞机座舱盖表面时，一部分由座舱盖表面吸收，一内，还有一部分被反射回大气环境中。本文以该座舱盖为试验件，为其设计光学系统是太阳辐射模拟器的重要组成部分，直接决定了模拟器的性能，通有关光学组件以及辅助设备等。光学系统要实现的功能主要有 3 点：(1) 模(2) 模拟真实太阳在座舱盖表面产生的辐照度分布；(3) 能量输出稳定，即满。
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本文编号：2884099