防冰总压/静压探针结构及控制系统设计与应用
发布时间：2021-12-22 10:42
结冰风洞的过冷液态水滴容易在总压、静压探针的进气口结冰,严重影响总压/静压测量的精准度和可靠性。设计了带温度反馈的防冰总压探针、皮托管和壁面静压测量单元,将总压、静压导管置于加热体内,使总压、静压进气口温度实现闭环控制;优化设计、安装工艺,将铠装双螺旋电加热丝、总压导管和温度传感器安装在不到10 mm管内,使电加热元件绝缘不受损;电加热丝紧贴内壁面,温度传感器伸入进气口附近,总压探针、皮托管无加热死区;采用变结构电加热控制策略,与风洞运行参数连锁控制,实现电加热防冰控制系统快速调节和控制精度要求。解决了总压、静压进气口结冰问题,防冰总压/静压探针已成功应用于结冰风洞复杂试验环境中。
【文章来源】：测控技术. 2019,38(04)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１总压探针、皮托管、静压测量单元安装位置??总压／静压是稳风速闭环控制的反馈参数，也是高??
研究??动力系统是结冰风洞最重要的组成部分，是风洞??的心脏，一般采用风扇电机稳转速闭环控制或试验段??稳风速闭环控制。采用稳风速闭环控制时，控制系统??实时自动采集风洞总压、静压、大气压力、风洞总温等??试验环境参数，在稳风速闭环控制器作用下，输出电机??转速给定信号，与风扇电机稳转速闭环控制系统组成??串级调节。当洞内阻塞度，风洞总温、总压、静压等试??验参数变化时，控制系统自动调节风扇电机转速，保持??试验段风速稳定在控制精度范围，稳风速控制原理如??．１３３?．??图３所示。??图３稳风速控制系统原理框图??其中，试验段风速Ｆ与马赫数Ｍ、音速ａ、总压Ｐ。、??静压Ｐ，、干空气比热７、总温Ｔ。、气体常数Ｋ的关系如??下式所示？？??式中，干空气的比热值为１．?３９９，／？约等于２８６．?７６３。??同时，结冰风洞配套有罗茨泵和水环泵组成的高??度模拟系统，最高模拟２００００?ｍ高空，环境气压低至５??ｋＰａ。高度模拟系统的压力反馈来自静压测量。??根据１９５２年１１月国际民用航空组织通过的大气??数据参数模型，气压高度Ｗ与静压Ｐｓ的关系如??下［２－３］：??ｆｆ＝４４３３〇［ｌ?－?（ｉ〇１３Ｊ?２５）°?１９０３］．?Ｈｅ?（?－１０００，１１０００）??＝４５３８３．?９５?－６３４１．?６２１ｎＰ，，?ｆｆｓ?（１１０００，２００００）??因此，结冰风洞总压、静压测量精准度和可靠性直??接影响风洞试验安全稳定运行。??２防冰总压／静压探针设计要求??参照飞机防冰皮托管和风洞防冰总压／静压探针??应用环境，结合结冰风洞试验需求，系统设计技术要求??如下：??①在各种试验条件下，防冰控
针、皮托管、静压测量单元安装位置??总压／静压是稳风速闭环控制的反馈参数，也是高??度模拟控制的反馈参数，准确测量风洞总压／静压是结??冰风洞测控系统的重要技术内容。结冰风洞洞内最低??气温至－４０?Ｔ、空气湿度至１００％、最髙可模拟高空５??ｋＰａ环境气压，风洞内有喷雾系统模拟云雾参数。风??洞试验时，一定含量、粒径的过冷液态水滴随气流撞击??到总／静压进气口，容易结霜结冰，堵塞测量孔而无法??精确测量该点总压／静压，直接影响风洞试验安全稳定??运行。无防冰功能的皮托管结冰如图２所示。??图２无防冰功能皮托管结冰??为满足结冰风洞的使用要求，在狭小空间内设计??带温度反馈的防冰总压探针、皮托管和壁面静压测量??单元，创新电加热控制策略，解决了结冰堵塞总压／静??压进气口问题，实现了风洞总、静压参数准确测量。??１总压／静压测量应用研究??动力系统是结冰风洞最重要的组成部分，是风洞??的心脏，一般采用风扇电机稳转速闭环控制或试验段??稳风速闭环控制。采用稳风速闭环控制时，控制系统??实时自动采集风洞总压、静压、大气压力、风洞总温等??试验环境参数，在稳风速闭环控制器作用下，输出电机??转速给定信号，与风扇电机稳转速闭环控制系统组成??串级调节。当洞内阻塞度，风洞总温、总压、静压等试??验参数变化时，控制系统自动调节风扇电机转速，保持??试验段风速稳定在控制精度范围，稳风速控制原理如??．１３３?．??图３所示。??图３稳风速控制系统原理框图??其中，试验段风速Ｆ与马赫数Ｍ、音速ａ、总压Ｐ。、??静压Ｐ，、干空气比热７、总温Ｔ。、气体常数Ｋ的关系如??下式所示？？??式中，干空气的比热值为１．?３
【参考文献】：
期刊论文
[1]3m×2m结冰风洞总压探针和皮托管研制[J]. 祖孝勇,张林,肖斌,朱世民. 实验流体力学. 2016(04)
[2]飞机全静压测试系统设计[J]. 段照斌,李静昭,栗中华. 测控技术. 2016(03)
[3]基于龙门结构的风洞流场校测架测控系统设计与应用[J]. 熊建军,王辉,马军,唐道峰. 测控技术. 2014(12)
[4]基于旋转-振荡试验系统的强弱电信号传输与测量[J]. 熊建军,马军,蒋敏. 兵工自动化. 2014(11)
[5]飞机皮托管常见故障分析与处理[J]. 张辰羽. 航空维修与工程. 2013(06)
[6]影响皮托管测风精度的几个因素[J]. 王敏,周树道,王彦杰,朱国涛. 实验室研究与探索. 2010(03)
[7]试飞流量测量用皮托管特性研究[J]. 张平余. 测控技术. 2008(02)
本文编号：3546261
【文章来源】：测控技术. 2019,38(04)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１总压探针、皮托管、静压测量单元安装位置??总压／静压是稳风速闭环控制的反馈参数，也是高??
研究??动力系统是结冰风洞最重要的组成部分，是风洞??的心脏，一般采用风扇电机稳转速闭环控制或试验段??稳风速闭环控制。采用稳风速闭环控制时，控制系统??实时自动采集风洞总压、静压、大气压力、风洞总温等??试验环境参数，在稳风速闭环控制器作用下，输出电机??转速给定信号，与风扇电机稳转速闭环控制系统组成??串级调节。当洞内阻塞度，风洞总温、总压、静压等试??验参数变化时，控制系统自动调节风扇电机转速，保持??试验段风速稳定在控制精度范围，稳风速控制原理如??．１３３?．??图３所示。??图３稳风速控制系统原理框图??其中，试验段风速Ｆ与马赫数Ｍ、音速ａ、总压Ｐ。、??静压Ｐ，、干空气比热７、总温Ｔ。、气体常数Ｋ的关系如??下式所示？？??式中，干空气的比热值为１．?３９９，／？约等于２８６．?７６３。??同时，结冰风洞配套有罗茨泵和水环泵组成的高??度模拟系统，最高模拟２００００?ｍ高空，环境气压低至５??ｋＰａ。高度模拟系统的压力反馈来自静压测量。??根据１９５２年１１月国际民用航空组织通过的大气??数据参数模型，气压高度Ｗ与静压Ｐｓ的关系如??下［２－３］：??ｆｆ＝４４３３〇［ｌ?－?（ｉ〇１３Ｊ?２５）°?１９０３］．?Ｈｅ?（?－１０００，１１０００）??＝４５３８３．?９５?－６３４１．?６２１ｎＰ，，?ｆｆｓ?（１１０００，２００００）??因此，结冰风洞总压、静压测量精准度和可靠性直??接影响风洞试验安全稳定运行。??２防冰总压／静压探针设计要求??参照飞机防冰皮托管和风洞防冰总压／静压探针??应用环境，结合结冰风洞试验需求，系统设计技术要求??如下：??①在各种试验条件下，防冰控
针、皮托管、静压测量单元安装位置??总压／静压是稳风速闭环控制的反馈参数，也是高??度模拟控制的反馈参数，准确测量风洞总压／静压是结??冰风洞测控系统的重要技术内容。结冰风洞洞内最低??气温至－４０?Ｔ、空气湿度至１００％、最髙可模拟高空５??ｋＰａ环境气压，风洞内有喷雾系统模拟云雾参数。风??洞试验时，一定含量、粒径的过冷液态水滴随气流撞击??到总／静压进气口，容易结霜结冰，堵塞测量孔而无法??精确测量该点总压／静压，直接影响风洞试验安全稳定??运行。无防冰功能的皮托管结冰如图２所示。??图２无防冰功能皮托管结冰??为满足结冰风洞的使用要求，在狭小空间内设计??带温度反馈的防冰总压探针、皮托管和壁面静压测量??单元，创新电加热控制策略，解决了结冰堵塞总压／静??压进气口问题，实现了风洞总、静压参数准确测量。??１总压／静压测量应用研究??动力系统是结冰风洞最重要的组成部分，是风洞??的心脏，一般采用风扇电机稳转速闭环控制或试验段??稳风速闭环控制。采用稳风速闭环控制时，控制系统??实时自动采集风洞总压、静压、大气压力、风洞总温等??试验环境参数，在稳风速闭环控制器作用下，输出电机??转速给定信号，与风扇电机稳转速闭环控制系统组成??串级调节。当洞内阻塞度，风洞总温、总压、静压等试??验参数变化时，控制系统自动调节风扇电机转速，保持??试验段风速稳定在控制精度范围，稳风速控制原理如??．１３３?．??图３所示。??图３稳风速控制系统原理框图??其中，试验段风速Ｆ与马赫数Ｍ、音速ａ、总压Ｐ。、??静压Ｐ，、干空气比热７、总温Ｔ。、气体常数Ｋ的关系如??下式所示？？??式中，干空气的比热值为１．?３
【参考文献】：
期刊论文
[1]3m×2m结冰风洞总压探针和皮托管研制[J]. 祖孝勇,张林,肖斌,朱世民. 实验流体力学. 2016(04)
[2]飞机全静压测试系统设计[J]. 段照斌,李静昭,栗中华. 测控技术. 2016(03)
[3]基于龙门结构的风洞流场校测架测控系统设计与应用[J]. 熊建军,王辉,马军,唐道峰. 测控技术. 2014(12)
[4]基于旋转-振荡试验系统的强弱电信号传输与测量[J]. 熊建军,马军,蒋敏. 兵工自动化. 2014(11)
[5]飞机皮托管常见故障分析与处理[J]. 张辰羽. 航空维修与工程. 2013(06)
[6]影响皮托管测风精度的几个因素[J]. 王敏,周树道,王彦杰,朱国涛. 实验室研究与探索. 2010(03)
[7]试飞流量测量用皮托管特性研究[J]. 张平余. 测控技术. 2008(02)
本文编号：3546261
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