[发明专利]一种发汗冷却方法及装置

说明书

本申请公开了一种发汗冷却方法及装置，用于实现发汗冷却介质的高效利用和端头温度的精确控制。本申请公开的发汗冷却方法包括：确定发汗冷却控制模型；确定所述控制模型的参数；根据所述参数和所述控制模型，确定发汗冷却控制律；根据所述发汗冷却控制律，对待冷却部件进行冷却。本申请还提供了一种发汗冷却装置。

技术领域

本申请涉及飞行器热防护领域，尤其涉及一种发汗冷却方法及装置。

背景技术

未来临近空间飞行器正瞄准长时间、远距离、可重复使用的方向发展，这对长期工作在高热流环境下航天器关键部件的热防护设计提出新的挑战。研究先进的可用于临近空间飞行器的热防护系统成为研制能够快速反应并且长时间以高马赫数飞行的高超声速飞行器亟待解决的问题。发汗冷却技术是高超声速飞行器主动热防护技术中的技术之一。

目前，发汗冷却仍采用开环控制方式，即在一定开启条件下，发汗端头即开启工作，直到冷却介质耗尽或任务完成。然而，对于更长时间、更远距离的飞行条件下，这种简单的开环控制方式难以满足有限冷却介质的高效利用，导致飞行前段冷却介质浪费较多，而飞行后段无介质可用的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本申请实施例提供了一种发汗冷却方法、装置及存储介质，用以实现发汗冷却介质的高效利用和端头温度的精确控制，提高冷却介质的利用率。

第一方面，本申请实施例提供的一种发汗冷却方法，包括：

确定发汗冷却控制模型；

确定所述控制模型的参数；

根据所述参数和所述控制模型，确定发汗冷却控制律；

根据所述发汗冷却控制律，对待冷却部件进行冷却。

优选的，所述确定发汗冷却控制模型包括：

所述发汗冷却控制模型为：

其中，s是时间，C(s)为温度，U(s)为电磁阀开度或流量，K为开环放大倍数，τ为时延系数，T为时间常数。

优选的，所述确定所述控制模型的参数包括：

根据高热流风洞下的发汗冷却部件的测试数据确定控制模型的参数；

所述参数包括开环放大倍数K，时延系数τ和时间常数T。

进一步的，所述测试数据包括：

启动测试的温度为C0，电磁阀开度为u，开启时刻为t₀，同步记录温度变化曲线，当温度达到稳态C1时，测试结束；

所述参数通过下列公式确定：

T＝t₂-t₁,

τ＝t₁-t₀,

其中，t₁是温度下降曲线拐点处的切线与温度为C0的直线的交叉点对应的时间，t₂是温度下降曲线拐点处的切线与温度为C1的直线的交叉点对应的时间。

优选的，所述根据所述参数和所述控制模型，确定发汗冷却控制律包括：

所述发汗冷却控制律为：

u(k)＝u(k-1)+Δu(k)，

其中，k是时间变量，u(k-1)是k-1时刻的控制器输出，Δu(k)是k时刻的控制器输出相对k-1时刻的控制器输出的变化量。

进一步的，k时刻的控制器输出相对k-1时刻的控制器输出的变化量Δu(k)通过以下公式确定：