[发明专利]一种热模拟试验控制方法

摘要

一种热模拟试验控制方法,本发明属于航空航天飞行器环境模拟技术领域。针对热模拟试验中温度或热流密度载荷谱与真实热载荷存在误差的问题，本发明提出一种热模拟试验控制方法：全方程热流密度控制，即通过测量试验件的表面温度实时核算出来热流密度命令值，将其与测得的试验件表面真实热流进行比较，计算机将相应的误差信号输出到功率控制器，进行热试验控制。本发明将气动加热与结构热响应的耦合效应和高温热力学参数随温度的变化对热流密度命令值的影响计入到了计算当中，更加真实的模拟了试验件的瞬态受热情况。

主权项

1.一种热模拟试验控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：确定试验件气动加热热流密度控制方程，根据气动加热理论得到试件气动加热热流密度控制方程，在热流密度方程中除黑度系数ε和波尔兹曼常数σ这两个常数外，其它各参数均为试验件表面温度的函数，即输入试验件的热流最终可表示为表面温度的函数，测得试验件表面温度，就可确定热流密度载荷值；步骤2：标定热损失项，通过单独热损失标定试验方法来测定热损失项，在试验过程中补偿由于对流和热辐射产生的热损失；步骤3：将试验件轨道参数及相关的空气动力加热数据引入计算机，即控制载荷谱的编制过程，首先为每一个需要引入的参数各自添加一个通道，排列对应通道的控制载荷谱，即输入同一时间点内各通道对应的载荷；其次排列飞行谱，即排列两级加载段之间的运行时间；步骤4：用贴在试验件表面的温度传感器测得试验件表面温度；步骤5：将试验件轨道参数、相关空气动力加热数据、试验件表面温度及热损失项代入热流密度控制方程计算出气动加热热流密度值，对应试验程序中，先添加一个通道中，在此通道中输入热流密度控制方程，再将其他通道中所计算得到的、所测量得到的物理量及输入的物理量引入到该通道中，进而计算出热流密度值；步骤6：用贴在试验件表面的热流密度计测得当前时刻热流密度反馈值；步骤7：将计算得到的热流密度值作为下一时刻热流密度命令值，与当前时刻热流密度反馈值进行比较；步骤8：根据二者比较结果调整功率控制器电压，实现对结构热试验的全方程热流密度控制，热流密度命令值大于热流密度反馈值，控制系统给功率控制器正电压信号，功率控制器会加大功率，进而试验加热器也会加大功率；热流密度命令值小于热流密度反馈值，控制系统给功率控制器负电压信号，功率控制器会减小功率，进而试验加热器也会减小功率。