[发明专利]一种飞机太阳辐射试验温度控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种飞机太阳辐射试验温度控制系统，其特征在于，包括环境模拟系统、辐照系统；

所述辐照系统包括位于实验室内部的辐照光源灯阵、辐照传感器以及与辐照光源灯阵、辐照传感器电性连接的控制柜；

所述辐照光源灯阵包括若干组辐照光源，与所述辐照光源对应连接的执行开关；所述辐照光源的辐照运行功率能够通过控制柜调节；

上述温度控制系统的控制方法，包括以下步骤：

S1、辐照光源灯阵辐照度标定

在气候实验室的室温条件下，电性连接辐照光源灯阵、控制柜以及辐照传感器；根据光源辐照度日循环目标谱，逐级调节辐照光源灯阵中单光源开关状态与单光源运行功率，建立每一光源辐照度等级的单光源开关矩阵和单光源运行功率矩阵；辐照度不均匀性不大于10%；

S2、辐照光源热负荷计算

步骤S1辐照光源灯阵辐照度标定完成后，根据辐照光源灯阵执行单光源开关矩阵和单光源运行功率矩阵的运行结果，计算辐照光源灯阵在每一辐照度等级照射期间的热负荷；

S3、基线浸泡与除湿

气候实验室的环境模拟系统将室内温度调节至基线环境温度，对飞机整机进行10~20h的浸泡，期间一并对室内空气进行除湿；基线环境温度范围为+21±3℃；

S4、启动辐照光源日循环

按照辐照光源灯阵辐照度标定的单光源开关矩阵、单光源运行功率矩阵的设定参数、以及辐照度日循环试验谱设定参数启动辐照光源灯阵；其中24h为辐照度日循环试验谱的一个循环周期；

S5、温度控制

按照温度谱的升降温速率要求，设置每小时目标温度；环境模拟系统计算试验区域辐照光源热负荷干扰带来的温度变化值，并输入控制器的温度偏差计算中，环境模拟系统每分钟计算一次目标温度值，抵消热负荷干扰带来的温度变化值后输入环境模拟系统，环境模拟系统进行升温或降温操作；

所述环境模拟系统包括循环风处理段、载冷载热段、送风段、太阳辐射区域以及前馈-PID控制系统；

所述循环风处理段包括循环管道、离心风机、风阀以及循环风换热器；

前馈-PID控制系统根据公式（1）计算室内每分钟的目标温度值，根据公式（2）计算热负荷干扰引起的温度变化值；

（1）

其中，为当前时刻的室内温度目标值；为初始温度；为室内最终目标温度；为初始温度到室内最终目标温度的调节时间；为已调节时间；为前馈-PID控制系统的输入，前馈-PID控制系统计算出载冷剂回液阀和旁通阀开度，环境模拟系统自动调节换热器进口的载冷剂温度，从而改变送风温度；

（2）

其中，为温度变化值；为试验区域太阳辐射光源热负荷；为当前室内温度下的比热容；为单位时间内流过循环风换热器的空气质量。

2.根据权利要求1所述一种飞机太阳辐射试验温度控制系统，其特征在于，在所述步骤S2中，每个辐照度等级辐照时间为1h。

3.根据权利要求1所述一种飞机太阳辐射试验温度控制系统，其特征在于，所述步骤S5中温度谱范围为30~50℃。

4.根据权利要求1所述一种飞机太阳辐射试验温度控制系统，其特征在于，所述步骤S5中升降温速率要求为1~3℃/h。

5.根据权利要求1所述一种飞机太阳辐射试验温度控制系统，其特征在于，所述步骤S5进行温度控制的具体方法：

离心风机驱动室内空气及新风系统处理后的干燥空气进行循环，由回风口及新风风阀吸入，进入循环风处理段；载冷载热段通过冷却水或蒸汽将载冷剂降温或加热，而后载冷剂进入换热器与流经循环风处理段的空气进行热交换，处理段的空气温度通过调节换热器的旁通阀、回液阀改变换热器入口载冷剂温度的方式进行处理，经载冷载热段处理后的空气通过送风段，由旋流风口送入气候实验室内。

6.根据权利要求5所述一种飞机太阳辐射试验温度控制系统，其特征在于，所述步骤S5中，在进行升温时将载冷剂一次循环切换为蒸汽板换，前馈-PID控制系统根据输入计算结果自动调节二次循环中换热器的旁通阀和回液阀开度；由32℃升温至49℃。