一种控制律电加热防/除冰控制系统技术方案

本发明专利技术适用于结冰风洞试验技术领域，提供了一种控制律电加热防/除冰系统，包括上位机、防/除冰控制器、加热电源、电加热回路；所述上位机或防/除冰控制器实现电加热防/除冰控制律程序的设定；所述电加热回路包括依次连接的熔断器、断路器、电流互感器、固态继电器、加热单元，所述加热电源与所述熔断器连接，用于为所述电加热回路提供电源；所述防/除冰控制器与所述电流互感器的输出端连接，与所述固态继电器的输入端连接，所述防/除冰控制器与所述加热电源、所述上位机双向通讯连接；所述固态继电器按照控制律快速接通/断开，控制所述电加热回路的通电时间/断电时间。通过一套系统满足不同飞机模型的控制律电加热防/除冰试验需求。

A control law electric heating anti / de icing control system

【技术实现步骤摘要】
一种控制律电加热防/除冰控制系统
本专利技术属于结冰风洞试验
，尤其涉及一种控制律电加热防/除冰控制系统。
技术介绍
飞机结冰是影响飞行安全甚至导致灾难性事故的重要原因之一，鉴于飞机结冰的严重危害，世界各航空大国对飞机结冰问题的研究均极为关注。为了防止飞机某些部位结冰，或结冰时能间断地除去冰层，保证飞机积冰时安全飞行，需要采取适当的防冰与除冰技术。飞机防除冰技术按工作方式可分为机械防除冰技术、液体防除冰技术和热力防除冰技术等，飞机采取何种具体的防除冰技术，取决于机种、动力、电源功率、待防护表面大小以及防除冰重要程度等因素。一般来说，对待保护表面积较小、防除冰要求较低的尾翼、螺旋桨等部件，为降低能耗，提升防除冰性能，通常采用控制律电加热防除冰技术；对不允许结冰而且耗电功率不大的风挡、空速管等部件，采用一般电加热防除冰技术。电加热防除冰装置因其低能耗、易控制，越来越得到青睐，已成为目前最为常用的一般冰装置。电加热防除冰是将电能转变为热能，通常包括防冰和除冰两部分内容。电加热防冰系统是不允许飞机表面产生冰，在飞机结冰发生前，通过电加热原理，使飞机表面温度高于冻结点，使水滴无法冻结。电加热除冰是发现飞机部件结冰后将冰移除的系统，一旦发现飞机结冰后，通过自动或手动方法，起动电加热除冰系统，利用热力原理，将热量传到除冰区表面，破坏冰层和固壁表面之间的黏附应力，在气动力或离心力作用下，达到除冰目的。结冰风洞是研究飞行器飞行时迎风表面和机外传感器结冰形态及其防/除冰技术的特种风洞，是为保证飞机在结冰气象条件下的飞行安全、拓宽现代飞机在全天候下执行任务的能力和保障飞机完成结冰适航合格审定的基本试验装置，结冰风洞试验结果能够直接用于带冰模的自然环境飞行试验与飞机结冰后的飞行性能与安全评估。世界最著名的两座结冰风洞分别是美国NASA(国家航空航天局)兰利研究中心的IRT风洞，和意大利CIRA(意大利宇航研究中心)的IWT风洞，在多型飞机的结冰研究中都发挥了不可替代的作用。2013年，我国首座大型结冰风洞建成，必须发展结冰风洞防/除冰试验技术，开展航空器结冰试验。与其它低速风洞采用缩比模型不同，结冰风洞都是1:1的真实截断模型。由于飞机上电能受限，如何降低电源能耗达到飞机防/除冰要求是一项重要课题，高效的控制律电加热防/除冰系统设计和验证是关键技术措施。防/除冰试验时，将飞机模型安装在结冰风洞试验段，当风洞的速度、温度、液态水含量和液态水粒径达到试验模拟条件后，电加热防/除冰系统采用温度开环控制，加热电源分别通过电加热回路为飞机模型的不同电加热分区供电，在加热电源一致的情况下，控制系统通过规律控制电加热回路的导通、关断时间，验证该型飞机不同控制律时的防/除冰效果，用最少的电源能耗，达到电加热防/除冰目的。因此控制律电加热防/除冰试验是结冰风洞一项重要试验能力。试验单位带飞机模型到结冰风洞开展电加热防/除冰试验时，飞机模型的电加热分区数量、电加热单元、温度反馈已经安装完成，该机型加热电源已经确定。按照试验大纲，在试验风速、姿态角、总温、高度、液态水含量、液态水粒径、喷雾时间等模拟参数基础上，启动电加热防/除冰系统，验证设计的控制律电加热防/除冰技术的有效性。因为不同的飞机模型有不同的电气参数，不同的飞机模型在开展电加热防/除冰试验时所需的电源参数不同，如果结冰风洞现场根据不同的飞机模型单独设计一套电源，开展电加热防/除冰试验的效率极低。为提高试验能力，结冰风洞现场需要针对不同的飞机模型提供完备的控制律电加热防/除冰控制系统，因此，有必要设计一套能模拟不同的电源参数的控制律电加热防/除冰控制系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种控制律电加热防/除冰控制系统，旨在解决现有技术中结冰风洞现场根据不同的飞机模型单独设计一套电源、开展电加热防/除冰试验的效率极低的技术问题。本专利技术是这样实现的，一种控制律电加热防/除冰系统，包括上位机、防/除冰控制器、加热电源、电加热回路；所述上位机或防/除冰控制器实现电加热防/除冰控制律程序的设定；所述电加热回路包括依次连接的熔断器、断路器、电流互感器、固态继电器、加热单元，所述加热电源与所述熔断器连接，用于为所述电加热回路提供电源；所述防/除冰控制器与所述电流互感器的输出端连接，与所述固态继电器的输入端连接，所述防/除冰控制器与所述加热电源、所述上位机双向通讯连接；所述固态继电器按照控制律快速接通/断开，控制所述电加热回路的通电时间/断电时间。所述上位机包括远程上位机和/或本地上位机，用于实现控制律电加热防/除冰系统的远程和/或本地操作。电加热防/除冰控制律程序利用值属性节点触发防/除冰控制器的控制程序，依靠OPC将防/除冰控制律要求的每个周期接通/断开状态次数和对应的延时模拟传输到防/除冰控制器的控制程序。所述防/除冰控制器为PLC，或者为工控机和板卡的组合。所述加热电源的输入端为以下两种方式之一：三相交流或单相交流；输出端为以下三种方式之一：直流电源、三相交流输出电源、单相交流输出电源。所述加热电源可以根据加热回路的功率大小，在功率范围内，并联数量不等的电加热回路。用于测试的飞机模型具有多个电加热分区，在所述的多个电加热分区均设置电加热回路，且各电加热回路之间独立工作。所述的多个电加热分区分别预埋温度反馈单元，用于采集多个电加热分区的温度，并将温度反馈信号传送给防/除冰控制器。所述温度反馈单元为热电阻或者热电偶。所述电加热防/除冰控制律程序实现多通道秒级同步触发。本专利技术相对于现有技术的技术效果是：1、根据不同飞机模型控制律电加热防/除冰技术要求，从加热电源、电加热回路功率、电加热回路数量、电加热防/除冰控制律、网络通讯等方面，一套控制律电加热防/除冰控制系统满足了不同飞机模型的控制律电加热防/除冰试验需求。2、电加热防/除冰控制律程序基于上位机设计，利用值属性节点触发防/除冰控制器的控制程序，依靠OPC将防/除冰控制律要求的每个周期接通/断开状态次数和对应的延时模拟传输到防/除冰控制器的控制程序，延时精度高，实时性好。3、上位机和防除冰控制器组合，实现任意控制律电加热防/除冰模拟。根据试验提交的飞机模型电加热防/除冰控制律，通过简单的程序修改和参数设置即可完成任意控制律电加热模拟，简化了系统操作，提高了系统执行效率，提高了自动化水平。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是电加热防/除冰控制律定义示意图；图2是本实施例中的控制律电加热防/除冰系统示意图；图3是防/除冰控制器组成示意图；图4某飞机模型控制律电加热防/除冰电流图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制律电加热防/除冰系统，其特征在于，包括上位机、防/除冰控制器、加热电源、电加热回路；所述上位机或防/除冰控制器实现电加热防/除冰控制律程序的设定；所述电加热回路包括依次连接的熔断器、断路器、电流互感器、固态继电器、加热单元，所述加热电源与所述熔断器连接，用于为所述电加热回路提供电源；所述防/除冰控制器与所述电流互感器的输出端连接，与所述固态继电器的输入端连接，所述防/除冰控制器与所述加热电源、所述上位机双向通讯连接；所述固态继电器按照控制律快速接通/断开，控制所述电加热回路的通电时间/断电时间。/n

【技术特征摘要】
1.一种控制律电加热防/除冰系统，其特征在于，包括上位机、防/除冰控制器、加热电源、电加热回路；所述上位机或防/除冰控制器实现电加热防/除冰控制律程序的设定；所述电加热回路包括依次连接的熔断器、断路器、电流互感器、固态继电器、加热单元，所述加热电源与所述熔断器连接，用于为所述电加热回路提供电源；所述防/除冰控制器与所述电流互感器的输出端连接，与所述固态继电器的输入端连接，所述防/除冰控制器与所述加热电源、所述上位机双向通讯连接；所述固态继电器按照控制律快速接通/断开，控制所述电加热回路的通电时间/断电时间。


2.如权利要求1所述的一种控制律电加热防/除冰系统，其特征在于，所述上位机包括远程上位机和/或本地上位机，用于实现控制律电加热防/除冰系统的远程和/或本地操作。


3.如权利要求1所述的一种控制律电加热防/除冰系统，其特征在于，所述电加热防/除冰控制律程序利用值属性节点触发防/除冰控制器的控制程序，依靠OPC将防/除冰控制律要求的每个周期接通/断开状态次数和对应的延时模拟传输到防/除冰控制器的控制程序。


4.如权利要求1所述的一种控制律电加热防/除冰系统，其特征在于，所述防/除冰控制器为PLC，...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊建军，易贤，冉林，赵照，张平涛，孙才国，何苗，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51