飛行器結(jié)構(gòu)熱試驗(yàn)中極值控制方法的應(yīng)用

蘇力德

摘? 要：在飛行器結(jié)構(gòu)熱試驗(yàn)過程中，可能會出現(xiàn)個別溫區(qū)的超溫現(xiàn)象，試驗(yàn)件的熱不均勻性帶來的超溫現(xiàn)象可能會對試驗(yàn)件產(chǎn)生過嚴(yán)考核的情況。文章主要介紹在飛行器結(jié)構(gòu)熱試驗(yàn)過程中為避免試驗(yàn)件出現(xiàn)超溫現(xiàn)象而采用的極值控制方法。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)熱試驗(yàn);超溫現(xiàn)象;試驗(yàn)溫區(qū);極值控制

中圖分類號：V214? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）05-0109-02

前言

在設(shè)計(jì)飛行器結(jié)構(gòu)熱試驗(yàn)時(shí)會根據(jù)試驗(yàn)件外形和單一溫區(qū)最佳加熱面積，將整個試驗(yàn)件劃分成多個溫區(qū)分別按照時(shí)序進(jìn)行加熱，而各個溫區(qū)的目標(biāo)加熱溫度不盡相同。當(dāng)結(jié)構(gòu)熱試驗(yàn)溫區(qū)較多時(shí)，由于相鄰溫區(qū)以及內(nèi)外加熱器之間的相互影響，可能會出現(xiàn)個別溫區(qū)的超溫現(xiàn)象，而試驗(yàn)件的熱不均勻性帶來的超溫現(xiàn)象可能會對試驗(yàn)件產(chǎn)生過嚴(yán)考核的情況，嚴(yán)重的情況下可能會對試驗(yàn)件造成損害。

1 超溫現(xiàn)象解決方案

針對試驗(yàn)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在同一熱環(huán)境下不同位置的溫度點(diǎn)熱響應(yīng)速度不同的問題，為防止部分測溫點(diǎn)超溫，采用極值控制方法應(yīng)用虛擬計(jì)算，尋找溫區(qū)內(nèi)的最大值作為控點(diǎn)，保證所有測量點(diǎn)無超溫現(xiàn)象。在每個溫區(qū)布置熱電偶時(shí)，除在溫區(qū)中心布置控點(diǎn)之外，在溫區(qū)其他可能出現(xiàn)溫度偏高的點(diǎn)布置多個備份控點(diǎn)。在MTS FlexTest 200型控制系統(tǒng)AeroPro軟件中編制試驗(yàn)控制程序時(shí)，在溫區(qū)的控制通道中新增加一個虛擬通道（Virtual Input），將該虛擬通道屬性改為計(jì)算通道（Calculated Channel），然后在此計(jì)算通道中編寫極值控制比較程序，在試驗(yàn)進(jìn)行過程中該程序會自動將控點(diǎn)及備份控點(diǎn)的值進(jìn)行比較，選取其中溫度最高的點(diǎn)當(dāng)做該溫區(qū)的控點(diǎn)溫度來進(jìn)行溫度控制。采用上述方法就可以將單點(diǎn)的控制變?yōu)槎帱c(diǎn)的包絡(luò)控制，以此來防止每個溫區(qū)的超溫現(xiàn)象出現(xiàn)。

極值控制方法多用于規(guī)模大、試驗(yàn)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)熱試驗(yàn)當(dāng)中，因?yàn)橐?guī)模大、試驗(yàn)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)熱試驗(yàn)在設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)會把試驗(yàn)件分成多個溫區(qū)來分別進(jìn)行加熱，劃分越細(xì)、試驗(yàn)?zāi)M精度越高。采用極值控制方法的試驗(yàn)控制程序的通道配置與普通熱試驗(yàn)有所不同。普通結(jié)構(gòu)熱試驗(yàn)規(guī)模小、溫區(qū)劃分少，相對應(yīng)的溫區(qū)之間相互干擾較少，因此很少出現(xiàn)超溫現(xiàn)象及對結(jié)構(gòu)考核過嚴(yán)的情況，在進(jìn)行試驗(yàn)控制程序的通道配置時(shí)只需一個控點(diǎn)作為輸入（不粘貼備份控點(diǎn)），相對應(yīng)地再配置一個輸出即可。普通結(jié)構(gòu)熱試驗(yàn)的通道配置如圖1所示。

采用極值控制方法的試驗(yàn)控制程序在進(jìn)行通道配置時(shí)除要添加控點(diǎn)的輸入之外還需要添加備份控點(diǎn)的輸入，此外還要添加一個虛擬通道，在此虛擬通道中進(jìn)行極值控制程序的編寫，采用極值控制方法結(jié)構(gòu)熱試驗(yàn)的通道配置如圖2所示。

極值控制方法使用虛擬通道，一般用冒泡法編程進(jìn)行控制，其控制程序如表1所示，在某飛行器結(jié)構(gòu)熱試驗(yàn)中極值控制程序配置如圖3所示。

2 應(yīng)用實(shí)例

以某飛行器結(jié)構(gòu)熱試驗(yàn)當(dāng)中的一個溫區(qū)為例，該溫區(qū)位于XXX艙尾噴管收斂擴(kuò)張段，為本次試驗(yàn)溫度最高的溫區(qū)，為避免發(fā)生超溫現(xiàn)象，在該溫區(qū)可能出現(xiàn)較高溫度的位置布置了4個溫度控點(diǎn)，選取其中溫度最高的控點(diǎn)對該溫區(qū)的溫度進(jìn)行控制，該溫區(qū)在試驗(yàn)過程中的溫度反饋時(shí)間曲線如圖4所示。由圖4可以看出，該溫區(qū)采用極值控制方法后，整個試驗(yàn)過程中未出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。

該極值控制方法可以推廣到極小值控制、平均值控制等等，只需改編控制程序即可。極值控制方法也可用于力載荷試驗(yàn)、沖壓試驗(yàn)等等，僅僅是控制通道的配置有所變化而已。

參考文獻(xiàn)：

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