[发明专利]一种基于分布式架构的风洞运行控制系统

说明书

本发明公开了一种基于分布式架构的风洞运行控制系统，属于航天地面防隔热试验技术领域，用于控制燃气流热风洞试验系统的各个部分，实现航天器防热结构件的热考核。本发明应用了分布式的控制架构，风洞的各控制子系统具有独立的控制器，对相应设备进行运行控制，并通过顶层总控指挥调度子系统实现整体动作的协调配合，保证了整个风洞系统能够协调有序动作，为风洞系统的稳定运行提供了软硬件支撑，为设备的状态监控和时序控制提供了技术保障。

技术领域

本发明涉及一种基于分布式架构的风洞运行控制系统，用于控制燃气流热风洞试验系统的各个部分，实现航天器防热结构件的热考核，属于航天地面防隔热试验技术领域。

背景技术

燃气流试验是防热系统地面考核的关键环节，它具有能量密度高、总温高、热环境恶劣的特点，是防热材料及结构热考核不可替代的试验手段。而大尺寸的防热结构试件考核需要依托于燃气流超音速风洞进行，它有别于常规的常温气动试验风洞，它是通过燃料和氧化剂在燃烧室充分混合燃烧，通过拉沃尔喷管的膨胀加速作用，产生高温超音速燃气气流，对试验舱内的试验件进行热考核，并通过相应的引射或抽真空装置将考核后的高温高压气体增压降温排入大气。

燃气流超音速风洞是利用氧气和煤油燃烧产生高温、高速、低压试验环境的热结构考核用试验风洞，主要由主加热器、主试验台、喷水降温装置、喷淋冷凝装置、大流量抽真空装置、配套能源管路和测控系统几部分组成。它主要承担着高超声速飞行器再入机动过程中防隔热技术的地面试验研究。该燃气流超音速风洞系统环节众多，产生的高温高压试验环境极为恶劣，对于各组成部分的协同配合和时序控制要求极为苛刻，稍有差池就可能造成设备的烧毁，影响试验的成败。传统风洞系统缺少统一的管理机制，各组成部分功能相对独立，不能实现高要求的时序控制和协同配合。

因此，如何实现燃气流超音速风洞各组成部分之间的协同配合，保证各组成部分之间的时序动作逻辑精确可靠以及稳定运行就成为整个系统设计的核心和关键。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于分布式架构的风洞运行控制系统，实现燃气流超音速风洞各组成部分的时序控制和协同配合，保证各组成部分之间的时序动作逻辑精确可靠以及稳定运行。

本发明的技术解决方案是：一种基于分布式架构的风洞运行控制系统，包括总控指挥调度子系统、燃气主加热器时序控制子系统、喷淋冷凝抽真空控制子系统和主试验台控制子系统；

在试验运行阶段，总控指挥调度子系统根据预先设计的时序向喷淋冷凝抽真空控制子系统、主试验台控制子系统、燃气主加热器时序控制子系统发送时序触发信号，并接收各个子系统反馈的时序动作状态；

燃气主加热器时序控制子系统接收总控指挥调度子系统的时序触发信号，按照预先设定的时序控制主加热器燃料路、氧路和高压冷却水路中各个阀门的开关，并根据阀门动作完成情况向总控指挥调度子系统反馈时序动作状态；

喷淋冷凝抽真空控制子系统接收总控指挥调度子系统的时序触发信号，

按照预先设定的时序控制各个阀门的开关，依次实现冷凝水供应、喷淋水供应和大流量真空切换，并将时序动作完成状态反馈给总控指挥调度子系统；

主试验台控制子系统接收总控指挥调度子系统的时序触发信号，按照预先设定的时序控制试验舱和扩压器夹套冷却水路中各个时序阀门的开关，并将时序动作状态反馈给总控指挥调度子系统。

还包括燃气主加热器工况调节子系统、常温水供应控制子系统和气源供应控制子系统；

在试验准备阶段，总控指挥调度子系统根据预先设计的调度流程向常温水供应控制子系统、气源供应控制子系统、喷淋冷凝抽真空控制子系统、燃气主加热器工况调节子系统发送调度指令，接收各个子系统反馈的完成状态；