飞行器气动热试验的热流控制方法、装置及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及飞行器气动加热环境的地面模拟试验技术领域，尤其涉及一种飞行器 气动热试验的热流控制方法、装置及系统。
【背景技术】
[0002] 热环境地面模拟试验中通常采用温度控制算法或者热流控制算法。温度控制算法 以试件表面温度为控制对象，按照设定的温度-时间曲线，通过引入温度反馈调节加热装置 输输出，对试件表面温度进行全程模拟。但是对于某些试件热物理参数难于精确获得，难于 给出温度曲线，无法采用温度控制。热流控制算法以试件表面热流为控制对象，按照设定的 热流-时间曲线，通过引入热流反馈调节加热装置输出，对时间表面热流进行全程模拟。若 试件传热计算模型复杂，需要考虑气动力与热场的耦合问题和热物性参数变化，难于计算 热流给定曲线，无法采用热流控制。
【发明内容】
[0003] 在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理 解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键 或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以 此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0004] 为解决上述问题，本发明提出一种飞行器气动热试验的热流控制方法、装置及系 统，能够在没有温度给定曲线和热流给定曲线的条件下，利用实时测得的温度和热流数据 进行控制，模拟气动热环境。
[0005] -方面，本发明提供一种飞行器气动热试验的热流控制方法，包括：
[0006] 获取飞行器的预设飞行高度信息和预设飞行速度信息；
[0007] 实时采集飞行器试验件的表面温度；
[0008] 根据所述预设飞行高度信息、预设飞行速度信息以及表面温度计算目标热流密度 值；
[0009] 实时采集所述飞行器试验件表面的热流密度值；
[0010] 根据所述热流密度值和所述目标热流密度值进行反馈控制，控制热流加热装置为 所述飞行器试验件进行加热以达到目标热流密度值。
[0011] 第二方面，本发明还提供一种飞行器气动热试验的热流控制装置，包括：
[0012] 信息获取模块，用于获取飞行器的预设飞行高度信息和预设飞行速度信息；
[0013] 温度采集模块，用于控制实时采集飞行器试验件的表面温度；
[0014] 目标热流密度计算模块，用于根据所述预设飞行高度信息、预设飞行速度信息以 及表面温度计算目标热流密度值；
[0015] 热流采集模块，用于控制实时采集所述飞行器试验件表面的热流密度值；
[0016] 加热控制模块，用于根据所述热流密度值和所述目标热流密度值进行反馈控制， 控制热流加热装置为所述飞行器试验件进行加热以达到目标热流密度值。
[0017] 第三方面，本发明还提供一种飞行器气动热试验的热流控制系统，上述的飞行器 气动热试验的热流控制装置，还包括：
[0018] 用于采集飞行器试验件的表面温度的温度传感器；
[0019] 用于采集所述飞行器试验件表面的热流密度值的热流传感器；
[0020] 用于对所述飞行器试验件进行加热的热流加热装置。
[0021] 本发明提供的飞行器气动热试验的热流控制方法、装置及系统，根据实时测得的 温度和热流数据进行控制，模拟气动热环境，有效提高飞行器气动加热环境模拟的准确性。
【附图说明】
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 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，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，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。
[0023] 图1为本发明提供的飞行器气动热试验的热流控制方法一种实施例的流程图。
[0024] 图2为本发明提供的飞行器气动热试验的热流控制方法的控制结构示意图。
[0025] 图3为本发明提供的飞行器气动热试验的热流控制装置一种实施例的结构示意 图。
[0026] 图4为本发明提供的飞行器气动热试验的热流控制系统一种实施例的结构示意 图。
【具体实施方式】
[0027] 下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描 述的元素和特征可以与一个或者更多个其他附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。 应当注意，为了清楚目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知 的部件和处理的表示和描述。
[0028] 实施例一
[0029] 参考图1，本实施例提供一种飞行器气动热试验的热流控制方法，包括：
[0030] 步骤S101，获取飞行器的预设飞行高度信息和预设飞行速度信息；
[0031] 步骤S102,实时采集飞行器试验件的表面温度；
[0032] 步骤S103,根据所述预设飞行高度信息、预设飞行速度信息以及表面温度计算目 标热流密度值；
[0033]步骤S104,实时采集所述飞行器试验件表面的热流密度值；
[0034] 步骤S105，根据所述热流密度值和所述目标热流密度值进行反馈控制，控制热流 加热装置为所述飞行器试验件进行加热以达到目标热流密度值。
[0035] 具体地，参考图2,首先获取预设飞行高度信息和预设飞行速度信息，该预设飞行 高度信息和预设飞行速度信息根据实际试验的需求给定，之后根据预设飞行高度计算附面 层气流温度，该附面层气流温度根据以下公式进行计算： Γηη"/? ,, 6356766-A . / t \
[0036] II =-- ： ( 1 ； 6356766 + /? 288.15-0.0065·// // .< 11000
[0037] Τ, - 216.65 11 ()()()< //< 20000 ； ( 2 ) 216.65 + 0.00\{?? - 20000) 20000 < // < 32000
[0038]其中，h为预设飞行高度;Η为位势高度;Too为附面层气流温度。
[0039] 进一步地，根据所述附面层气流温度计算气流阻滞温度，该气流阻滞温度根据以 下公式进行计算：
[0040] Tr = T〇〇(l+0.2 · r · Ma2〇〇) ； (3)
[0041] 其中，Tr为气流阻滞温度，Too为附面层气流温度，r为恢复系数，r〈l，根据试验件的 特性由经验值确定，M a〇〇为附面层外缘来流马赫数。
[0042] 进一步地，根据所述附面层气流温度、气流阻滞温度以及表面温度计算参考温度， 表面温度通过温度传感器采集获得，该参考温度通过以下公式进行计算：
[0043] T* = T〇〇+0.5(Tr-Tw)+0.22(Tr-T〇〇)； (4)
[0044]其中，Tr为气流阻滞温度，Too为附面层气流温度，为参考温度;Tw为表面温度。
[0045] 进一步地，根据所述参考温度、预设飞行速度计算对流换热系数，该对流换热系数 根据以下公式进行计算：
[0046] Pr* = 0.722-0.035sin ~2/^: ( 5 ) 600 !
[0047] * = Η.9χ10?(7；)2 · μ r + iio ， (6)
[0048] c *-1155.4635-151.8036sin --^^(7^-273) ； (7) pe L 2 12()()、 ;J * 〇 τ _9] pe (8)
[0050] " * ( = 3 .26 (Re )2 (Pr )一 .2 : Re < 1 . 5b x 10 6 ,、 汾，{ v 7 v . ; (9) =1 ·8] (lg Re )」叫（Pr )」；Re > 1 .56 x 10 6
[0051] a^SC-pl-ul -cr(,； (10)
[0052] 其中，?"为参考温度，if为气流的普朗特数;为气流动力粘度；为气流比热 容；为气流密度；为气流的斯坦顿数。
[0053] 进一步地，根据所述对流换热系数、气