一种动力模拟风洞试验的空气桥温度控制装置的制作方法

1.本发明涉及风洞试验领域，具体涉及到一种动力模拟风洞试验的空气桥温度控制装置。


背景技术：

2.为了降低结构质量、提高有效载荷，现代运输机动力装置（涡扇、螺旋桨等）多采用近耦合安装形式．动力装置与机体之间存在非常复杂的干扰流场。现代飞机设计发展了飞机/发动机一体化设计方法，这种设计方法对提高飞机的性能以及安全性具有重要作用。在风洞中进行飞机动力模拟试验是开展飞机/发动机一体化设计的主要手段。
3.和真实发动机不同，风洞中的发动机模拟器多采用高压空气驱动．为了驱动发动机模拟器，需要采用专用管路传输高压空气，但刚性管路对天平有较大影响，因此，需要使用空气桥来传输高压空气。空气桥横跨天平两端，由柔性节和连接管路组成，柔性节的关键梁具有一定的自由度，可以减小供气管路对天平的影响。
4.在发动机动力模拟试验中，由于高压空气在动力模拟器中膨胀做功，导致在动力模拟器出口会出现水汽凝结甚至结冰现象，影响试验安全和试验结果可靠性。为避免该现象发生，需将高压空气加热（最高可达70℃），加热的高压空气通过空气桥后，由于空气桥柔性节受热不均，使得柔性节的关键梁两端温度梯度达到30℃以上，导致关键梁发生较大的热变形，产生较大的附加力，因此，对天平测量精准度产生了较大影响。
5.传统的温度控制方法是，试验前，先使用加热的高压空气对空气桥预热，待空气桥温度稳定后，停止供气，采集天平初读数，然后再风洞吹风，并重新供气，采集天平吹风数，完成试验。这种方法存在的缺点是：停止供气后，空气桥管路的温度会迅速下降，导致柔性节关键梁外侧（柔性节外环一侧）的温度迅速下降，而柔性节关键梁内侧（柔性节内环一侧）由于仅靠关键梁导热，导热面积很小，使得温度下降较慢，导致天平在采集初读数时，空气桥关键梁两侧温度依然相差较大，天平测量误差较大。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种动力模拟风洞试验的空气桥温度控制装置，用于在动力模拟风洞试验中将空气桥柔性节的关键梁两端温度控制在一个稳定区间，解决传统温度控制方法在停止高压供气时，空气桥的柔性节关键梁温度梯度较大，产生的附加力对天平影响大的问题。
7.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案：一种动力模拟风洞试验的空气桥温度控制装置，包括一体化设置的空气桥柔性节、柔性加热片、温度传感器、温度控制系统，所述空气桥柔性节包括内环、外环和连接二者的关键梁，空气桥柔性节的两个外环表面各自设置一个柔性加热片，空气桥柔性节的内环表面上至少设置四个柔性加热片，
所述关键梁的两端各自设置一个温度传感器，所述温度控制系统分别与柔性加热片和温度传感器电连接。
8.在上述技术方案中，所述柔性加热片嵌入在外环和内环的外表面，所述温度传感器嵌入到关键梁两端的外表面。
9.在上述技术方案中，所述柔性加热片和温度传感器对应的安装表面上分别具有凹槽，所述柔性加热片和温度传感器嵌入到凹槽内。
10.在上述技术方案中，所述外环上的柔性加热片和内环上的柔性加热片各自独立电连接到温度控制系统，外环上的柔性加热片和内环上的柔性加热片的加热工作互不干涉。
11.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：能够独立控制空气桥柔性节的关键梁两端温度，将其温度梯度控制在一个稳定区间，减少关键梁热变形产生的附加力，提高天平测量准确性，解决传统温度控制方法在停止高压供气时，空气桥柔性节的关键梁两端温度梯度较大，对天平影响大的问题。
附图说明
12.本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是温度控制装置在空气桥柔性节上的安装示意图；图2是空气桥温度控制系统示意图；图3是本实施例与现有技术的效果对比图；其中：1是内环，2是外环，3是关键梁，4是内环加热片，5是外环加热片，6是内环温度传感器，7是外环温度传感器。
具体实施方式
13.本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
14.本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
15.实施例一如图1所示，是空气桥的柔性节的结构示意图，柔性节包括有两个外环2和设置在两个外环2之间的内环1，外环2与内环1通过关键梁3进行连接。
16.本实施例对柔性节的结构进行改进，在内环1的表面上设置内环加热片4，在外环2的连接表面上设置外环加热片5，在关键梁3两端分别靠近内环1和外环2的位置处设置内环温度传感器6和外环温度传感器7。通过温度控制系统对内环温度传感器6和外环温度传感器7进行温度反馈采集，控制内环加热片4和外环加热片5各自进行加热。
17.受到柔性节的结构和功能限制，在两个外环2之间至少有四个关键梁3连接内环1，因此本实施例至少需要四个内环加热片4。
18.实施例二在实施例一的基础上，对柔性节的结构再次进行改进，对外环2的连接表面设置凹槽，将外环加热片5嵌入到外环2的连接表面。同理，在内环1的表面设置凹槽，将内环加热片
4嵌入到内环1表面。并且在关键梁3的两端设置凹槽，将温度传感器嵌入到凹槽内。
19.本实施例的设置使得在柔性节上增加了温度传感器和加热片后，其整体的柔性节本身的外形形状并没有发生改变，不影响柔性节的安装和使用。
20.如图2所示，在实施例一和实施例二中，温度控制系统安装在风洞外，通过接口与柔性加热片和温度传感器连接。温度控制系统由智能温度控制仪和调功器组成，可单独控制柔性节外环和内环的柔性加热片。温度控制原理是通过智能温度控制仪控制调功器的输出功率，控制柔性加热片的加热功率，从而控制温度。
21.使用时，在温度控制系统中预设最高温度范围（t0，t1），当温度传感器的监测温度t
监
＜t0时，温度控制系统控制柔性加热片，对空气桥柔性节进行加热，控制规律是随δt（δt=t
监-t0）减小，加热系统功率逐步降低；当t0≤t
监
≤t1时，温度控制系统控制柔性加热片功率稳定，维持t
监
在（t0，t1）内变化；当t
监
＞t1时，温度控制系统控制柔性加热片停止加热，当t
监
≤t1时，再启动柔性加热片进行加热。
22.通过对内环温度传感器6和外环温度传感器7进行温度反馈采集，对内环加热片4和外环加热片5分别进行加热，可以实现空气桥整体的温度稳定控制。如图3所示，图中fx/n ：天平测量轴向力fx，单位牛顿（n），δt/℃：空气桥管路温度变化δt，单位摄氏度（℃）。采用本实施例的方式对某设备中空气桥的控制效果对比，从图中可以看出，使用本实施例的控制装置后，相比传统温度控制方法，空气桥温度变化对天平影响量降低了约85%，极大提高了天平测量的精准度。
23.本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。