飞机设备吊舱环境控制系统的优化设计

介绍了国外机载设备吊舱环境控制系统技术发展的状况,提出了一种新的回冷逆升压式冲压空气循环制冷的吊舱环控系统方案.建立了4种典型吊舱环控系统优化设计的数学模型,并对其优化方法进行了探讨.对系统优化结果的分析表明,优化设计的回冷逆升压式空气循环制冷系统具有最小的载机燃油代偿损失,其性能和效率的综合设计指标达到世界先进水平.     

电子设备吊舱瞬态热载荷分析与计算

瞬态热载荷的分析与计算是合理设计电子设备吊舱环境控制系统的基础.本文建立了吊舱动态热平衡方程与壁面导热方程,并使用有限差分方程求解吊舱瞬态热载荷.分析了飞行状态及吊舱热容量对吊舱瞬态温度的影响,提出了"蓄冷"节能的设计概念并据此合理地确定了吊舱环境控制系统的设计热载荷.     

机载吊舱电动逆升压式空气循环制冷系统研究

机载制冷系统可为电子设备提供制冷.由于机载吊舱的特点,机载吊舱制冷系统的结构和工作原理与传统机载制冷系统差别很大.介绍了现有机载吊舱空气循环制冷系统的不同方案,针对其制冷量偏低、无地面制冷能力等不足,提出了2?kW等级高速电机驱动的逆升压式空气循环制冷方案,详细阐述了其设计思想、工作原理和组件结构设计方法,并进行了制冷性能及性能代偿损失计算.结果表明,这种新型系统结构紧凑,耗电量小,工作可靠,可提高制冷性能.该系统受飞机飞行状态影响小,可提供地面冷却能力,是一种较有应用前景的机载吊舱环境控制系统.     

飞机吊舱热系统计算机仿真研究

建立了电子吊舱热系统仿真模型,并利用仿真软件对其进行动态仿真研究,得到了吊舱冷负荷及主要温度参数沿一定飞行包线的变化情况, 辅助完成了制冷系统的选型及校核检验工作,并为吊舱的结构参数优化提出了合理性建议.研究结果表明动态仿真研究为吊舱制冷系统的选型及设计提供了先进的计算分析工具.     

分体四轮式空气循环制冷系统仿真及试验研究

为了提高飞机座舱环境控制系统性能，同时降低设计和制造难度，提出了分体四轮式空气循环制冷系统。所提系统采用2个独立的两轮式涡轮冷却器代替一体化四轮式涡轮冷却器。基于焓参数法分析了分体四轮式及四轮式空气循环制冷系统的热力性能，结果显示2个系统热力性能一致。基于实验室现有部件搭建了分体四轮式空气循环制冷系统原理样机，摸底测试表明，系统最大制冷量可达12.0 kW，制冷量理论值与试验值的误差分布在±15%以内，验证了焓参数法的有效性。原理样机的性能系数分布在0.21~1.15之间。所提系统可为国产大飞机环境控制系统的研制提供良好的技术储备。      

基于极点配置的真空热试验温度轨迹自适应补偿控制

为了在航天器真空热试验中对试件温度按指定轨迹精确控制,通过变量代换对真空冷背景环境下的对象模型进行稳态线性化近似处理;通过系统辨识技术对广义对象的时滞和模型参数进行了联合辨识;依据对象估计模型,按照极点配置方法设计了自适应控制律,使闭环系统具有期望的闭环稳定性;根据估计模型的延迟和闭环期望特性设计了自适应补偿器,从而提高了控制系统对给定输入的跟踪性能.运用该方法在模拟太阳翼的温度轨迹跟踪试验中取得了满意的控制效果.     

异步电动机直接转矩控制系统的 MATLAB仿真

介绍了一种基于MATLAB的异步电动机直接转矩控制系统的仿真方法.在分析了直接转矩控制系统的结构和工作特点之后,结合MATLAB提供的仿真环境和各种工具箱设计了一个能分析整个系统性能的仿真系统.包括利用功率系统工具箱实现功率部分的仿真;通过编写自定义的S-FUNCTION实现各种复杂的控制算法;以及在SIMULINK环境下结合已有的各种工具箱实现系统的建模.最后给出了一个利用MATLAB对异步电动机直接转矩控制系统进行仿真的实例,为追求整体性能的提高提供了一个好的工具.     

基于定量反馈理论的飞行仿真转台鲁棒控制

采用定量反馈理论,可以设计具有参数不确定性的飞行仿真转台的鲁棒控制系统.分析和总结了定量反馈理论的基本原理和设计过程.采用QFT设计了某型飞行仿真转台的反馈控制器和前置滤波器,组成了转台的控制系统.实验结果表明,当转台的负载发生变化时,系统仍然能够保持良好的跟踪性能.这证明了系统的鲁棒性.此外,与PID控制的对比表明,QFT控制能够克服摩擦非线性,具有良好的抗干扰性能.QFT在飞行仿真转台上的成功应用说明了该方法具有工程实用价值.      

可变桨距冲压空气涡轮混合型流场数值研究

冲压空气涡轮流场数值研究主要目的是模拟在实际高空加油工作状态下涡轮变桨距气动特性.数值风洞实验采用代数Baldwin-Lomax湍流模型,雷诺平均Navier-Stokes方程,模拟可变桨距冲压空气涡轮全三维混合型流场,并分析其流场主要气动特性,探讨桨叶载荷分布原因,然后将数值模拟结果与风洞实验数据进行了比较.改进桨叶近轮毂区域气动性能可进一步提高冲压涡轮载荷.      

某高空飞艇光学吊舱热状态及飞行策略研究

使用光学遥感设备开展地球大气层临边观测是研究中高层大气目标特性变化规律的重要手段之一.光学遥感设备的热状态对其光学精度及系统信噪比控制至关重要，能够直接影响观测数据质量乃至观测任务的实现.针对中高层大气OH自由基超分辨空间外差光谱仪在高空飞艇平台探测的热状态需求，分析了光谱仪吊舱的热环境，给出了光学吊舱的热平衡控制方程，并对上升/下降段和平飞段先后开展了热状态计算，得到光学吊舱在不同状态下的温度变化规律、光电部件的温度场等计算结果.结果表明热控方案能够满足光谱仪的热状态需求.根据热状态分析计算结果，制定了飞行前后及飞行过程中光学吊舱的热控策略.本文分析方法和飞行策略可为同类飞行设备热控状态设计及研究提供数据参考.      

飞机环境控制系统的最小熵增分析

一种应用于飞机环境控制系统优化设计的新方法,以热力学第二定律为基础,运用熵增原理进行系统综合优化设计,分析了主要组成部件(热交换器和涡轮冷却器)以及座舱温度舒适性要求指标对系统熵增的影响.以某型飞机环境控制系统为例,通过数学建模和计算机仿真,获得了不同结构参数下,系统运行在最小熵增状态时的引气与供气参数优化匹配结果.研究表明,提出的最小熵增分析方法对未来复杂飞机环境控制系统的综合设计具有重要的指导意义.      

歼击机供气调温通道的MATLAB仿真模型

详细介绍了某型歼击机环境控制系统中供气调温通道的内部结构和工作原理,建立了通道内各部件的数学模型.在此基础上,利用MATLAB的simulink工具箱进行二次开发,得到各部件的MATLAB仿真模块,进而得到整个供气调温通道的动态仿真模型.利用所建仿真模型,分析了供气调温通道各参数,如涡轮背压、脉宽调节器调节范围、电机参数等对系统动态特性的影响,通过对这些参数的调节,可以改善系统的动态响应特性.文中结论对供气调温通道的设计和优化具有一定的指导意义.      

动力涡轮驱动部分闭式环控系统性能研究

提出了飞机动力涡轮驱动部分闭式环控系统的参数计算关系式，对该系统参数进行了优化计算；针对该系统所特有的参数进行了讨论和分析；并在系统引气量、冲压空气流量、系统重量、系统性能代偿损失等方面与现有高压除水系统进行了比较。结果表明，这种系统在性能上优于现有高压除水环控系统。     

高压除水环境控制系统的解耦控制

高压除水环境控制系统是典型的多输入多输出(MIMO)复杂控制系统,各个变量之间存在很强的耦合关系.试飞证明,采用传统的PID控制方法不能很好的解决电子设备和座舱的冷却问题,最明显的就是电子设备舱的冷却效果不佳.因此,对现有的飞机环境控制系统(ECS)必须加以改进.通过仿真表明,采用输出反馈、静态解耦控制后的环境控制系统能够满足系统设计要求.     

新兴的人机与环境工程技术科学

围绕人-机-环境系统、飞行器环境控制和生命保障系统、环境模拟技术、空气调节技术4个方面,对国内外人机与环境工程科学研究进展情况作了综述;着重介绍了人-机-环境系统的计算机仿真、ECS制冷系统、航天器的生命保障系统、地面、空中及空间环境模拟技术、空气调节技术的最新发展方向和需要进一步研究的问题等,以期进一步推动该技术学科的研究和发展.