一种飞机电推进动力系统的地面综合试验平台

本发明属于实验，具体涉及一种飞机电推进动力系统的地面综合试验平台。

背景技术：

1、现有针对电推进动力系统实验验证平台开发较少，大多只针对单一类型电机或是推进形式进行测试，拓展性及兼容性存在一定局限；同时对于多学科物理参数试验测试的能力较为欠缺，难以完整的反应动力系统的整体性能。

2、西北工业大学太仓长三角研究院开发了基于模块化永磁同步电机的电动飞机推进系统测试平台，涉及电动飞机测试技术领域。该平台包括模块化永磁同步电机和上位机；该平台还包括模块化电压源逆变器、螺旋桨测试平台和电力电子半实物仿真平台；模块化电压源逆变器用于驱动模块化永磁同步电机，并输出电压、电流和温度；螺旋桨测试平台由模块化永磁同步电机驱动，并输出转速、转矩和拉力；电力电子半实物仿真平台用于采集模块化电压源逆变器输出的电压、电流和温度，还用于采集螺旋桨测试平台输出的转速、转矩、拉力，还用于与上位机之间双向通讯，其原理框图如图1所示。该测试平台只采用了半实物仿真平台，并未进行具体实物验证及试验。所得到的转速转矩参数不能反映真实情况。且电力电子仿真平台只是理想化模型，不能反映出开关管真实工作状态。

3、浙江吉利控股集团有限公司和湖北吉利太力飞车有限公司开发了一种垂直起降电动飞机测试平台，其原理框图如图2所示。它解决了现有垂直起降飞机在研发中测试研发成本高的等技术问题。包括平台框架和若干个螺旋桨电机，平台框架上具有用于放置能源、设备及配重块的安装室，若干个螺旋桨电机位于平台框架的顶部，且螺旋桨电机围绕安装室设置，螺旋桨电机与平台框架之间设有能够调节螺旋桨电机相对于安装室之间距离的调节装置，平台框架底部设有能够对下落的平台框架进行缓震的缓震结构。该平台只是一种垂直起降电动飞机电机的安装平台，对于一般电动飞机或飞艇并不具备普适性。且该平台只针对电机的安装及测试并没有力学及温度信号的测试。同时该平台也不具备与远程通信的功能。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种飞机电推进动力系统的地面综合试验平台，包括电推进系统台架单元、配电单元、冷却单元、测控单元和被试单元；所述测控单元实现对冷却系统和被试系统状态的检测和控制；所述冷却单元通过水泵使水箱内冷却液在管路内循环带走电机所产生的热量；所述被试单元安装在电推进系统台架单元上；所述动力电池组负责给被试单元供电。本发明电推进飞机动力系统综合试验平台能够对电推进系统从电学、热学和力学等不同学科参数进行综合试验从而考察动力系统的整体性能指标；同时具有可拓展性，能够在一定功率区间内对不同的动力系统进行试验。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

3、一种飞机电推进动力系统的地面综合试验平台，包括电推进系统台架单元、配电单元、冷却单元、测控单元和被试单元；

4、所述冷却单元包括水箱、制冷机、水泵、调节阀、计量柜、电磁流量计、温度传感器、压力传感器和阀门管道；

5、所述测控单元包括测试机柜和控制台；所述测试机柜中集成现场测试工控机、信号调理箱、二次电源、变送器、信号连接器、网络交换机和激励信号源；所述控制台上集成远程测控工控机、油门模拟杆、紧急停车按钮、功率主回路断路器控制开关、市电断路器控制开关、冷却系统控制开关、冷却系统调节旋钮和系统状态指示灯；

6、所述被试单元包括电动机、电机控制器、电压传感器、电流传感器和螺旋桨；

7、所述配电单元包括动力电池组；

8、所述被试单元安装在电推进系统台架单元上；所述电机控制器通过电压传感器和电流传感器连接到电机；所述螺旋桨安装在电机上；所述动力电池组负责给被试单元供电；

9、所述冷却单元通过水泵使水箱内冷却液在管路内循环带走电机所产生的热量；所述制冷机自带pid控制，保持水箱温度恒定为设置温度；温度传感器分别放在水箱内、水泵与电机控制器、电机控制器与电机之间、电机与水箱之间，分别对水箱温度、电机控制器入水口温度、电机入水口温度和电机出水口温度进行监测；压力传感器分别放置在水泵出水口和电机出水口，检测冷却单元的压力数值；所述调节阀对水泵出水进行流量控制，实时调节冷却系统中冷却液的压力和流速；电磁流量计放置在流量控制阀与电机控制器之间，对冷却液的流量和流速进行实时检测；

10、现场测试工控机实时采集温度、压力、流量信息，通过modbus通讯协议控制调节阀，实现对液冷系统的控制；

11、所述测控单元实现对冷却系统和被试系统状态的检测和控制；所述测试机柜安装在电推进系统台架单元附近，与被试单元相连进行系统信号采集测试；控制台安装于系统操作间内，通过网络交换机经由网线与测控机柜连接，操作人员在操作间内实现对被试系统的远程控制，同时被试系统的状态通过测试软件在远程测控工控机上进行实时反馈；

12、所述控制台采集和调理电推进飞机动力系统力学、热学参数及用电设备的特性参数，通过软件界面反映整个系统的实时运行工况并进行实时监控反馈，以检验被测系统的特性是否满足相关设计指标和规范的要求；同时通过油门推杆实现对电机转速的调节，以及通过测控单元的数字量接口实现对系统内断路器通断的控制。

13、优选地，所述电推进系统台架单元防锈耐腐蚀的高强度角制和槽制钢材料制作，在台架底端设计了螺栓固定孔位，上层框架选取不锈钢型材制作。

14、优选地，所述冷却单元采用管道式水冷散热方式。

15、优选地，所述测试机柜为19寸标准机柜，机柜安装可锁死的万向轮便于移动。

16、本发明的有益效果如下：

17、本发明电推进飞机动力系统综合试验平台能够对电推进系统从电学、热学和力学等不同学科参数进行综合试验从而考察动力系统的整体性能指标；同时具有可拓展性，能够在一定功率区间内对不同的动力系统(包括不同能源形式、内转子或外转子以及螺旋桨和涵道风扇推进等)进行试验。

技术特征：

1.一种飞机电推进动力系统的地面综合试验平台，其特征在于，包括电推进系统台架单元、配电单元、冷却单元、测控单元和被试单元；

2.根据权利要求1所述的一种飞机电推进动力系统的地面综合试验平台，其特征在于，所述电推进系统台架单元防锈耐腐蚀的高强度角制和槽制钢材料制作，在台架底端设计了螺栓固定孔位，上层框架选取不锈钢型材制作。

3.根据权利要求1所述的一种飞机电推进动力系统的地面综合试验平台，其特征在于，所述冷却单元采用管道式水冷散热方式。

4.根据权利要求1所述的一种飞机电推进动力系统的地面综合试验平台，其特征在于，所述测试机柜为19寸标准机柜，机柜安装可锁死的万向轮便于移动。

技术总结
本发明公开了一种飞机电推进动力系统的地面综合试验平台，包括电推进系统台架单元、配电单元、冷却单元、测控单元和被试单元；所述测控单元实现对冷却系统和被试系统状态的检测和控制；所述冷却单元通过水泵使水箱内冷却液在管路内循环带走电机所产生的热量；所述被试单元安装在电推进系统台架单元上；所述动力电池组负责给被试单元供电。本发明电推进飞机动力系统综合试验平台能够对电推进系统从电学、热学和力学等不同学科参数进行综合试验从而考察动力系统的整体性能指标；同时具有可拓展性，能够在一定功率区间内对不同的动力系统进行试验。

技术研发人员：雷涛,邓舒豪,康达,卢康,张星雨,闵志豪,张晓斌
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12