一種控制律電加熱防/除冰控制系統技術方案

本發明專利技術適用于結冰風洞試驗技術領域，提供了一種控制律電加熱防/除冰系統，包括上位機、防/除冰控制器、加熱電源、電加熱回路；所述上位機或防/除冰控制器實現電加熱防/除冰控制律程序的設定；所述電加熱回路包括依次連接的熔斷器、斷路器、電流互感器、固態繼電器、加熱單元，所述加熱電源與所述熔斷器連接，用于為所述電加熱回路提供電源；所述防/除冰控制器與所述電流互感器的輸出端連接，與所述固態繼電器的輸入端連接，所述防/除冰控制器與所述加熱電源、所述上位機雙向通訊連接；所述固態繼電器按照控制律快速接通/斷開，控制所述電加熱回路的通電時間/斷電時間。通過一套系統滿足不同飛機模型的控制律電加熱防/除冰試驗需求。

A control law electric heating anti / de icing control system

【技術實現步驟摘要】
一種控制律電加熱防/除冰控制系統
本專利技術屬于結冰風洞試驗
，尤其涉及一種控制律電加熱防/除冰控制系統。
技術介紹
飛機結冰是影響飛行安全甚至導致災難性事故的重要原因之一，鑒于飛機結冰的嚴重危害，世界各航空大國對飛機結冰問題的研究均極為關注。為了防止飛機某些部位結冰，或結冰時能間斷地除去冰層，保證飛機積冰時安全飛行，需要采取適當的防冰與除冰技術。飛機防除冰技術按工作方式可分為機械防除冰技術、液體防除冰技術和熱力防除冰技術等，飛機采取何種具體的防除冰技術，取決于機種、動力、電源功率、待防護表面大小以及防除冰重要程度等因素。一般來說，對待保護表面積較小、防除冰要求較低的尾翼、螺旋槳等部件，為降低能耗，提升防除冰性能，通常采用控制律電加熱防除冰技術；對不允許結冰而且耗電功率不大的風擋、空速管等部件，采用一般電加熱防除冰技術。電加熱防除冰裝置因其低能耗、易控制，越來越得到青睞，已成為目前最為常用的一般冰裝置。電加熱防除冰是將電能轉變為熱能，通常包括防冰和除冰兩部分內容。電加熱防冰系統是不允許飛機表面產生冰，在飛機結冰發生前，通過電加熱原理，使飛機表面溫度高于凍結點，使水滴無法凍結。電加熱除冰是發現飛機部件結冰后將冰移除的系統，一旦發現飛機結冰后，通過自動或手動方法，起動電加熱除冰系統，利用熱力原理，將熱量傳到除冰區表面，破壞冰層和固壁表面之間的黏附應力，在氣動力或離心力作用下，達到除冰目的。結冰風洞是研究飛行器飛行時迎風表面和機外傳感器結冰形態及其防/除冰技術的特種風洞，是為保證飛機在結冰氣象條件下的飛行安全、拓寬現代飛機在全天候下執行任務的能力和保障飛機完成結冰適航合格審定的基本試驗裝置，結冰風洞試驗結果能夠直接用于帶冰模的自然環境飛行試驗與飛機結冰后的飛行性能與安全評估。世界最著名的兩座結冰風洞分別是美國NASA(國家航空航天局)蘭利研究中心的IRT風洞，和意大利CIRA(意大利宇航研究中心)的IWT風洞，在多型飛機的結冰研究中都發揮了不可替代的作用。2013年，我國首座大型結冰風洞建成，必須發展結冰風洞防/除冰試驗技術，開展航空器結冰試驗。與其它低速風洞采用縮比模型不同，結冰風洞都是1:1的真實截斷模型。由于飛機上電能受限，如何降低電源能耗達到飛機防/除冰要求是一項重要課題，高效的控制律電加熱防/除冰系統設計和驗證是關鍵技術措施。防/除冰試驗時，將飛機模型安裝在結冰風洞試驗段，當風洞的速度、溫度、液態水含量和液態水粒徑達到試驗模擬條件后，電加熱防/除冰系統采用溫度開環控制，加熱電源分別通過電加熱回路為飛機模型的不同電加熱分區供電，在加熱電源一致的情況下，控制系統通過規律控制電加熱回路的導通、關斷時間，驗證該型飛機不同控制律時的防/除冰效果，用最少的電源能耗，達到電加熱防/除冰目的。因此控制律電加熱防/除冰試驗是結冰風洞一項重要試驗能力。試驗單位帶飛機模型到結冰風洞開展電加熱防/除冰試驗時，飛機模型的電加熱分區數量、電加熱單元、溫度反饋已經安裝完成，該機型加熱電源已經確定。按照試驗大綱，在試驗風速、姿態角、總溫、高度、液態水含量、液態水粒徑、噴霧時間等模擬參數基礎上，啟動電加熱防/除冰系統，驗證設計的控制律電加熱防/除冰技術的有效性。因為不同的飛機模型有不同的電氣參數，不同的飛機模型在開展電加熱防/除冰試驗時所需的電源參數不同，如果結冰風洞現場根據不同的飛機模型單獨設計一套電源，開展電加熱防/除冰試驗的效率極低。為提高試驗能力，結冰風洞現場需要針對不同的飛機模型提供完備的控制律電加熱防/除冰控制系統，因此，有必要設計一套能模擬不同的電源參數的控制律電加熱防/除冰控制系統。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種控制律電加熱防/除冰控制系統，旨在解決現有技術中結冰風洞現場根據不同的飛機模型單獨設計一套電源、開展電加熱防/除冰試驗的效率極低的技術問題。本專利技術是這樣實現的，一種控制律電加熱防/除冰系統，包括上位機、防/除冰控制器、加熱電源、電加熱回路；所述上位機或防/除冰控制器實現電加熱防/除冰控制律程序的設定；所述電加熱回路包括依次連接的熔斷器、斷路器、電流互感器、固態繼電器、加熱單元，所述加熱電源與所述熔斷器連接，用于為所述電加熱回路提供電源；所述防/除冰控制器與所述電流互感器的輸出端連接，與所述固態繼電器的輸入端連接，所述防/除冰控制器與所述加熱電源、所述上位機雙向通訊連接；所述固態繼電器按照控制律快速接通/斷開，控制所述電加熱回路的通電時間/斷電時間。所述上位機包括遠程上位機和/或本地上位機，用于實現控制律電加熱防/除冰系統的遠程和/或本地操作。電加熱防/除冰控制律程序利用值屬性節點觸發防/除冰控制器的控制程序，依靠OPC將防/除冰控制律要求的每個周期接通/斷開狀態次數和對應的延時模擬傳輸到防/除冰控制器的控制程序。所述防/除冰控制器為PLC，或者為工控機和板卡的組合。所述加熱電源的輸入端為以下兩種方式之一：三相交流或單相交流；輸出端為以下三種方式之一：直流電源、三相交流輸出電源、單相交流輸出電源。所述加熱電源可以根據加熱回路的功率大小，在功率范圍內，并聯數量不等的電加熱回路。用于測試的飛機模型具有多個電加熱分區，在所述的多個電加熱分區均設置電加熱回路，且各電加熱回路之間獨立工作。所述的多個電加熱分區分別預埋溫度反饋單元，用于采集多個電加熱分區的溫度，并將溫度反饋信號傳送給防/除冰控制器。所述溫度反饋單元為熱電阻或者熱電偶。所述電加熱防/除冰控制律程序實現多通道秒級同步觸發。本專利技術相對于現有技術的技術效果是：1、根據不同飛機模型控制律電加熱防/除冰技術要求，從加熱電源、電加熱回路功率、電加熱回路數量、電加熱防/除冰控制律、網絡通訊等方面，一套控制律電加熱防/除冰控制系統滿足了不同飛機模型的控制律電加熱防/除冰試驗需求。2、電加熱防/除冰控制律程序基于上位機設計，利用值屬性節點觸發防/除冰控制器的控制程序，依靠OPC將防/除冰控制律要求的每個周期接通/斷開狀態次數和對應的延時模擬傳輸到防/除冰控制器的控制程序，延時精度高，實時性好。3、上位機和防除冰控制器組合，實現任意控制律電加熱防/除冰模擬。根據試驗提交的飛機模型電加熱防/除冰控制律，通過簡單的程序修改和參數設置即可完成任意控制律電加熱模擬，簡化了系統操作，提高了系統執行效率，提高了自動化水平。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例的技術方案，下面將對本專利技術實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面所描述的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是電加熱防/除冰控制律定義示意圖；圖2是本實施例中的控制律電加熱防/除冰系統示意圖；圖3是防/除冰控制器組成示意圖；圖4某飛機模型控制律電加熱防/除冰電流圖。具體實施方式下面詳細描述本專利技術的實施例，所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種控制律電加熱防/除冰系統，其特征在于，包括上位機、防/除冰控制器、加熱電源、電加熱回路；所述上位機或防/除冰控制器實現電加熱防/除冰控制律程序的設定；所述電加熱回路包括依次連接的熔斷器、斷路器、電流互感器、固態繼電器、加熱單元，所述加熱電源與所述熔斷器連接，用于為所述電加熱回路提供電源；所述防/除冰控制器與所述電流互感器的輸出端連接，與所述固態繼電器的輸入端連接，所述防/除冰控制器與所述加熱電源、所述上位機雙向通訊連接；所述固態繼電器按照控制律快速接通/斷開，控制所述電加熱回路的通電時間/斷電時間。/n

【技術特征摘要】
1.一種控制律電加熱防/除冰系統，其特征在于，包括上位機、防/除冰控制器、加熱電源、電加熱回路；所述上位機或防/除冰控制器實現電加熱防/除冰控制律程序的設定；所述電加熱回路包括依次連接的熔斷器、斷路器、電流互感器、固態繼電器、加熱單元，所述加熱電源與所述熔斷器連接，用于為所述電加熱回路提供電源；所述防/除冰控制器與所述電流互感器的輸出端連接，與所述固態繼電器的輸入端連接，所述防/除冰控制器與所述加熱電源、所述上位機雙向通訊連接；所述固態繼電器按照控制律快速接通/斷開，控制所述電加熱回路的通電時間/斷電時間。


2.如權利要求1所述的一種控制律電加熱防/除冰系統，其特征在于，所述上位機包括遠程上位機和/或本地上位機，用于實現控制律電加熱防/除冰系統的遠程和/或本地操作。


3.如權利要求1所述的一種控制律電加熱防/除冰系統，其特征在于，所述電加熱防/除冰控制律程序利用值屬性節點觸發防/除冰控制器的控制程序，依靠OPC將防/除冰控制律要求的每個周期接通/斷開狀態次數和對應的延時模擬傳輸到防/除冰控制器的控制程序。


4.如權利要求1所述的一種控制律電加熱防/除冰系統，其特征在于，所述防/除冰控制器為PLC，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：熊建軍，易賢，冉林，趙照，張平濤，孫才國，何苗，
申請(專利權)人：中國空氣動力研究與發展中心低速空氣動力研究所，
類型：發明
國別省市：四川;51