一种惰化系统综合模拟试验装置及方法与流程

1.本发明属于飞机燃油制氮惰化技术领域，具体公开了一种惰化系统综合模拟试验装置及方法。


背景技术：

2.惰化系统综合试验装置是一套基于集散式控制系统(dcs)开发的高自动化测控系统，能够模拟飞机在使用环境中的工况。
3.现有技术中仅支持惰化系统单参量变化的静态模拟试验，在惰化系统试验中，单独模拟温度、高度、压力等环境因素，具备地面试验的基本要素。


技术实现要素：

4.本发明的目的是：提出一种惰化系统综合模拟试验装置及方法，实现了惰化试验从单参量到多参量模拟、从静态模拟到动态模拟、从产品性能试验验证到系统环境试验的转变，可针对不同机型进行多参数模拟、飞行高度模拟和飞行包线模拟，实现飞机环控引气、压力调节、温度控制、燃油输送及飞行高度的模拟，能够较真实的反应惰化系统在机上使用环境的性能。
5.本发明的技术方案：根据本发明的第一方面，提供一种惰化系统综合模拟试验装置，包括模拟飞机引气气源调控单元、流量配比分配单元、模拟油箱单元、检测控制单元；
6.所述模拟飞机引气气源调控单元通过气体管路与待试验的惰化系统的输入端相连；待试验的惰化系统的输出端通过气体管路与所述流量配比分配单元相连；所述流量配比分配单元通过气体管路与所述模拟油箱单元相连；所述检测控制单元分别与所述模拟飞机引气气源调控单元、流量配比分配单元、模拟油箱单元通信控制连接。
7.所述检测控制单元动态调控所述模拟飞机引气气源调控单元产生满足试验条件的气源，并输送至待试验的惰化系统，待试验的惰化系统工作产生惰化工作气体，所述检测控制单元动态调控所述流量配比分配单元以满足试验条件的流量将惰化工作气体输送至所述模拟油箱单元；所述检测控制单元调控所述模拟油箱单元模拟飞机在不同飞行高度、油耗包线下的油箱状态，并对所述模拟油箱单元的氧浓度参数进行实时监测。
8.在一个可能的实施例中，所述模拟飞机引气气源调控单元依次包括空压机、过滤器、干燥器、加热器、温度传感器、湿度调节器、湿度传感器、臭氧发生器、颗粒度监测仪、调压阀、压力传感器；所述空压机、过滤器、干燥器、加热器、湿度调节器、臭氧发生器、颗粒度监测仪、调压阀依次按先后顺序通过气体管路相连接；所述温度传感器设置于所述加热器与所述温度调节器之间；所述湿度传感器设置于所述湿度调节器与所述臭氧发生器之间；所述压力传感器设置于待试验的惰化系统的输入端。
9.优选地，所述模拟飞机引气气源调控单元的调温范围常温～300℃，压力调节范围0～1mpa，去除颗粒度不大于0.5μm，并具备超温报警功能。
10.在一个可能的实施例中，所述流量配比分配单元依次包括流量调节阀、流量计、温
度传感器；所述流量调节阀、流量计依次按次序通过气体管路相连接；所述温度传感器设置于所述模拟油箱单元的输入端。
11.优选地，所述流量配比分配单元能够实现模拟油箱单元压力调节至－20kpa～50kpa，并具备多重流量范围。
12.在一个可能的实施例中，所述模拟油箱单元包括模拟油箱、测氧仪、输油泵、真空泵；所述模拟油箱上设置有进排气控制阀，所述真空泵与所述进排气控制阀相连；所述模拟油箱上还开设有油箱口，所述输油泵与油箱口相连；所述测氧仪设置在模拟油箱上。
13.在一个可能的实施例中，所述模拟油箱单元还包括液位传感器；所述液位传感器设置于所述模拟油箱内部，所述检测控制单元通过所述液位传感器的液面高度反馈，调控输油泵，模拟油耗包线。
14.根据本发明的第二方面，提出一种惰化系统综合模拟试验方法，包括如下步骤：
15.通过所述检测控制单元动态调控所述模拟飞机引气气源调控单元产生的气源的质量参数与输送至待试验的惰化系统的气体压力，使其满足试验条件要求；所述气源的质量参数包括颗粒度、温度、湿度、臭氧浓度；
16.待试验的惰化系统工作产生惰化工作气体；
17.所述检测控制单元动态调控所述流量配比分配单元控制进入所述模拟油箱单元中的模拟油箱的气体流量；
18.所述检测控制单元调控所述模拟油箱单元模拟飞机在不同飞行高度、油耗包线下的油箱状态，并对所述模拟油箱单元的氧浓度参数进行实时监测。
19.优选地，所述模拟油箱中的氧浓度不超过13％或油箱可燃性暴露时间，不超过飞行时间的3％，则认为惰化系统试验通过。
20.本发明的优点是：本发明实现了惰化试验从单参量到多参量模拟、从静态模拟到动态模拟、从产品性能试验验证到系统环境试验的转变，可针对不同机型进行多参数模拟、飞行高度模拟和飞行包线模拟，实现飞机环控引气、压力调节、温度控制、燃油输送及飞行高度的模拟，能够较真实的反应惰化系统在机上使用环境的性能，能够完成机载燃油箱惰化系统在各种实际飞行工作状态下的环境性能试验，并实时记录和存储试验过程中的各项参数，以对机载油箱惰化系统进行多元化的分析和验证。
附图说明
21.图1是本发明的优选实施例的一种惰化系统综合模拟试验装置
22.其中：
23.1－空压机；2－过滤器；3－干燥器；4－加热器；5－温度传感器；6－温度调节器；8－温度传感器；7－臭氧发生器；9－颗粒度监测仪；10－调压阀；11－压力传感器；100－惰化系统；12－流量调节阀；13－流量计；14－温度传感器；15－测氧仪；16－模拟油箱；17－输油泵；18－真空泵；19－检测控制单元；20－液位传感器
具体实施方式
24.下面结合附图对本发明进一步进行说明。
25.如图1所示，提供一种惰化系统综合模拟试验装置，包括模拟飞机引气气源调控单
元、流量配比分配单元、模拟油箱单元、检测控制单元；
26.所述模拟飞机引气气源调控单元通过气体管路与待试验的惰化系统的输入端相连；待试验的惰化系统的输出端通过气体管路与所述流量配比分配单元相连；所述流量配比分配单元通过气体管路与所述模拟油箱单元相连；所述检测控制单元分别与所述模拟飞机引气气源调控单元、流量配比分配单元、模拟油箱单元通信控制连接。
27.所述检测控制单元动态调控所述模拟飞机引气气源调控单元产生满足试验条件的气源，并输送至待试验的惰化系统，待试验的惰化系统工作产生惰化工作气体，所述检测控制单元动态调控所述流量配比分配单元以满足试验条件的流量将惰化工作气体输送至所述模拟油箱单元；所述检测控制单元调控所述模拟油箱单元模拟飞机在不同飞行高度、油耗包线下的油箱状态，并对所述模拟油箱单元的氧浓度参数进行实时监测。
28.在一个可能的实施例中，模拟飞机引气气源条件调控单元可以提供特定工况下的洁净高压空气，并根据试验的不同需求对进口气体的温度、压力、流量、湿度、颗粒度、臭氧等参数进行调节、监测；所述模拟飞机引气气源调控单元依次包括空压机1、过滤器2、干燥器3、加热器4、温度传感器5、湿度调节器6、湿度传感器8、臭氧发生器7、颗粒度监测仪9、调压阀10、压力传感器11；所述空压机1、过滤器2、干燥器3、加热器4、湿度调节器6、臭氧发生器7、颗粒度监测仪9、调压阀10依次按先后顺序通过气体管路相连接；所述温度传感器5设置于所述加热器4与所述湿度调节器6之间；所述湿度传感器8设置于所述湿度调节器6与所述臭氧发生器7之间；所述压力传感器11设置于待试验的惰化系统100的输入端。
29.优选地，所述模拟飞机引气气源调控单元的调温范围常温～300℃，压力调节范围0～1mpa，去除颗粒度不大于0.5μm，并具备超温报警功能。
30.在一个可能的实施例中，流量配比分配单元采用压力与电控相结合的气体，实现对机载燃油惰化系统输出压力、流量、含氧浓度等参数的调控；所述流量配比分配单元依次包括流量调节阀12、流量计13、温度传感器14；所述流量调节阀12、流量计13依次按次序通过气体管路相连接；所述温度传感器14设置于所述模拟油箱单元的输入端。
31.优选地，所述流量配比分配单元能够实现模拟油箱单元压力调节至－20kpa～50kpa，并具备多重流量范围。
32.在一个可能的实施例中，所述模拟油箱单元包括模拟油箱16、测氧仪15、输油泵17、真空泵18；所述模拟油箱16上设置有进排气控制阀，所述真空泵18通过气体管路与所述进排气控制阀相连通，用于模拟不同飞行高度下油箱的真空度；所述模拟油箱上还开设有油箱口，所述输油泵17与油箱口相连，用于模拟不同飞行条件下的耗油量包线；所述测氧仪15设置在模拟油箱上，与所述模拟油箱16相连通，用于实时监测模拟油箱内的氧浓度。模拟油箱16单元容积可调，能根据不同飞行包线模拟各种工况下的载油率、耗油率和飞行高度。模拟油箱16内设置有液位高度传感器以检测实时载油量，通过输油/加油装置和耗油率控制器控制燃油耗油率，该单元根据不同机型的使用环境，实现模拟油箱的环境控制。
33.在一个可能的实施例中，所述模拟油箱单元还包括液位传感器20；所述液位传感器20设置于所述模拟油箱16内部，所述检测控制单元通过所述液位传感器20的液面高度反馈，动态调控输油泵模拟不同飞行条件下的耗油量包线。
34.检测控制单元主要通过测控软件控制电控引气切断阀、富氮气流量和压力配比调节阀的开断响应特性以及流量/压力特性，对测试产品的性能参数进行采集、处理和分析。
测控软件分为控制软件与数据采集软件，控制软件可实时监控固定试验段工作状态及向数据采集系统报送固定试验段数据，数据采集软件能够测试各种试验参数。具体检测参数包括：
35.a)引气压力、温度、流量、湿度、臭氧浓度检测；
36.b)输出压力、温度、流量、含氧浓度检测；
37.c)富氧废气压力、温度、含氧浓度检测；
38.d)油箱上部空间压力及多路氧浓度动态响应检测；
39.e)环境舱压力检测。
40.一种惰化系统综合模拟试验方法，包括如下步骤：
41.通过所述检测控制单元动态调控所述模拟飞机引气气源调控单元产生的气源的质量参数与输送至待试验的惰化系统的气体压力，使其满足试验条件要求；所述气源的质量参数包括颗粒度、温度、湿度、臭氧浓度；
42.待试验的惰化系统工作产生惰化工作气体；
43.所述检测控制单元动态调控所述流量配比分配单元控制进入所述模拟油箱单元中的模拟油箱的气体流量；
44.所述检测控制单元调控所述模拟油箱单元模拟飞机在不同飞行高度、油耗包线下的油箱状态，并对所述模拟油箱单元的氧浓度参数进行实时监测。
45.优选地，所述模拟油箱中的氧浓度不超过13％或油箱可燃性暴露时间，不超过飞行时间的3％，则认为惰化系统试验通过。

技术特征：
1.一种惰化系统综合模拟试验装置，其特征在于，包括模拟飞机引气气源调控单元、流量配比分配单元、模拟油箱单元、检测控制单元；所述模拟飞机引气气源调控单元通过气体管路与待试验的惰化系统的输入端相连；待试验的惰化系统的输出端通过气体管路与所述流量配比分配单元相连；所述流量配比分配单元通过气体管路与所述模拟油箱单元相连；所述检测控制单元分别与所述模拟飞机引气气源调控单元、流量配比分配单元、模拟油箱单元通信控制连接。2.根据权利要求1所述的一种惰化系统综合模拟试验装置，其特征在于，所述模拟飞机引气气源调控单元依次包括空压机、过滤器、干燥器、加热器、温度传感器、湿度调节器、湿度传感器、臭氧发生器、颗粒度监测仪、调压阀、压力传感器；所述空压机、过滤器、干燥器、加热器、湿度调节器、臭氧发生器、颗粒度监测仪、调压阀依次按先后顺序通过气体管路相连接；所述温度传感器设置于所述加热器与所述温度调节器之间；所述湿度传感器设置于所述湿度调节器与所述臭氧发生器之间；所述压力传感器设置于待试验的惰化系统的输入端。3.根据权利要求2所述的一种惰化系统综合模拟试验装置，其特征在于，所述模拟飞机引气气源调控单元的调温范围常温～300℃，压力调节范围0～1mpa，去除颗粒度不大于0.5μm。4.根据权利要求1所述的一种惰化系统综合模拟试验装置，其特征在于，所述流量配比分配单元依次包括流量调节阀、流量计、温度传感器；所述流量调节阀、流量计依次按次序通过气体管路相连接；所述温度传感器设置于所述模拟油箱单元的输入端。5.根据权利要求4所述的一种惰化系统综合模拟试验装置，其特征在于，所述流量配比分配单元能够实现模拟油箱单元压力调节至－20kpa～50kpa，并具备多重流量范围。6.根据权利要求1所述的一种惰化系统综合模拟试验装置，其特征在于，所述模拟油箱单元包括模拟油箱、测氧仪、输油泵、真空泵；所述模拟油箱上设置有进排气控制阀，所述真空泵通过气体管路与所述进排气控制阀相连通，用于模拟不同飞行高度下油箱的真空度；所述模拟油箱上还开设有油箱口，所述输油泵与油箱口相连，用于模拟不同飞行条件下的耗油量包线；所述测氧仪设置在模拟油箱上，与所述模拟油箱相连通，用于实时监测模拟油箱内的氧浓度。7.根据权利要求1所述的一种惰化系统综合模拟试验装置，其特征在于，所述模拟油箱单元还包括液位传感器；所述液位传感器设置于所述模拟油箱内部，所述检测控制单元通过所述液位传感器的液面高度反馈，动态调控输油泵模拟不同飞行条件下的耗油量包线。8.一种惰化系统综合模拟试验方法，采用权利要求1－7任意一项所述的一种惰化系统综合模拟试验装置，其特征在于，包括如下步骤：通过所述检测控制单元动态调控所述模拟飞机引气气源调控单元产生的气源的质量参数与输送至待试验的惰化系统的气体压力，使其满足试验条件要求；所述气源的质量参数包括颗粒度、温度、湿度、臭氧浓度；待试验的惰化系统工作产生惰化工作气体；所述检测控制单元动态调控所述流量配比分配单元控制进入所述模拟油箱单元中的模拟油箱的气体流量；所述检测控制单元调控所述模拟油箱单元模拟飞机在不同飞行高度、油耗包线下的油
箱状态，并对所述模拟油箱单元的氧浓度参数进行实时监测。9.根据权利要求8所述的一种惰化系统综合模拟试验方法，其特征在于，所述模拟油箱中的氧浓度不超过13％或油箱可燃性暴露时间不超过飞行时间的3％，则认为惰化系统试验通过。

技术总结
本发明属于飞机燃油制氮惰化技术领域，具体公开了一种惰化系统综合模拟试验装置。装置包括模拟飞机引气气源调控单元、流量配比分配单元、模拟油箱单元、检测控制单元；所述模拟飞机引气气源调控单元通过气体管路与待试验的惰化系统的输入端相连；待试验的惰化系统的输出端通过气体管路与所述流量配比分配单元相连；所述流量配比分配单元通过气体管路与所述模拟油箱单元相连；所述检测控制单元分别与所述模拟飞机引气气源调控单元、流量配比分配单元、模拟油箱单元通信控制连接。实现了惰化试验从单参量到多参量模拟、从静态模拟到动态模拟、从产品性能试验验证到系统环境试验的转变。变。变。


技术研发人员：孔维东 卢夏 丁毅
受保护的技术使用者：合肥江航飞机装备股份有限公司
技术研发日：2022.10.19
技术公布日：2023/4/20