本申请属于热试验技术领域，特别涉及一种座舱盖疲劳试验中的空气回路装置，包括：热回路，其内设置有热路离心风机(1)及舱外电加热器(5)；冷回路，其内设置有冷路离心风机(2)及多喷嘴阵列(6)；前整流段(7)，连接在所述热回路及所冷回路的出口处，用于合并所述热回路及冷回路的气流；导流罩(8)，设置在前整流段(7)后端，所述导流罩(8)内设置有试验件；后整流段(12)，与舱盖(11)相连接，后整流段(12)的出口分叉，并分别连接所述热回路及所述冷回路。本申请通过舱外冷路和舱外热路对试验装置进行舱外温度控制，实现了座舱盖加温加载疲劳试验的温度载荷谱精确控制，解决了温度载荷谱中高低温转换频繁的难题。
【技术实现步骤摘要】
一种座舱盖疲劳试验中的空气回路装置
本申请属于热试验
，特别涉及一种座舱盖疲劳试验中的空气回路装置。
技术介绍
在飞机设计和定型过程中，为确定座舱盖有机玻璃及金属骨架的疲劳寿命以及为新一代飞机提供设计指导，需开展飞机座舱盖的加温疲劳试验。座舱盖加温疲劳试验是一项涉及多学科、多专业的复杂试验，其包含多项关键试验技术，其中一项关键技术就是试验温度载荷谱的快速追踪和精确控制。该类试验中的温度载荷谱曲线分为两条，一条为舱外温度载荷谱，其为动态载荷谱曲线，曲线中包含高温和低温，且试验过程中高温和低温转换速度较快，因此需要试验过程中采用一种可靠的试验装置，使其可以实现座舱盖的高低温载荷谱的精确控制；另一条为舱内温度载荷谱，其载荷谱变化曲线为常温范围内波动即可，相对控制方式较简单，但是需与舱外温度控制进行解耦，防止舱外对其控制进行影响。依据热传递类型，热试验中温度载荷控制方法通常有接触式传导方法、流体热对流方法以及热辐射方法。其中，接触式传导方法需要温度控制装置与座舱盖接触，则会造成座舱盖的损坏，并且该方法也不能直接控制低温，还需与其他低温方法结合，但是其又会对低温方法造成过多的干扰。热辐射方法在温度响应速度及控制方式上具备很大的优势，但是座舱盖试验件本身为有机玻璃材料，有一定的透光率，因此热辐射方法不仅不易于精确控制座舱盖温度，并且会对座舱盖的内部温度控制起到干扰作用。流体热对流方法是通过管路中的流体与试验件进行强迫对流换热，进而实现温度载荷谱的控制，这种方法相对于接触式传导方法和热辐射方法具有明显的可实现性，但是对于舱外这种复杂温度载荷谱曲线，流体的温度较难控制，温度控制精度很难得到保证，并不能通过简单的试验设备或试验装置对空气进行升温或降温来实现温度载荷谱精确控制和追踪，其依然存在如下问题：1)传统的单喷嘴或单雾化器的喷雾方法虽然可以实现降温效果，但是这种方法通常会导致管路中截面空气温度场均匀性不理想，降低试验件与管路中流体的对流换热效率，进而降低液氮利用率，造成液氮的浪费，增加试验成本。2)低温管路中的制冷介质流量也往往无法精确控制，影响着管路中空气的温度控制精度。3)当低温介质流入低温管路中，由于低温管路外壁无法完全绝热，因此会造成管路中低温介质产生相变，使管路中存在空化现象，增大流体的阻力，减小低温介质的流速和流量，影响管路中低温控制。
技术实现思路
为了解决上述问题，本申请提供了一种座舱盖疲劳试验中的空气回路装置，实现对座舱盖温度载荷谱的精确控制，本申请座舱盖疲劳试验中的空气回路装置主要包括：热回路，所述热回路内设置有热路离心风机及舱外电加热器；冷回路，所述冷回路内设置有冷路离心风机及多喷嘴阵列；前整流段，连接在所述热回路及所冷回路的出口处，用于合并所述热回路及冷回路的气流；导流罩，设置在前整流段后端，所述导流罩内设置有试验件，所述试验件包括舱盖及舱盖前方的风挡，所述风挡前方设置有过渡段前，其中，所述过渡段为风挡前方的随形段，其前段与所述前整流段连接，后端与风挡顺滑连接；后整流段，与舱盖相连接，所述后整流段的出口分叉，并分别连接所述热回路及所述冷回路。优选的是，所述空气回路装置还包括舱内循环回路，所述舱内循环回路上设置有舱内轴流风机、制冷蒸发器及舱内电加热器。优选的是，所述前整流段内设置有温度传感器，所述温度传感器连接控制器，所述控制器被配置成根据所述温度传感器测量的流体温度调整舱外电加热器的功率以及多喷嘴阵列的液氮流量。优选的是，所述前整流段内设置有流速计，所述流速计连接流速控制器，所述流速控制器被配置成根据所述流速计测量的流体速度调整热路离心风机和冷路离心风机的转速。优选的是，所述多喷嘴阵列通过第一液氮管路连接有高压氮气瓶。优选的是，所述第一液氮管路上设置有缓冲罐、液氮罐、气液分离器，所述缓冲罐、液氮罐、气液分离器均设置有安全阀。优选的是，所述第一液氮管路上在所述液氮分离器与多喷嘴阵列之间设置有过冷换热器，所过冷换热器置于第二液氮管路中，所述第二液氮管路中通有常温液氮，用于对所述第一液氮管路中气化的氮气进行降温。优选的是，所述冷回路连接有氮气罐，且在连接氮气罐的管路上设置有干燥器，所冷回路具有排气口。本专利技术通过舱外冷路和舱外热路中的试验装置实现了座舱盖加温加载疲劳试验的温度载荷谱精确控制，解决了温度载荷谱中高低温转换频繁的难题。同时，通过高压氮气瓶、缓冲罐、液氮罐、过冷换热器以及过冷液氮罐等试验装置实现了舱外冷路中多喷嘴阵列中液氮的流量控制，该装置可以通过试验温度控制点的温度反馈，对气压进行调节，进而实现液氮的“压力-流量精确”控制，并且多喷嘴阵列的使用可以保证舱外冷路中的液氮充分蒸发气化，提高液氮利用率，既保证了试验控制精度，也节省了试验成本，加快试验进度。此外，本专利技术还采用氮气罐在试验前通过氮气将管路中含有水蒸气的空气排净，防止试验降温阶段多喷嘴阵列发生冰堵现象，影响喷嘴中液氮流量，保证试验顺利进行。附图说明图1是本申请座舱盖疲劳试验中的空气回路装置的连接示意图。其中，1-热路离心风机、2-冷路离心风机、3-舱外热路、4-舱外冷路、5-舱外电加热器、6-多喷嘴阵列、7-前整流段、8-导流罩、9-前过渡段、10-风挡、11-舱盖、12-后整流段、13-舱内轴流风机、14-舱内管路、15-制冷蒸发器、16-舱内电加热器、17-温度传感器、18-流速计、19-高压氮气瓶、20-减压阀、21-压力传感器、22-调节阀、23-排气口、24-缓冲罐、25-安全阀、26-电子调节阀、27-液氮罐、28-气液分离器、29-低温流量计、30-过冷换热器、31-过冷液氮罐、32-氮气罐、33-干燥器。具体实施方式为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。如图1所示，本申请的座舱盖疲劳试验中的空气回路装置，主要包括：热回路，所述热回路内设置有热路离心风机1及舱外电加热器5；冷回路，所述冷回路内设置有冷路离心风机2及多喷嘴阵列6；前整流段7，连接在所述热回路及所冷回路的出口处，用于合并所述热回路及冷回路的气流；导流罩8，设置在前整流段7后端，所述导流罩8内设置有试验件，所述试验件包括舱盖11及舱盖11前方的风挡10，所述风挡前方设置有过渡段9前，其中，所述过渡段9为风挡10前方的随形段，其前段与所述前整流段7连接，后端与风挡10顺滑连接；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种座舱盖疲劳试验中的空气回路装置，其特征在于，包括：/n热回路，所述热回路内设置有热路离心风机(1)及舱外电加热器(5)；/n冷回路，所述冷回路内设置有冷路离心风机(2)及多喷嘴阵列(6)；/n前整流段(7)，连接在所述热回路及所冷回路的出口处，用于合并所述热回路及冷回路的气流；/n导流罩(8)，设置在前整流段(7)后端，所述导流罩(8)内设置有试验件，所述试验件包括舱盖(11)及舱盖(11)前方的风挡(10)，所述风挡前方设置有过渡段(9)前，其中，所述过渡段(9)为风挡(10)前方的随形段，其前段与所述前整流段(7)连接，后端与风挡(10)顺滑连接；/n后整流段(12)，与舱盖(11)相连接，所述后整流段(12)的出口分叉，并分别连接所述热回路及所述冷回路。/n
【技术特征摘要】
1.一种座舱盖疲劳试验中的空气回路装置，其特征在于，包括：
热回路，所述热回路内设置有热路离心风机(1)及舱外电加热器(5)；
冷回路，所述冷回路内设置有冷路离心风机(2)及多喷嘴阵列(6)；
前整流段(7)，连接在所述热回路及所冷回路的出口处，用于合并所述热回路及冷回路的气流；
导流罩(8)，设置在前整流段(7)后端，所述导流罩(8)内设置有试验件，所述试验件包括舱盖(11)及舱盖(11)前方的风挡(10)，所述风挡前方设置有过渡段(9)前，其中，所述过渡段(9)为风挡(10)前方的随形段，其前段与所述前整流段(7)连接，后端与风挡(10)顺滑连接；
后整流段(12)，与舱盖(11)相连接，所述后整流段(12)的出口分叉，并分别连接所述热回路及所述冷回路。
2.如权利要求1所述的座舱盖疲劳试验中的空气回路装置，其特征在于，所述空气回路装置还包括舱内循环回路，所述舱内循环回路上设置有舱内轴流风机(13)、制冷蒸发器(15)及舱内电加热器(16)。
3.如权利要求1所述的座舱盖疲劳试验中的空气回路装置，其特征在于，所述前整流段(7)内设置有温度传感器，所述温度传感器连接控制器，所述控制器被配置成根据所述温度传感器测量的流体温度调整舱外电加热器(5)的功率以及多喷嘴阵列(6)...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫，李炳秀，李双书，张雪飞，顾亮亮，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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