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一种飞机测试全新风温度控制系统及控制方法与流程

时间:2022-02-06 阅读: 作者:专利查询

一种飞机测试全新风温度控制系统及控制方法与流程

1.本发明涉及飞机测试技术领域,具体是涉及一种飞机测试全新风温度控制系统及控制方法。


背景技术:

2.飞机气候环境适应性是指飞机在其寿命期内预计可能遇到的各种气候环境作用下,能实现其所有预定功能、性能和不被破坏的能力,是飞机的重要质量特性指标之一。飞机的质量特性是一个综合的概念,它包括安全性、环境适应性、可靠性、测试性、维修性和保障性等,飞机的气候环境适应性则是飞机质量特性中的一个很重要的因素。由于气候环境适应性是飞机的一个质量特性,它必须靠设计和制造纳入飞机,靠试验和管理来加以保证。
3.飞机气候适应性试验是飞机气候环境适应性试验的简称,是飞机测试的一种,是指在室内模拟或外场自然气候环境条件下(包括高温、低温、湿热、淋雨、降雾、降雪、冻雨/积冰和太阳辐照等典型气候环境),让飞机经受气候环境应力的作用,从而获取飞机和其地面保障设备耐气候环境极限能力信息,并根据研制要求、失效判据及试验数据对其气候环境适应性进行综合评价,确定其气候环境适应性能力满足要求的程度。飞机气候试验是确保飞机气候环境适应性的重要手段,是通过试验来确认飞机气候环境适应性是否满足要求的一种评价方法,它是飞机质量验收的基础。飞机气候试验是不包含飞机结构腐蚀和老化等长期效应的气候环境适应性试验,属于非破坏试验,试验完成后,飞机可正常使用。
4.我国各行各业建立了大小不一、气候种类不同的各类型气候实验室,对材料、元器件或设备等进行气候试验,这些实验设施体积普遍较小、功能相对单一。我国在适用于飞机等大型装备的气候环境模拟设施的设计和建设方面处于空白。在这些大型装备的气候环境试验方面,只能进行外场自然气候试验,存在气候条件难以捕捉的情况,此外还存在试验周期长、组织协调困难、资源耗费大等问题。
5.气候试验室使用时对实验室内空气有严格的要求。在进行各种实验时,对实验室内空气温度、湿度有着严格的要求;试验会消耗实验室内空气,如果不及时补入新空气将会使试验室处于负压和空气质量不达标的情况,会对试验室建筑结构和试验效果有严重影响,并且,新风还承担着为循环风系统换热器除霜的任务,空气湿度和温度不达标则无法达到理想的除湿效果,影响飞机测试效果。


技术实现要素:

6.针对上述存在的问题,本发明提供了一种飞机测试全新风温度控制系统及控制方法。
7.本发明的技术方案是:一种飞机测试全新风温度控制系统,包括自前而后设置的送风段、转轮除湿段、冷盘管段,以及控制模块,所述送风段、转轮除湿段、冷盘管段均与所述控制模块电性连接,控制模块内部设有plc控制器,所述plc控制器内具有pid模块;
所述送风段包括第一壳体,位于所述第一壳体内部最前端的进风管,位于所述进风管后方的初效过滤器,以及位于所述初效过滤器后方的送风机;所述转轮除湿段包括第二壳体,位于所述第二壳体内部的除湿转轮组,以及位于第二壳体外侧壁上部的干燥风机;所述除湿转轮组为前后并排设置的第一除湿转轮和第二除湿转轮,所述第一除湿转轮和第二除湿转轮结构设置相同,均包括前后平行设置的第一环形钢套和第二环形钢套、位于所述第一环形钢套和第二环形钢套内部中心处的转轴、位于第一环形钢套和第二环形钢套之间的若干等间距排列的连杆、以及位于第一环形钢套和第二环形钢套内部围成一个圆形的若干除湿叶片;所述连杆固定连接第一环形钢套和第二环形钢套,所述除湿叶片一端与所述转轴固定连接,除湿叶片另一端与第一环形钢套或第二环形钢套的内壁固定连接,第一除湿转轮和第二除湿转轮顶部均设有用于驱动其转动的驱动组件,第一除湿转轮和第二除湿转轮底部两侧各设有一组支撑组件,第一除湿转轮和第二除湿转轮的转轴通过一组电动伸缩杆可伸缩连接;所述冷盘管段包括第三壳体,位于所述第三壳体内部最前端的后表冷盘管,位于所述后表冷盘管后方的深度冷盘管,以及位于所述深度冷盘管后方的中效过滤器。
8.进一步地,所述除湿叶片为纸质材料制成,且除湿叶片上设有若干蜂窝状的小孔,除湿叶片的厚度大于所述第一环形钢套和第二环形钢套的厚度,除湿叶片的干状态比重为240kg/m3,该除湿叶片可以耐高温高湿和极度干燥,具有较强的适应力。
9.进一步地,所述干燥风机为两个且分别位于所述第二壳体的前后两端,干燥风机内部设有干燥盘管,其中一个干燥风机位于所述第一壳体上方,另一个干燥风机位于所述第三壳体上方,第二壳体对应两个干燥风机所在位置处均设有开口,能够为除湿转轮组提供干燥的空气。
10.进一步地,所述驱动组件包括驱动电机、与所述驱动电机输出端连接的驱动转轮、与驱动电机顶部固定连接的第一固定杆、以及与所述驱动转轮转动连接的第二固定杆;所述驱动转轮外周沿周向等间距设有若干凸块,所述凸块与相邻两组所述连杆之间的空隙对应配合连接,所述驱动电机位于驱动转轮前端中心处,驱动转轮后端中心处通过一组转动杆与所述第二固定杆下部转动连接,所述第一固定杆和第二固定杆顶端均与所述第二壳体的内顶面固定连接,通过驱动转轮的设置能够平稳地驱动除湿转轮组转动同时又不会影响到送风以及干燥的过程。
11.更进一步地,所述支撑组件包括与所述驱动转轮结构相同的辅助转轮、位于所述辅助转轮下方的底座、位于所述底座两侧的三角板、位于底座上方的两个三角板之间用于容纳辅助转轮的凹槽,所述第二除湿转轮的两组支撑组件的底座下方均设有一个滑轮,该支撑组件能够使除湿转轮组在转动过程中更加稳定,防止风力较强时产生安全隐患。
12.优选地,所述辅助转轮与所述凹槽之间设有出水软管,所述出水软管对应所述除湿转轮组内侧一端设有喷嘴,出水软管对应除湿转轮组外侧一端连接有供水管,且位于第一除湿转轮和第二除湿转轮同一侧的两组出水软管连接同一个所述供水管,辅助转轮在提供支撑的同时还能够对出水软管进行间歇性的挤压,达到增强出水压力的目的,提高了清洗效果。
13.进一步地,所述电动伸缩杆包括固定段、伸缩段以及与所述固定段中部固定连接的连接杆,所述固定段与第一除湿转轮的转轴连接,所述伸缩段与第二除湿转轮的转轴连接,所述连接杆上端与所述第二壳体的内顶面固定连接,连接杆下部套设有导流板,所述导流板包括套板和位于所述套板内部且与套板滑动连接的内板,所述内板与所述伸缩段的后段通过一个支杆固定连接,内板中心处对应连接杆的位置处设有开槽,通过导流板的设置能够分流干燥风机吹出的干燥空气以及送风机输入的潮湿空气,进一步提高了除湿效果以及干燥效果,避免了两个过程产生冲突。
14.进一步地,所述第二壳体与所述第一壳体的连接处设有第一密封门,第二壳体与所述第三壳体的连接处设有第二密封门,第一壳体内部设有第一压力计,第三壳体内部设有第二压力计和温度计,能够及时监测系统内部的压力和温度,从而及时对系统风量进行调节,提高了系统运行的稳定性。
15.上述任意一项所述的飞机测试全新风温度控制系统的控制方法,包括以下步骤:s1、风量控制:通过控制模块开启送风机,并监测第一壳体以及第三壳体内部压力,第三壳体与第一壳体的内部压力差会随着风量的增大/减小而同步变小/变大,压差反馈信号通过控制模块的plc控制器进行pid控制后将控制信号输出,控制送风机风量的增加或减小从而改变风量大小,以满足实验仓对风量变化的要求;s2、转轮除湿:通过两组反向同步转动的第一除湿转轮和第二除湿转轮对送风机吹出的空气进行除湿,外界空气通过干燥的除湿转轮时会将水分留在除湿转轮的除湿叶片上,除湿转轮以8-12r/h的转动速度转动将潮湿的除湿叶片由转轮除湿段下方转至上方干燥风机的风道,干燥风机的干燥盘管将干燥风机前的空气露点温度降低,干燥风机将低露点干燥的风吹入潮湿的除湿转轮组,带走除湿叶片中的水分,干燥的除湿转轮组继续旋转接触外界空气进行干燥,达到干燥的目的,同时干燥风机的风量通过控制模块与步骤s1中控制信号控制送风机的风量同步调节;s3、温度调节:通过温度计监测送风的温度,并与温度设定值进行比较,随后通过控制模块的plc控制器进行pid控制后表冷盘管的水阀调节冷水流量,以调节送风温度,深度冷盘管有露点防冻保护,当露点温度低于或等于设定的温度-15℃ ~
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10℃时,控制模块的plc控制器进行pid控制深度冷盘管的水阀调节冷水流量进行深度降温;s4、除湿转轮组清洗:当步骤s1-s3的送风完成后,关闭第二壳体两侧的密封门,安装出水软管至底座内,通过水泵向供水管内供水,并通过辅助转轮对出水软管进行间歇性的加压,由喷嘴对除湿转轮组上附着的灰尘进行清洗。
16.本发明的有益效果是:(1)本发明的飞机测试全新风温度控制系统能够为大体量封闭飞机实验室提供干燥的新风,保证实现多种气候环境的基础环境,具有明确的系统设计分界面,且每一部分组件之间联系密切,系统稳定性高,且提供的风量大。
17.(2)本发明的飞机测试全新风温度控制系统通过两组可相对滑动的除湿转轮能够进一步的提高除湿效果,且通过使用了两组前后叠加的除湿叶片使除湿效果更好,可以耐高温高湿和极度干燥,具有较强的适应力,并通过导流板的设置能够分流干燥风机吹出的干燥空气以及送风机输入的潮湿空气,进一步提高了除湿效果以及干燥效果,避免了两个过程产生冲突。
18.(3)本发明的飞机测试全新风温度控制系统通过在底座内部加设出水软管,使辅助转轮在提供支撑的同时还能够对出水软管进行间歇性的挤压,达到增强出水压力的目的,提高了清洗效果。
19.(4)本发明的飞机测试全新风温度控制方法建立了新风系统多种控制模式,不同的控制模式对应不同的试验环境需求,使环实验室境模拟方法具有良好的可扩展性。
附图说明
20.图1是本发明飞机测试全新风温度控制系统的外部结构示意图;图2是本发明飞机测试全新风温度控制系统的内部结构示意图;图3是本发明飞机测试全新风温度控制系统的除湿转轮正面结构示意图;图4是本发明飞机测试全新风温度控制系统的除湿转轮背面结构示意图;图5是本发明飞机测试全新风温度控制系统的主视图;图6是本发明飞机测试全新风温度控制系统的支撑组件结构示意图;图7是本发明飞机测试全新风温度控制系统的导流板结构示意图;图8是本发明飞机测试全新风温度控制系统的驱动组件结构示意图;图9是本发明飞机测试全新风温度控制系统的驱动组件主视图。
21.其中,1-送风段,11-第一壳体,12-进风管,13-初效过滤器,14-送风机,15-第一压力计,2-转轮除湿段,21-第二壳体,22-干燥风机,23-干燥盘管,24-开口,25-第一密封门,26-第二密封门,3-冷盘管段,31-第三壳体,32-后表冷盘管,33-深度冷盘管,34-中效过滤器,35-第二压力计,36-温度计,4-控制模块,5-除湿转轮组,51-第一除湿转轮,52-第二除湿转轮,53-第一环形钢套,54-第二环形钢套,55-转轴,56-连杆,57-除湿叶片,58-电动伸缩杆,581-固定段,582-伸缩段,583-连接杆,59-导流板,591-套板,592-内板,593-支杆,594-开槽,6-驱动组件,61-驱动电机,62-驱动转轮,621-凸块,622-转动杆,63-第一固定杆,64-第二固定杆,7-支撑组件,71-辅助转轮,72-底座,73-凹槽,74-三角板,75-滑轮,76-出水软管,77-喷嘴,78-供水管。
具体实施方式
22.实施例1如图1、2所示,一种飞机测试全新风温度控制系统,包括自前而后设置的送风段1、转轮除湿段2、冷盘管段3,以及控制模块4,送风段1、转轮除湿段2、冷盘管段3均与控制模块4电性连接,控制模块4内部设有plc控制器,plc控制器内具有pid模块;如图2所示,送风段1包括第一壳体11,位于第一壳体11内部最前端的进风管12,位于进风管12后方的初效过滤器13,以及位于初效过滤器13后方的送风机14;如图2-4所示,转轮除湿段2包括第二壳体21,位于第二壳体21内部的除湿转轮组5,以及位于第二壳体21外侧壁上部的干燥风机22,干燥风机22为市售干燥风机,干燥风机22为两个且分别位于第二壳体21的前后两端,干燥风机22内部设有干燥盘管23,其中一个干燥风机22位于第一壳体11上方,另一个干燥风机22位于第三壳体31上方,第二壳体21对应两个干燥风机22所在位置处均设有开口24,第二壳体21与第一壳体11的连接处设有第一密封门25,第二壳体21与第三壳体31的连接处设有第二密封门26,第一壳体11内部设有第
一压力计15,第三壳体31内部设有第二压力计35和温度计36;除湿转轮组5为前后并排设置的第一除湿转轮51和第二除湿转轮52,第一除湿转轮51和第二除湿转轮52结构设置相同,均包括前后平行设置的第一环形钢套53和第二环形钢套54、位于第一环形钢套53和第二环形钢套54内部中心处的转轴55、位于第一环形钢套53和第二环形钢套54之间的若干等间距排列的连杆56、以及位于第一环形钢套53和第二环形钢套54内部围成一个圆形的若干除湿叶片57,除湿叶片57为市售纸质材料制成,且除湿叶片57上设有若干蜂窝状的小孔,除湿叶片57的厚度大于第一环形钢套53和第二环形钢套54的厚度,除湿叶片57的干状态比重为240kg/m3;连杆56固定连接第一环形钢套53和第二环形钢套54,除湿叶片57一端与转轴55固定连接,除湿叶片57另一端与第一环形钢套53或第二环形钢套54的内壁固定连接,第一除湿转轮51和第二除湿转轮52顶部均设有用于驱动其转动的驱动组件6,第一除湿转轮51和第二除湿转轮52底部两侧各设有一组支撑组件7,第一除湿转轮51和第二除湿转轮52的转轴55通过一组电动伸缩杆58可伸缩连接;如图2、7所示,电动伸缩杆58包括固定段581、伸缩段582以及与固定段581中部固定连接的连接杆583,电动伸缩杆58为市售电液推杆,固定段581与第一除湿转轮51的转轴55连接,伸缩段582与第二除湿转轮52的转轴55连接,连接杆583上端与第二壳体21的内顶面固定连接,连接杆583下部套设有导流板59,导流板59包括套板591和位于套板591内部且与套板591滑动连接的内板592,内板592与伸缩段582的后段通过一个支杆593固定连接,内板592中心处对应连接杆583的位置处设有开槽594;如图5、8、9所示,驱动组件6包括驱动电机61、与驱动电机61输出端连接的驱动转轮62、与驱动电机61顶部固定连接的第一固定杆63、以及与驱动转轮62转动连接的第二固定杆64;驱动电机61为市售齿轮减速电机,驱动转轮62外周沿周向等间距设有若干凸块621,凸块621与相邻两组连杆56之间的空隙对应配合连接,驱动电机61位于驱动转轮62前端中心处,驱动转轮62后端中心处通过一组转动杆622与第二固定杆64下部转动连接,第一固定杆63和第二固定杆64顶端均与第二壳体21的内顶面固定连接;如图6所示,支撑组件7包括与驱动转轮62结构相同的辅助转轮71、位于辅助转轮71下方的底座72、位于底座72两侧的三角板74、位于底座72上方的两个三角板74之间用于容纳辅助转轮71的凹槽73,第二除湿转轮52的两组支撑组件7的底座72下方均设有一个滑轮75,辅助转轮71与凹槽73之间设有出水软管76,出水软管76对应除湿转轮组5内侧一端设有喷嘴77,出水软管76对应除湿转轮组5外侧一端连接有供水管78,且位于第一除湿转轮51和第二除湿转轮52同一侧的两组出水软管76连接同一个供水管78;如图2所示,冷盘管段3包括第三壳体31,位于第三壳体31内部最前端的后表冷盘管32,位于后表冷盘管32后方的深度冷盘管33,以及位于深度冷盘管33后方的中效过滤器34。
23.上述飞机测试全新风温度控制系统的控制方法,包括以下步骤:s1、风量控制:通过控制模块4开启送风机14,并监测第一壳体11以及第三壳体31内部压力,第三壳体31与第一壳体11的内部压力差会随着风量的增大/减小而同步变小/变大,压差反馈信号通过控制模块4的plc控制器进行pid控制后将控制信号输出,控制送风机14风量的增加或减小从而改变风量大小,以满足实验仓对风量变化的要求;
s2、转轮除湿:通过两组反向同步转动的第一除湿转轮51和第二除湿转轮52对送风机14吹出的空气进行除湿,外界空气通过干燥的除湿转轮组5时会将水分留在除湿转轮组5的除湿叶片57上,除湿转轮组5以10r/h的转动速度转动将潮湿的除湿叶片54由转轮除湿段2下方转至上方干燥风机22的风道,干燥风机22的干燥盘管23将干燥风机22前的空气露点温度降低,干燥风机22将低露点干燥的风吹入潮湿的除湿转轮组5,带走除湿叶片57中的水分,干燥的除湿转轮组5继续旋转接触外界空气进行干燥,达到干燥的目的,同时干燥风机22的风量通过控制模块4与步骤s1中控制信号控制送风机的风量同步调节;s3、温度调节:通过温度计36监测送风的温度,并与温度设定值进行比较,随后通过控制模块4的plc控制器进行pid控制后表冷盘管32的水阀调节冷水流量,以调节送风温度,深度冷盘管33有露点防冻保护,当露点温度低于或等于设定的温度-12℃时,控制模块4的plc控制器进行pid控制深度冷盘管33的水阀调节冷水流量进行深度降温;s4、除湿转轮5清洗:当步骤s1-s3的送风完成后,关闭第二壳体21两侧的第一密封门25和第二密封门26,安装出水软管76至底座72内,通过水泵向供水管78内供水,并通过辅助转轮71对出水软管76进行间歇性的加压,由喷嘴77对除湿转轮组5上附着的灰尘进行清洗。
24.实施例2本实施例与实施例1不同之处在于:步骤s2中除湿转轮5的转速不同。
25.s2、转轮除湿:除湿转轮组5以8r/h的转动速度转动将潮湿的除湿叶片57由转轮除湿段2下方转至上方干燥风机22的风道。
26.实施例3本实施例与实施例1不同之处在于:步骤s2中除湿转轮5的转速不同。
27.s2、转轮除湿:除湿转轮组5以12r/h的转动速度转动将潮湿的除湿叶片57由转轮除湿段2下方转至上方干燥风机22的风道。
28.实施例4本实施例与实施例1不同之处在于:步骤s3中露点防冻保护温度不同。
29.s3、温度调节:通过温度计36监测送风的温度,并与温度设定值进行比较,随后通过控制模块4的plc控制器进行pid控制后表冷盘管32的水阀调节冷水流量,以调节送风温度,深度冷盘管33有露点防冻保护,当露点温度低于或等于设定的温度-15℃时,控制模块4的plc控制器进行pid控制深度冷盘管33的水阀调节冷水流量进行深度降温。
30.实施例5本实施例与实施例1不同之处在于:步骤s3中露点防冻保护温度不同。
31.s3、温度调节:通过温度计36监测送风的温度,并与温度设定值进行比较,随后通过控制模块4的plc控制器进行pid控制后表冷盘管32的水阀调节冷水流量,以调节送风温度,深度冷盘管33有露点防冻保护,当露点温度低于或等于设定的温度-10℃时,控制模块的plc控制器进行pid控制深度冷盘管33的水阀调节冷水流量进行深度降温。
32.工作原理:下面结合本发明飞机测试全新风温度控制系统的控制方法对除湿转轮5的工作原理进行说明。
33.在使用时,当进行至步骤s2时,开启两组驱动电机61带动两组驱动转轮62做反方向同步转动,驱动转轮62的凸块621与相邻两组连杆56之间的空隙相互配合连接,从而实现
带动除湿转轮组5转动的目的;在除湿转轮组5转动过程中,电动伸缩杆58的伸缩段582持续做伸出和收回的往复运动,使第二除湿转轮52在滑轮75的作用下做往复运动,通过该方式提高了对空气的除湿效果,同时带动导流板59的内板592持续做伸出和收回的往复运动,内板592滑动时连接杆583在开槽594内部完成相对滑动,避免除湿和干燥两个流程相互干扰,提高了对除湿叶片57的干燥效果,在除湿转轮组5转动过程中,辅助转轮71同样与相邻两组连杆56之间的空隙相互配合连接,提高了除湿转轮组5的稳定性;当进行至步骤s4时,关闭电动伸缩杆58,使两组除湿转轮5保持最大间距不变,在辅助转轮71底部凹槽73内加装入出水软管76,通过水泵向供水管78内供水,通过出水软管76后由喷嘴77喷出,同时开启两组驱动电机61使第一除湿转轮51和第二除湿转轮52同步转动,在转动过程中带动辅助转轮71转动,通过辅助转轮71对出水软管76做间歇性的挤压,从而实现增强出水压力的目的,同时在除湿转轮组5的转动过程中喷嘴77喷出的高压水柱对除湿叶片57以及导流板59进行清洗,去除除湿叶片57以及导流板59表面附着的灰尘,清洗完毕后停止对供水管78供水,并打开两组干燥风机22将第一除湿转轮51和第二除湿转轮52烘干。