[发明专利]风洞运行系统以及基于风洞运行系统的风洞运行方法

说明书

本申请公开了一种风洞运行系统以及基于风洞运行系统的风洞运行方法，涉及气体动力领域，可以通过总控子系统对高超声速低密度风洞运行时需要的氮气、压力、温度等参数进行控制，实现对高超声速低密度风洞进行自动化测控。所述风洞运行系统包括：安全控制子系统向总控子系统发送试验启动信号；总控子系统向风洞其它子系统发送试验信号；压力调节控制子系统开启总阀；加热器控制子系统调节石墨电阻加热棒的加热功率；流场显示子系统对低密度流场进行显示和摄像记录；氮气控制子系统持续制备氮气；真空控制子系统持续抽真空；攻角控制子系统遍历目标攻角序列，向数据采集子系统发送数据采集信号；数据采集子系统对天平数据进行采集。

技术领域

本申请涉及风洞控制技术领域，特别是涉及一种风洞运行系统以及基于风洞运行系统的风洞运行方法。

背景技术

φ1m高超声速低密度风洞是进行飞行器稀薄气体动力学特性研究的专用设备，采用压力真空运行方式，工作介质为纯氮气。该风洞由总阀、调压阀、石墨电阻加热器、前室、喷管、试验段、攻角机构、超扩段、冷却器等设备，以及氮气站(中高压氮气制备、存储和供应)、真空系统(真空机组和真空球)、冷却水系统、液压站、数采系统、流场显示系统等附属设备/系统组成。

相关技术中，为保证大型风洞的正常运行，需要针对不同的风洞类型特点和试验流程需求专门开发特定的测控系统，要求测控系统的自动化程度高、安全可靠性强，并且试验流程控制方法满足大型低密度风洞运行要求。因此，亟需一种满足φ1m高超声速低密度风洞自动化、安全性运行的成熟产品。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种风洞运行系统以及基于风洞运行系统的风洞运行方法，主要目的在于解决目前亟需一种满足φ1m高超声速低密度风洞自动化、安全性运行的成熟产品的问题。

依据本申请第一方面，提供了一种风洞运行系统，该系统包括：安全控制子系统、总控子系统、压力调节控制子系统、加热器控制子系统、流场显示子系统、攻角控制子系统、数据采集子系统、氮气控制子系统、真空控制子系统；

所述安全控制子系统向所述总控子系统发送试验启动信号，所述安全控制子系统用于保护所述风洞运行系统；

所述总控子系统接收所述安全控制子系统发送的所述试验启动信号，并向所述压力调节控制子系统、所述加热器控制子系统、所述氮气控制子系统、所述真空控制子系统发送试验启动信号，以及在当前室压力和前室温度分别达到目标压力和目标温度时，向所述流场显示子系统发送硬接线触发信号、向所述攻角控制子系统发送试验启动信号，以及当所述目标攻角序列遍历完毕时，向所述攻角控制子系统、所述流场显示子系统发送试验停止信号，完成风洞运行试验；

所述压力调节控制子系统接收所述总控子系统发送的试验启动信号，开启总阀，向风洞通入中高压氮气，并调节调压阀对所述前室压力进行调节；

所述加热器控制子系统接收所述总控子系统发送的试验启动信号，调节石墨电阻加热棒的加热功率，加热所述中高压氮气，对所述前室温度进行调节；

所述流场显示子系统接收所述总控子系统发送的所述硬接线触发信号，对低密度流场进行显示和高速摄像记录；

所述氮气控制子系统接收总控子系统发送的试验启动信号，持续检测中高压氮气压力，当压力小于目标氮气压力下限时，制备氮气，打开中压气罐进气阀或高压气罐进气阀，启动液氮泵，检测氮气气源压力，当所述氮气气源压力到达氮气气源目标压力上限后停止所述液氮泵，关闭相关阀门；

所述真空控制子系统接收总控子系统发送的试验启动信号，持续检测所述风洞的洞体真空度，当检测到所述洞体真空度低于洞体目标真空度时，持续控制所述洞体抽真空机组和所述真空球抽真空机组进行抽真空；

所述攻角控制子系统接收所述总控子系统发送的试验启动信号，遍历所述目标攻角序列，进行带载条件下的角度序列运动，当移动到所述目标攻角序列中存储的攻角序列值时，向所述数据采集子系统发送数据采集信号；