本發(fā)明涉及航空熱動(dòng)力試驗(yàn)。更進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及一種模擬流體的溫度和/或壓力快速變化的試驗(yàn)系統(tǒng)與試驗(yàn)方法，尤其涉及用于模擬航空發(fā)動(dòng)機(jī)引氣溫度和/或壓力快速變化的試驗(yàn)系統(tǒng)與試驗(yàn)方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種在地面試驗(yàn)室進(jìn)行環(huán)控系統(tǒng)引氣動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)時(shí)，模擬飛機(jī)滑行、起飛、爬升、巡航、下降等階段發(fā)動(dòng)機(jī)引氣溫度壓力變化的試驗(yàn)系統(tǒng)和試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

航空熱動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)主要用于飛機(jī)環(huán)控系統(tǒng)地面試驗(yàn)，通過調(diào)節(jié)來自氣源供氣的壓力、流量、溫度等參數(shù)，模擬供用戶方(發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)引氣、機(jī)翼防除冰引氣、空調(diào)設(shè)備供氣、沖壓空氣等)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)引氣，從而對(duì)飛機(jī)環(huán)控系統(tǒng)零部件、組件進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的航空熱動(dòng)力試驗(yàn)臺(tái)僅對(duì)試件進(jìn)行穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)，即對(duì)給定的溫度、壓力、流量狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試，而不能對(duì)試件實(shí)現(xiàn)狀態(tài)變化過程的測(cè)試。

但是，飛機(jī)在整個(gè)飛行過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的推力不斷的變化，尤其是起飛階段，發(fā)動(dòng)機(jī)引氣端口的溫度隨發(fā)動(dòng)機(jī)推力快速增加而劇烈變化。引氣溫度、壓力大幅波動(dòng)時(shí)，對(duì)用氣系統(tǒng)影響較大，引氣系統(tǒng)是否具有良好的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)性能，能夠快速減輕或消除溫度波動(dòng)對(duì)下游設(shè)備和用氣系統(tǒng)造成的影響，這是引氣系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)。

為了考核與驗(yàn)證環(huán)控系統(tǒng)引氣動(dòng)態(tài)性能，需要在地面試驗(yàn)室模擬航空發(fā)動(dòng)機(jī)引氣端口在起飛、爬升、巡航、下降以及慢車狀態(tài)下的溫度、壓力的變化，其中在起飛或下降階段，航空發(fā)動(dòng)機(jī)推力迅速增大或減小引起高中壓引氣口溫度的快速上升或降低。

在常規(guī)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)推力迅速增大或減小引起的高中壓引氣口溫度快速上升或降低的瞬時(shí)變化模擬中，需要使用加熱器、換熱器、蒸發(fā)器等元器件，但這些元器件自身具有溫度響應(yīng)延遲的效應(yīng)，導(dǎo)致模擬的氣體的溫度變化滯后。

在壓力模擬試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)系統(tǒng)中的阻力是變化，從而影響壓力模擬的可靠性，導(dǎo)致試驗(yàn)系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)緩慢的問題。

另外，試驗(yàn)系統(tǒng)中有對(duì)高溫氣降溫的需求，利用常規(guī)的換熱器/冷卻器來降低氣體的溫度，這就要求這些元器件具有較大的換熱面積較大，使用的冷卻水量也較大，帶來設(shè)備尺寸大、設(shè)備數(shù)量多及設(shè)備維護(hù)工作量大等問題。

為此，對(duì)于模擬航空發(fā)動(dòng)機(jī)引氣溫度和/或壓力快速變化的試驗(yàn)系統(tǒng)，需要克服升溫和降溫的元器件熱慣性大、溫度變化較慢、系統(tǒng)阻力有變化的缺陷，從而改善瞬態(tài)特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，根據(jù)本申請(qǐng)的第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N模擬流體的溫度變化的試驗(yàn)系統(tǒng)，試驗(yàn)系統(tǒng)包括:能夠調(diào)節(jié)溫度的加熱流路；流體連通于加熱流路的升溫流路；流體連通于加熱流路的降溫流路；以及流體連通于所升溫流路和降溫流路的輸出流路。其中,試驗(yàn)系統(tǒng)包括與流體源流體連通的入口端和輸出模擬流體的出口端；加熱流路中包括入口端、與入口端流體連通的加熱器、調(diào)節(jié)從加熱流路輸出的流體的第一調(diào)壓閥和檢測(cè)溫度的第一溫度傳感器；降溫流路流體連接于加熱流路的輸出端并包括彼此流體連通的蒸發(fā)器和換熱器、和調(diào)節(jié)從降溫流路輸出的流體的第二調(diào)壓閥；升溫流路流體連接于加熱流路的輸出端并包括調(diào)節(jié)從升溫流路輸出的流體的第三調(diào)壓閥；輸出流路包括與降溫流路和升溫流路的輸出端流體連通的第二溫度傳感器和輸出端。

較佳地，在該技術(shù)方案中，第一溫度傳感器設(shè)置在第一調(diào)壓閥與加熱流路的輸出端之間。

較佳地，在該技術(shù)方案中，第一調(diào)壓閥、第二調(diào)壓閥和第三調(diào)壓閥為能夠快速調(diào)節(jié)的快速調(diào)壓閥。

較佳地，在該技術(shù)方案中，流體是氣體。

根據(jù)本申請(qǐng)的第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N模擬流體的溫度和壓力變化的試驗(yàn)系統(tǒng)，試驗(yàn)系統(tǒng)包括：能夠調(diào)節(jié)溫度的加熱流路；流體連通于加熱流路的升溫流路；流體連通于加熱流路的降溫流路；流體連通于加升溫流路和降溫流路的輸出流路；以及設(shè)置在輸出流路中的調(diào)壓支路。其中，試驗(yàn)系統(tǒng)包括與流體源流體連通的入口端和輸出模擬流體的出口端；加熱流路中包括入口端、與入口端流體連通的加熱器、調(diào)節(jié)從加熱流路輸出的流體的第一調(diào)壓閥和檢測(cè)溫度的第一溫度傳感器；降溫流路流體連接于加熱流路的輸出端并包括彼此流體連通的蒸發(fā)器和換熱器、和調(diào)節(jié)從降溫流路輸出的流體的第二調(diào)壓閥；升溫流路流體連接于加熱流路的輸出端并包括調(diào)節(jié)從升溫流路輸出的流體的第三調(diào)壓閥；輸出流路包括與降溫流路和升溫流路的輸出端流體連通的第二溫度傳感器9和輸出端；調(diào)壓支路設(shè)置在輸出流路中的第二溫度傳感器與出口端之間，并包括調(diào)節(jié)流入輸出流路的流體的第五調(diào)壓閥和檢測(cè)壓力的壓力傳感器、以及設(shè)置在第五調(diào)壓閥下游并與出口端旁路的第四調(diào)壓閥。

較佳地，在該技術(shù)方案中，第一溫度傳感器設(shè)置在第一調(diào)壓閥與加熱流路的輸出端之間；第四調(diào)壓閥設(shè)置在第五調(diào)壓閥與壓力傳感器之間并與壓力傳感器和出口端并聯(lián)。

較佳地，在該技術(shù)方案中，第一調(diào)壓閥、第二調(diào)壓閥、第三調(diào)壓閥、第四調(diào)壓閥和第五調(diào)壓閥為能夠快速調(diào)節(jié)的快速調(diào)壓閥。

較佳地，在該技術(shù)方案中，流體是氣體。

根據(jù)本申請(qǐng)的第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N采用上述的模擬流體的溫度變化的試驗(yàn)系統(tǒng)模擬流體升溫的試驗(yàn)方法，試驗(yàn)方法包括準(zhǔn)備階段和試驗(yàn)階段，準(zhǔn)備階段包括如下步驟：加熱器的輸出端溫度設(shè)定為升溫過程的目標(biāo)高溫，以將來自流體源的流體加熱到目標(biāo)高溫，全開加熱流路中的第一調(diào)壓閥；全開降溫流路中的第二調(diào)壓閥，并開啟降溫流路中的蒸發(fā)器和冷凝器，使從加熱器輸出的流體都通過蒸發(fā)器和換熱器；設(shè)置從降溫流路輸出的出口端的流體的溫度為升溫過程的起始溫度。試驗(yàn)階段包括如下步驟：同時(shí)操作第二調(diào)壓閥和第三調(diào)壓閥，全開第三調(diào)壓閥，關(guān)閉第二調(diào)壓閥，從而試驗(yàn)系統(tǒng)的出口端的流體的溫度從起始溫度升溫到目標(biāo)高溫。

較佳地，在該技術(shù)方案中，在準(zhǔn)備階段中，設(shè)置蒸發(fā)器輸出端的流體溫度為恒定值，調(diào)節(jié)換熱器的冷源流量，使出口端的流體的溫度為升溫過程的起始溫度。

根據(jù)本申請(qǐng)的第四方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N采用上述的模擬流體的溫度變化的試驗(yàn)系統(tǒng)模擬流體降溫的試驗(yàn)方法，試驗(yàn)方法包括準(zhǔn)備階段和試驗(yàn)階段，準(zhǔn)備階段包括如下步驟：加熱器的輸出端溫度設(shè)定為降溫過程的起始溫度，以將來自流體源的流體加熱到起始高溫，全開加熱流路中的第一調(diào)壓閥；全開降溫流路中的第二調(diào)壓閥，并開啟降溫流路中的蒸發(fā)器和冷凝器，使從加熱器輸出的流體都通過蒸發(fā)器和換熱器；設(shè)置從降溫流路輸出的出口端的流體的溫度為降溫過程的目標(biāo)低溫。試驗(yàn)階段包括如下步驟：同時(shí)操作第二調(diào)壓閥和第三調(diào)壓閥，全開第三調(diào)壓閥，關(guān)閉第二調(diào)壓閥，從而試驗(yàn)系統(tǒng)的出口端的流體的溫度為起始溫度；同時(shí)操作第二調(diào)壓閥和第三調(diào)壓閥，全開第二調(diào)壓閥，關(guān)閉第三調(diào)壓閥，從而試驗(yàn)系統(tǒng)的出口端的流體的溫度從起始溫度降溫到目標(biāo)低溫。

較佳地，在該技術(shù)方案中，在準(zhǔn)備階段中，設(shè)置蒸發(fā)器輸出端的流體溫度為恒定值，調(diào)節(jié)換熱器的冷源流量，使出口端的的流體的溫度為降溫過程的目標(biāo)低溫。

根據(jù)本申請(qǐng)的第五方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N采用上述的模擬流體的溫度和壓力變化的試驗(yàn)系統(tǒng)模擬流體壓力升高的試驗(yàn)方法，試驗(yàn)方法包括準(zhǔn)備階段和試驗(yàn)階段，準(zhǔn)備階段包括如下步驟：將試驗(yàn)系統(tǒng)的輸出流路的輸入端的流體的溫度按照試驗(yàn)溫度要求，調(diào)整到目標(biāo)溫度；以及操作第四調(diào)壓器和第五調(diào)壓器，將第四調(diào)壓器的開度調(diào)大，第五調(diào)壓器的開度調(diào)小，使得試驗(yàn)系統(tǒng)的出口端的流體的壓力為升壓過程的起始?jí)毫?。試?yàn)階段包括如下步驟：同時(shí)操作第四調(diào)壓器和第五調(diào)壓器，使第四調(diào)壓器的開度調(diào)小，第五調(diào)壓器的開度調(diào)大，使得試驗(yàn)系統(tǒng)的出口端的流體的壓力從起始?jí)毫ι邽樯龎哼^程的目標(biāo)高壓。

根據(jù)本申請(qǐng)的第六方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N采用上述的模擬流體的溫度和壓力變化的試驗(yàn)系統(tǒng)模擬流體壓力降低的試驗(yàn)方法，試驗(yàn)方法包括準(zhǔn)備階段和試驗(yàn)階段，準(zhǔn)備階段包括如下步驟：將試驗(yàn)系統(tǒng)的輸出流路的輸入端的流體的溫度按照試驗(yàn)溫度要求，調(diào)整到目標(biāo)溫度；以及操作第四調(diào)壓器和第五調(diào)壓器，將第四調(diào)壓器的開度調(diào)小，第五調(diào)壓器的開度調(diào)大，使得試驗(yàn)系統(tǒng)的出口端的流體的壓力為降壓過程的起始?jí)毫?。試?yàn)階段包括如下步驟：同時(shí)操作第四調(diào)壓器和第五調(diào)壓器，使第四調(diào)壓器的開度調(diào)大，第五調(diào)壓器的開度調(diào)小，使得試驗(yàn)系統(tǒng)的出口端的流體的壓力從起始?jí)毫档蜑榻祲哼^程的目標(biāo)低壓。

本發(fā)明的技術(shù)效果：

本發(fā)明用于解決起飛、爬升、下降、復(fù)飛階段，發(fā)動(dòng)機(jī)推力變化較大造成引氣端口溫度快速變化的模擬，兩次利用冷熱氣摻混分別完成溫度上升、溫度下降的過程，克服加熱器、換熱器、蒸發(fā)器等自身溫度響應(yīng)的延遲，并可有效緩解了管道熱容量對(duì)溫度變化速率的影響。試驗(yàn)系統(tǒng)中有對(duì)高溫氣(500℃)降溫的需求，利用常規(guī)的換熱器/冷卻器，換熱面積較大，冷卻水量較大，帶來設(shè)備尺寸大、設(shè)備數(shù)量多及設(shè)備維護(hù)工作量大等問題，本發(fā)明利用液體蒸發(fā)過程中相變潛熱，引入蒸發(fā)器作為冷卻器對(duì)高溫氣體進(jìn)行降溫，有效解決設(shè)備成本高、維護(hù)工作困難等問題。

該方法由于進(jìn)入試驗(yàn)系統(tǒng)的氣體流量為恒流或僅發(fā)生微小變化，可以使調(diào)溫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)溫度單參數(shù)的調(diào)節(jié)，起到溫度與流量調(diào)節(jié)解耦的作用，在固有延遲響應(yīng)特性下，提高控制響應(yīng)速率，另外，恒流量或微小流量變化特性可以大幅度減輕管道與途經(jīng)設(shè)備容積效應(yīng)帶來的壓力變化的延遲，使采用市場(chǎng)現(xiàn)有的快速調(diào)壓閥(全行程小于2s)實(shí)現(xiàn)壓力瞬變成為可能。

附圖說明

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的模擬流體的溫度和/或壓力快速變化的試驗(yàn)系統(tǒng)的示意圖；

圖2是采用如圖1所示的試驗(yàn)系統(tǒng)模擬氣體的溫度快速升高的試驗(yàn)的準(zhǔn)備階段的狀態(tài)；

圖3是采用如圖1所示的試驗(yàn)系統(tǒng)模擬氣體的溫度快速升高的試驗(yàn)的試驗(yàn)階段的狀態(tài)；

圖4是采用如圖1所示的試驗(yàn)系統(tǒng)模擬氣體的溫度快速降低的試驗(yàn)的準(zhǔn)備階段的狀態(tài)；

圖5是采用如圖1所示的試驗(yàn)系統(tǒng)模擬氣體的溫度快速降低的試驗(yàn)的試驗(yàn)階段的狀態(tài)；

圖6是采用如圖1所示的試驗(yàn)系統(tǒng)模擬氣體的溫度快速降低的試驗(yàn)的試驗(yàn)階段的狀態(tài)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例來進(jìn)一步描述本發(fā)明，從而更清楚地了解本發(fā)明的發(fā)明原理和有益的技術(shù)效果。

本申請(qǐng)的說明書附圖中的附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)于實(shí)施例中的如下構(gòu)成：

1：加熱器；

2：高溫型快速精調(diào)閥的第一調(diào)壓器；

4：第一溫度傳感器；

5：蒸發(fā)器；

6：換熱器；

7：高溫型快速精調(diào)閥的第二調(diào)壓器；

8：高溫型快速精調(diào)閥的第三調(diào)壓器；

9：第二溫度傳感器；

10：快速調(diào)壓閥的第四調(diào)壓器；

11：試驗(yàn)件；

12：壓力傳感器；

13：流量計(jì)；

14：快速調(diào)壓閥的第五調(diào)壓器。

術(shù)語解釋：

快速調(diào)壓閥7和8、快速調(diào)壓閥14和10成對(duì)使用、調(diào)節(jié)時(shí)需要行程相反：同時(shí)操作，方向相反，即一對(duì)中的一個(gè)打開，另一個(gè)關(guān)閉。

流體：在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中為模擬發(fā)動(dòng)機(jī)引氣的氣體，也可以是適用本發(fā)明的其他流體。

輸入端，均指各個(gè)元器件或流路的流體輸入端，在圖1的示例中在各個(gè)元器件或流路的左側(cè)端。

輸出端，均指各個(gè)元器件或流路的流體輸出端，在圖1的示例中在各個(gè)元器件或流路的右側(cè)端。

升溫過程的目標(biāo)高溫：在升溫過程中要達(dá)到的最高溫度。

升溫過程的起始溫度：在升溫過程中從該起始溫度開始升溫，直至目標(biāo)高溫。

降溫過程的目標(biāo)低溫：在降溫過程中要達(dá)到的最低溫度。

降溫過程的起始溫度：在降溫過程中從該起始溫度開始降溫，直至目標(biāo)低溫。

升壓過程的目標(biāo)高壓：在升壓過程中要達(dá)到的最高壓力。

升壓過程的起始?jí)毫Γ涸谏龎哼^程中從該起始?jí)毫﹂_始升高，直至目標(biāo)高壓。

降壓過程的目標(biāo)低壓：在降壓過程中要達(dá)到的最低壓力。

降壓過程的起始?jí)毫Γ涸诮祲哼^程中從該起始?jí)毫﹂_始降低，直至目標(biāo)低壓。

試驗(yàn)系統(tǒng)基本原理

本發(fā)明用于解決飛機(jī)在起飛、爬升、下降、復(fù)飛階段中，發(fā)動(dòng)機(jī)推力變化較大造成引氣溫度壓力快速變化的模擬，兩次利用冷熱氣摻混分別完成溫度上升、溫度下降的過程，克服加熱器、換熱器、蒸發(fā)器等自身溫度響應(yīng)的延遲；利用在試驗(yàn)系統(tǒng)后端(盡可能靠近供氣口處)設(shè)置排空支路，以及主管路上快速調(diào)壓閥門(全行程小于2s)改變局部阻力特性，實(shí)現(xiàn)引氣壓力瞬變模擬，克服壓力調(diào)節(jié)緩慢的問題。

另外，由于試驗(yàn)系統(tǒng)中有對(duì)高溫氣降溫的需求，利用常規(guī)的換熱器/冷卻器，換熱面積較大，冷卻水量較大，帶來設(shè)備尺寸大、設(shè)備數(shù)量多及設(shè)備維護(hù)工作量大等問題，本發(fā)明利用液體蒸發(fā)過程中相變潛熱，引入蒸發(fā)器作為冷卻器對(duì)高溫氣體進(jìn)行降溫，有效解決設(shè)備成本高、維護(hù)工作困難等問題。

試驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)造

如圖1所示，該圖示出了根據(jù)本發(fā)明的用于模擬航空發(fā)動(dòng)機(jī)引氣溫度和/或壓力快速變化的試驗(yàn)系統(tǒng)。試驗(yàn)系統(tǒng)包括加熱器1、作為第一調(diào)壓器2的高溫型快速精調(diào)閥或快速調(diào)壓閥、用于測(cè)量管道中氣體溫度的第一溫度傳感器4、降低氣體溫度的蒸發(fā)器5和換熱器6、分別作為第二調(diào)壓器7和第三調(diào)壓器8的高溫型快速精調(diào)閥或快速調(diào)壓閥、分別作為第二溫度傳感器9和壓力傳感器12的用于測(cè)量管道中氣體溫度和壓力的溫度壓力傳感器、分別作為第四調(diào)壓器10和第五調(diào)壓器14的快速調(diào)壓閥、試驗(yàn)件11和流量計(jì)13。

該試驗(yàn)系統(tǒng)包括若干管道，這些管道將如上所述的加熱器1、第一調(diào)壓器2、第一溫度傳感器4、蒸發(fā)器5、換熱器6、第二調(diào)壓器7和第三調(diào)壓器8、第二溫度傳感器9和壓力傳感器12、第四調(diào)壓閥10和第五壓閥14、試驗(yàn)件11和流量計(jì)13相關(guān)聯(lián)，使相鄰元器件之間能夠流體連通，如圖1所示。這些管道和上述元器件構(gòu)成加熱流路34，升溫流路89、降溫流路79、輸出流路930和旁路1210，其中，輸出流路930包含調(diào)壓支路1412。

如圖1所示，試驗(yàn)系統(tǒng)中的加熱器1、調(diào)節(jié)加熱器1輸出端壓力的第一調(diào)壓閥2、用于測(cè)量管道中氣體溫度的第一溫度傳感器4、冷卻流體的蒸發(fā)器5和換熱器6、第二調(diào)壓閥7和第三調(diào)壓閥8組成的部分用于完成對(duì)前級(jí)高溫氣體的進(jìn)一步溫度調(diào)節(jié)和摻混，適合完成試驗(yàn)中快速升溫過程，試驗(yàn)系統(tǒng)中的第二溫度傳感器9和壓力傳感器12用于測(cè)量管道中氣體溫度和壓力，試驗(yàn)系統(tǒng)中的第四調(diào)壓閥10和第五調(diào)壓閥14根據(jù)第二溫度傳感器9和壓力傳感器12測(cè)得的壓力以及試驗(yàn)件11需要的目標(biāo)壓力，控制第五調(diào)壓閥14和第四調(diào)壓閥10的開度，完成引氣壓力的瞬變模擬。試驗(yàn)系統(tǒng)中的流量計(jì)13用于測(cè)試通過試驗(yàn)件11的氣體流量。

需要說明的是第二和第三快速調(diào)節(jié)閥7和8、第四和第五快速調(diào)節(jié)閥14和10成對(duì)使用，調(diào)節(jié)時(shí)需要行程相反，用于維持系統(tǒng)總阻力恒定。

加熱流路34包括加熱器1、第一調(diào)壓閥2和第一溫度傳感器4。升溫流路89包括第三調(diào)壓閥8。降溫流路79包括蒸發(fā)器5、換熱器6、第二調(diào)壓閥7。輸出流路930包括第二溫度傳感器9和出口端30。調(diào)壓支路1412包括第五調(diào)壓閥14和壓力傳感器12。旁路1210包括第四調(diào)壓閥10。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所述，一種模擬氣體的溫度快速變化的試驗(yàn)系統(tǒng)包括能夠調(diào)節(jié)溫度的加熱流路34、流體連通于加熱流路34的升溫流路89、流體連通于加熱流路34的降溫流路79、流體連通于所述升溫流路89和所述降溫流路79的輸出流路930。試驗(yàn)系統(tǒng)包括與流體源流體連通的入口端3和輸出模擬流體的出口端30。所述加熱流路34中包括所述入口端3、與所述入口端3流體連通的加熱器1、調(diào)節(jié)從所述加熱流路34輸出的氣體的第一調(diào)壓閥2和檢測(cè)溫度的第一溫度傳感器4。所述第一溫度傳感器4設(shè)置在所述第一調(diào)壓器2與所述加熱流路34的所述輸出端之間。所述降溫流路79流體連接于所述加熱流路34的輸出端并包括彼此流體連通的蒸發(fā)器5和換熱器6、和調(diào)節(jié)從所述降溫流路79輸出的氣體的壓力的第三調(diào)壓閥7。所述升溫流路89流體連接于所述加熱流路34的所述輸出端并包括調(diào)節(jié)從所述升溫流路89輸出的氣體的壓力的第四調(diào)壓閥8。所述輸出流路930包括與所述降溫流路79和所述升溫流路89的輸出端流體連通的第二溫度傳感器9和所述輸出端31。

如圖1所示，為了能夠模擬氣體的壓力快速變化，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，還包括設(shè)置在所述輸出流路930中的調(diào)壓支路1412。所述調(diào)壓支路1412設(shè)置在所述輸出流路930中的所述第二溫度傳感器9與所述出口端30之間，并包括調(diào)節(jié)流入所述輸出流路930的氣體的壓力的第五調(diào)壓閥14和檢測(cè)壓力的壓力傳感器12、以及設(shè)置所述第五調(diào)壓閥14下游并與所述出口端30旁路的第四調(diào)壓閥10。較佳地，所述第四調(diào)壓器10設(shè)置在第五調(diào)壓閥14與壓力傳感器12之間與壓力傳感器12和出口端30并聯(lián)或設(shè)置在壓力傳感器12與出口端30之間與出口端30并聯(lián)。

在該實(shí)施例中，所述第一調(diào)壓閥2、所述第二調(diào)壓閥7、所述第三調(diào)壓閥8、所述第四調(diào)壓閥10和所述第五調(diào)壓閥12為能夠快速調(diào)節(jié)的快速調(diào)壓閥。

下面結(jié)合附圖來說明采用如上所述的模擬航空發(fā)動(dòng)機(jī)引氣溫度和/或壓力快速變化的試驗(yàn)系統(tǒng)模擬引氣溫度和壓力快速升高和快速下降。

模擬氣體的溫度快速變化的試驗(yàn)

1、溫度快速升高模擬

將加熱器1的出口溫度設(shè)定為快速升溫過程的目標(biāo)高溫(最后達(dá)到的溫度)，此時(shí)，作為第一調(diào)壓器2的高溫快速精調(diào)閥全開，所有常溫供氣均通過加熱器1加熱到指定溫度(即目標(biāo)高溫)，第一溫度傳感器4不控制，僅監(jiān)視加熱器1的出口溫度值；關(guān)閉作為第三調(diào)壓閥8的高溫快速精調(diào)閥，作為第三調(diào)壓器7的高溫快速精調(diào)閥全開，使所有的高溫氣體通過蒸發(fā)器5和換熱器6，由于相變潛熱量巨大，可設(shè)置蒸發(fā)器5出口氣體溫度為恒定值，調(diào)節(jié)換熱器6的冷源流量，使第二溫度傳感器9測(cè)量的管道氣體溫度為升溫的起始溫度(升溫過程中的初始的最低溫度)。開始試驗(yàn)后，控制第二和第三調(diào)壓閥7和8的開度(兩者行程相反，維持系統(tǒng)阻力恒定)及開關(guān)速率，使第二調(diào)壓閥7關(guān)閉，第三調(diào)壓閥8打開，出口端30的氣體溫度快速升高，可以使出口端30的氣體的快速升溫曲線接近模擬的目標(biāo)曲線。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，模擬氣體快速升溫的試驗(yàn)方法包括如圖2所示的準(zhǔn)備階段和如圖3所示的試驗(yàn)階段。

如圖2所示，所述準(zhǔn)備階段包括如下步驟：

加熱器1的輸出端溫度設(shè)定為升溫過程的目標(biāo)高溫，以將來自流體源的氣體加熱到所述目標(biāo)高溫，全開加熱流路34中的第一調(diào)壓閥2；全開降溫流路79中的第二調(diào)壓閥7，并開啟降溫流路79中的蒸發(fā)器5和冷凝器6，使從所述加熱器1輸出的氣體都通過所述蒸發(fā)器5和所述換熱器6；設(shè)置所述蒸發(fā)器5輸出端的氣體溫度為恒定值，調(diào)節(jié)所述換熱器6的冷源流量，使從所述降溫流路79輸出的所述出口端30的氣體的溫度為升溫過程的起始溫度，氣體的流動(dòng)方向如圖2中的箭頭所示。

如圖3所示，所述試驗(yàn)階段包括如下步驟：

同時(shí)操作第二調(diào)壓閥7和第三調(diào)壓閥8，全開所述第三調(diào)壓閥8，關(guān)閉所述第二調(diào)壓閥7，從而所述試驗(yàn)系統(tǒng)的所述出口端30的氣體的溫度從所述起始溫度升溫到所述目標(biāo)高溫，氣體的流動(dòng)方向如圖3中的箭頭所示。

2、溫度快速降低模擬

將加熱器1出口溫度設(shè)定為快速降溫過程的起始高溫(初始的最高溫度)，此時(shí)，作為第一調(diào)壓閥2的高溫快速精調(diào)閥全開，所有常溫供氣均通過加熱器1加熱到指定溫度(即，起始高溫)，第一溫度傳感器4不控制，僅監(jiān)視加熱器1的出口溫度值；關(guān)閉作為第三調(diào)壓閥8的高溫快速精調(diào)閥，作為第二調(diào)壓閥7的高溫快速精調(diào)閥全開，使所有的高溫氣通過蒸發(fā)器5和換熱器6，由于相變潛熱量巨大，可設(shè)置蒸發(fā)器5出口氣體溫度為恒定值，調(diào)節(jié)換熱器6的冷源流量，使第二溫度傳感器9測(cè)量的管道氣體溫度為目標(biāo)低溫(最后的最低溫度)。試驗(yàn)開始前，蒸發(fā)器5和換熱器6已被啟動(dòng)處于冷卻氣體的工作狀態(tài)，由于相變液體和循環(huán)冷源，使蒸發(fā)器5與換熱器6在試驗(yàn)過程中不存在自身需要降溫而使試驗(yàn)系統(tǒng)降溫延遲的熱容量的問題。

開始試驗(yàn)后，控制第二和第三調(diào)壓閥7和8的開度(兩者行程相反，維持系統(tǒng)阻力恒定)及開關(guān)速率，使第二調(diào)壓閥7關(guān)閉，第三調(diào)壓閥8打開，此時(shí)，試驗(yàn)系統(tǒng)的出口端30的氣體溫度為快速降溫過程的起始高溫。隨后，使第二調(diào)壓閥7全開，第三調(diào)壓閥8關(guān)閉，出口端30的氣體溫度快速下降，可以使出口端30的氣體的快速降溫曲線盡可能接近模擬的目標(biāo)曲線。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，模擬氣體快速降溫的試驗(yàn)方法包括如圖4所示的準(zhǔn)備階段和如圖5和6所示的試驗(yàn)階段。

所述準(zhǔn)備階段包括如下步驟：

加熱器1的輸出端溫度設(shè)定為降溫過程的起始溫度，以將來自流體源的氣體加熱到所述起始高溫，全開加熱流路34中的第一調(diào)壓閥2；全開降溫流路79中的第二調(diào)壓閥7，并開啟降溫流路79中的蒸發(fā)器5和冷凝器6，使從加熱器1輸出的氣體都通過所述蒸發(fā)器5和所述換熱器6；設(shè)置所述蒸發(fā)器5輸出端的氣體溫度為恒定值，調(diào)節(jié)所述換熱器6的冷源流量，使從所述降溫流路79輸出的所述出口端30的氣體的溫度為降溫過程的目標(biāo)低溫，氣體的流動(dòng)方向如圖4中的箭頭所示。

所述試驗(yàn)階段包括如下步驟：

同時(shí)操作第二調(diào)壓閥7和第三調(diào)壓閥8，全開所述第三調(diào)壓閥8，關(guān)閉所述第二調(diào)壓閥7，從而所述試驗(yàn)系統(tǒng)的出口端30的流體的溫度為所述起始溫度，氣體的流動(dòng)方向如圖5中的箭頭所示；同時(shí)操作第二調(diào)壓閥7和第三調(diào)壓閥8，全開所述第二調(diào)壓閥7，關(guān)閉所述第三調(diào)壓閥8，從而所述試驗(yàn)系統(tǒng)的出口端30的氣體的溫度從所述起始溫度降溫到所述目標(biāo)低溫，氣體的流動(dòng)方向如圖6中的箭頭所示。

模擬氣體的壓力快速變化的試驗(yàn)

1、壓力快速升高模擬

對(duì)于第二溫度傳感器9之前的元器件，按照試驗(yàn)溫度要求，將要流入輸出流路930的氣體調(diào)整到目標(biāo)溫度。試驗(yàn)開始前將第四調(diào)壓閥10的開度調(diào)大，第五調(diào)壓閥14的開度調(diào)小，使得試驗(yàn)件11前的壓力較小(即升壓過程的起始?jí)毫ΑＨ缓髮⒌谒恼{(diào)壓閥10的開度快速調(diào)小，第五調(diào)壓閥14的開度快速調(diào)大，使壓力傳感器12所檢測(cè)的壓力值為壓力升高過程的目標(biāo)高壓，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)件11前的壓力快速提高。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，模擬氣體壓力升高的試驗(yàn)方法包括準(zhǔn)備階段和試驗(yàn)階段。

所述準(zhǔn)備階段包括如下步驟：

將所述試驗(yàn)系統(tǒng)的輸出流路930的輸入端的氣體的溫度按照試驗(yàn)溫度要求，調(diào)整到目標(biāo)溫度；以及操作第四調(diào)壓器10和第五調(diào)壓器14，將所述第四調(diào)壓器10的開度調(diào)大，所述第五調(diào)壓器14的開度調(diào)小，使得試驗(yàn)系統(tǒng)的出口端30的氣體的壓力為升壓過程的起始?jí)毫Α?/p>

所述試驗(yàn)階段包括如下步驟：

同時(shí)操作所述第四調(diào)壓器10和所述第五調(diào)壓器14，使所述第四調(diào)壓器10的開度調(diào)小，所述第五調(diào)壓器14的開度調(diào)大，使得試驗(yàn)系統(tǒng)的出口端30的氣體的壓力從所述起始?jí)毫ι邽樯龎哼^程的目標(biāo)高壓。

2、壓力快速降低模擬

與壓力快速升高模擬相似，不同的是調(diào)壓閥調(diào)節(jié)方向相反

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，模擬氣體壓力降低的試驗(yàn)方法包括準(zhǔn)備階段和試驗(yàn)階段。

所述準(zhǔn)備階段包括如下步驟：

將所述試驗(yàn)系統(tǒng)的輸出流路930的輸入端的氣體的溫度按照試驗(yàn)溫度要求，調(diào)整到目標(biāo)溫度；以及操作第四調(diào)壓器10和第五調(diào)壓器14，將所述第四調(diào)壓器10的開度調(diào)小，所述第五調(diào)壓器14的開度調(diào)大，使得試驗(yàn)系統(tǒng)的出口端30的氣體的壓力為降壓過程的起始?jí)毫Α?/p>

所述試驗(yàn)階段包括如下步驟：

同時(shí)操作所述第四調(diào)壓器10和所述第五調(diào)壓器14，使所述第四調(diào)壓器10的開度調(diào)大，所述第五調(diào)壓器14的開度調(diào)小，使得試驗(yàn)系統(tǒng)的出口端30的氣體的壓力從所述起始?jí)毫档蜑榻祲哼^程的目標(biāo)低壓。

本發(fā)明的保護(hù)點(diǎn)是：

1、附圖標(biāo)記1-8代表的元器件組成溫度快速調(diào)節(jié)單元

本發(fā)明采用兩種冷卻設(shè)備串連方式進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。本發(fā)明在模擬溫度快速變化中使用了蒸發(fā)器5進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。蒸發(fā)器5工作在兩相換熱狀態(tài)。

2、附圖標(biāo)記1-8代表的元器件9-14組成壓力調(diào)節(jié)單元

系統(tǒng)采用旁路排空的方式控制試驗(yàn)件前壓力。旁路排空路連接在試驗(yàn)件前，并緊靠試驗(yàn)件。旁路排空路前設(shè)置壓力調(diào)節(jié)閥14，穩(wěn)定上游壓力/流量。

3、使用方法

快速調(diào)節(jié)閥7和8、快速調(diào)節(jié)閥14和10成對(duì)使用，調(diào)節(jié)時(shí)需要行程相反，用于維持系統(tǒng)總阻力恒定。

上述示例性的實(shí)施例示出了解決本發(fā)明要解決的技術(shù)問題的技術(shù)方案中的一個(gè)實(shí)施例。在該實(shí)施例的示例下，其它符合本發(fā)明原理的等效和類似的手段都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍中。本發(fā)明的發(fā)明原理是，兩次利用冷熱氣摻混分別完成溫度上升、溫度下降的過程，克服加熱器、換熱器、蒸發(fā)器等自身溫度響應(yīng)的延遲；利用在試驗(yàn)系統(tǒng)后端(盡可能靠近供氣口處)設(shè)置排空支路，以及主管路上快速調(diào)壓閥門(全行程小于2s)改變局部阻力特性，實(shí)現(xiàn)引氣壓力瞬變模擬，克服壓力調(diào)節(jié)緩慢的問題。

以上實(shí)施例中的各個(gè)特征還可以根據(jù)本發(fā)明原理在合理范圍內(nèi)作任意組合，這種組合也落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。