[发明专利]一种高速飞行器快速均匀静载加热装置和控制方法

说明书

本发明一种高速飞行器快速均匀静载加热装置和控制方法，其加载装置包括快速均匀静载加热器、温度采集卡、可控硅变压器、单片机、变频器、风机、计算机、信号传输线、输气管；本发明可解决现有技术中实验成本高、准确性较低、研究周期长等问题。本发明针对石英灯辐射式气动热环境模拟试验技术中，非线性、高升温速率的目标载荷，改进了传统的控制方法，采用神经网络‑深度学习策略进行功率控制，提取此类温控问题的共性特征，设计出了更具普适性的控制器该能量收集系统，促进了石英灯辐射式气动热环境模拟试验技术的发展。

技术领域

本发明属于能源技术领域，具体涉及一种高速飞行器快速均匀静载加热装置和控制方法。

背景技术

随着科学技术的快速发展，火箭技术在航空航天领域发挥着越来越重要的作用，如何对火箭发动机热环境进行模拟成为一个无法忽视的问题。在早期的飞行器发动机结构设计中，大多数都采用模拟实验获得仿真数据来进行分析，如气动热模拟，包括以价格昂贵的风洞实验为代表的“对流方法”和以石英灯辐射式气动热环境模拟为代表的“非对流方法”。但是传统“非对流方式”的石英灯辐射式气动热环境模拟试验技术采用的模糊控制、模糊自适应PID控制等方式，所需控制的中间参数较多，隶属度函数、量化因子选择多基于经验，针对某一具体模拟实验的需求均需要重新设计控制器，使得研究周期较长、造成人力物力资源浪费，并且无法实现快速均匀加热。

发明内容

本发明目的在于提供一种高速飞行器快速均匀静载加热装置和控制方法，以解决现有技术中实验成本高、准确性较低、研究周期长、非均匀性加热等问题。本发明针对石英灯辐射式气动热环境模拟试验技术中，非线性、高升温速率的目标载荷，改进了传统的控制方法，采用神经网络-深度学习策略进行功率控制，提取此类温控问题的共性特征，设计出了更具普适性的控制器该能量收集系统，促进了石英灯辐射式气动热环境模拟试验技术的发展。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：

一种高速飞行器快速均匀静载加热装置，包括快速均匀静载加热器、温度采集卡、可控硅变压器、单片机、变频器、风机及计算机；

所述快速均匀静载加热器包括铝合金支架、石英灯管、环形布风板、热电偶、遮热罩及飞行器加热壳体；两个所述环形布风板分别布置在飞行器加热壳体的两端，多个所述石英灯管沿飞行器长度方向布置在飞行器加热壳体外部；铝合金支架固定并限制石英灯管和环形布风板、调节石英灯管与飞行器加热壳体之间距离；遮热罩包围在铝合金支架外周；多个所述热电偶均布在飞行器加热壳体上；

所述单片机通过信号传输线与可控硅变压器、温度采集卡、变频器及计算机电连接；变频器与风机电连接；所述风机引出两个输气管分别与快速均匀静载加热器的两个所述环形布风板连接。

作为本发明的进一步改进，所述环形布风板具有连接风口和环形布风通道，环形布风通道中间为通孔；连接风口和环形布风通道连通。

作为本发明的进一步改进，所述热电偶贴在飞行器加热壳体的表面。

作为本发明的进一步改进，所述遮热罩材料为铝箔。

作为本发明的进一步改进，所述铝合金支架为环形支架，环形支架沿径向设置有多个指向圆心的安装槽；至少两个所述铝合金支架一组，多组铝合金支架间隔设置在飞行器加热壳体外部并通过连接杆连接，所述石英灯管安装在安装槽上。

作为本发明的进一步改进，所述石英灯管的布置方式为在竖直方向分多段排列，水平方向呈环绕型布置。

作为本发明的进一步改进，所述飞行器加热壳体一端开口，另一端设置有风扇；所述风扇放置于快速均匀静载加热器下端。

一种高速飞行器快速均匀静载加热装置的控制方法，包括以下步骤：

通过温度采集卡获取热电偶实时对飞行器加热壳体的温度进行测量的各测点的温度数据；