[发明专利]旋翼系统地面测试用调制解调器的干冰式温控系统及方法

说明书

本发明提供了一种旋翼系统地面测试用调制解调器的干冰式温控系统及方法，其干冰式温控系统包括干冰便携式恒温箱、光纤光栅解调仪以及控制系统，其中恒温箱内部包括干冰室和设备室，干冰室与设备室之间采用隔板隔绝，隔板上设置有冷气风扇；设备室中设置有第一温度传感器；干冰室内设有第二温度传感器；光纤光栅解调仪设置在设备室中；光纤光栅解调仪与光纤光栅信号输入线连接，光纤光栅信号输入线与光纤光栅温度传感器相连。本发明采用干冰作为冷源，不需额外的能源，减小了直升机在空中没有地面支持保障情况下的功率输出负担，其温度控制方法实时监测干冰温度，能根据干冰温度实时调节制冷风扇，温度调节过程平滑，能够达到理想的制冷效果。

技术领域

本发明属于电控测试设备温控技术领域，特别是一种旋翼系统地面测试用调制解调器的干冰式温控系统及方法。

背景技术

旋翼是为直升机提供动力和操纵的核心部件，桨叶结构载荷动态监测是旋翼桨叶的动力学特性分析和桨叶设计验证的主要依据，直接影响到直升机强度、性能和飞行特性。旋翼桨叶动载荷测试具有分布复杂、量程大、测点密、对附加质量敏感、动态响应高，且处于旋转、振动等复杂环境。如何在飞行状态下监测桨叶的动态载荷，实时分析和评价其运行状态，是直升机测量技术的重点。而桨叶弯矩是辨识桨叶结构载荷的重要参数，实时测量旋翼桨叶在运行过程中的动态弯矩，实现桨叶结构载荷的动态监测变得十分重要。

传统的旋翼载荷试验采用电测传感器获取测量数据，信噪比低，严重影响旋翼载荷识别的精度；需要粘贴大量的应变片从而接入大量的传输导线，在复合材料桨叶表面多点测量时会破坏桨叶表面光滑及结构，产生较大的附加质量，影响桨叶的气动飞行特性。光纤光栅传感器具有体积小、重量轻，对电绝缘、抗电磁干扰、精度高、可靠性高等优点，以及光纤光栅的高灵敏性、易于实现分布测量的高效性等特点，突破了传统基于电传感器测量方式的局限性，并且光纤光栅传感器可以对应变、度、振动等多种物理量进行直接测量，降低系统的复杂性，简化了系统结构，便于监测系统本身的维护特性。

但由于现有光电器件的工艺限制和原理特性，光学器件或光电子设备的工作温度范围都比较窄，本试验中采用的光纤光栅解调系统中的解调仪工作温度范围-20℃～60℃。而旋翼服役条件为-45℃～75℃，由于解调仪无法在低温或高温下工作，因此需要一种恒温装置保障该设备正常工作。在直升机的空中测试环节中，解调仪恒温箱的体积和重量必须严格被控制，解调仪需安装在直升机机顶的整流罩内，因此该恒温箱需具有体积小，重量轻，恒温效果好等特性；在直升机空中测试环节中，直升机能为保温装置提供的电源功率较低。采用干冰作为冷源可以有效降低对能源供给的要求。

旋翼是为直升机提供动力和操纵的核心部件，桨叶结构载荷动态监测是旋翼桨叶的动力学特性分析和桨叶设计验证的主要依据，直接影响到直升机强度、性能和飞行特性。旋翼桨叶动载荷测试具有分布复杂、量程大、测点密、对附加质量敏感、动态响应高，且处于旋转、振动等复杂环境。如何在飞行状态下监测桨叶的动态载荷，实时分析和评价其运行状态，是直升机测量技术的重点。而桨叶弯矩是辨识桨叶结构载荷的重要参数，实时测量旋翼桨叶在运行过程中的动态弯矩，实现桨叶结构载荷的动态监测变得十分重要。

传统的旋翼载荷试验采用电测传感器获取测量数据，信噪比低，严重影响旋翼载荷识别的精度；需要粘贴大量的应变片从而接入大量的传输导线，在复合材料桨叶表面多点测量时会破坏桨叶表面光滑及结构，产生较大的附加质量，影响桨叶的气动飞行特性。光纤光栅传感器具有体积小、重量轻，对电绝缘、抗电磁干扰、精度高、可靠性高等优点，以及光纤光栅的高灵敏性、易于实现分布测量的高效性等特点，突破了传统基于电传感器测量方式的局限性，并且光纤光栅传感器可以对应变、速度、振动等多种物理量进行直接测量，降低系统的复杂性，简化了系统结构，便于监测系统本身的维护特性。