真空吸波型外热流模拟装置热流模拟标定系统及标定方法

技术领域

本发明涉及一种标定系统及标定方法，具体地，涉及一种真空吸波型外热流模 拟装置热流模拟标定系统及标定方法。

背景技术

为了验证飞行器热控分系统热设计的正确性，获取飞行器温度分布数据，修正 热分析计算模型，需要在热控分系统初样研制过程中进行产品初样热平衡试验，试 验要求对飞行器在轨吸收的外热流状况进行准确模拟。由于真空罐内的工装、红外 加热笼等全部是金属材料，金属材料对微波具有良好的反射效果，飞行器直接在真 空罐内发射微波，必然有大量微波反射回飞行器表面，造成飞行器部分产品无法正 常工作。因此对真空热试验技术提出了新的需求，需要一种新型外热流模拟标定技 术，既能吸收飞行器发射的微波，又能实现外热流精确模拟。创新的研制了真空吸 波型外热流模拟装置，解决了飞行器微波发射状态下的真空热试验瓶颈。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种真空吸波型外热流模拟装置 热流模拟标定系统及标定方法，其获取吸波型外热流模拟装置吸收热流密度、热流 计温度、产品表面温度三者之间的拟合关系，减少试验误差，提高热流模拟精度， 尽可能真实的再现在轨工作状态，提高试验可靠性。

根据本发明的一个方面，提供一种真空吸波型外热流模拟装置热流模拟标定系统， 其特征在于，包括吸波型外热流模拟装置、标定模拟件、金属挡板、停放小车、真空罐， 所述吸波型外热流模拟装置与所述标定模拟板之间的垂直距离、水平距离均为460mm； 所述吸波型外热流模拟装置通过螺钉固定在所述停放小车上；所述金属挡板通过螺 钉固定在所述停放小车上；所述标定模拟板朝上一侧依次设有电加热器、温度传感 器、热控涂层和绝热型热流计，所述标定模拟板背面包覆所述隔热材料；所述停放 小车沿导轨推入所述真空罐内。

本发明还提供一种真空吸波型外热流模拟装置热流模拟标定方法，其特征在于， 包括以下步骤：

步骤一、根据预设标定模拟件表面温度，结合标定模拟件表面理论吸收热流密 度，确定电加热器施加热流密度，给电加热器加电；

步骤二、根据理论吸收热流密度及吸波型外热流模拟装置换热关系，确定吸波 型外热流模拟装置控温目标值；

步骤三、以步骤二所述的控温目标值，采用闭环控制算法，使吸波型外热流模 拟装置的温度稳定在目标值；

步骤四、工况平衡后，进行判断，如果标定模拟件表面温度较预设温度低，说 明吸波型外热流模拟装置热流模拟不足；如果标定模拟件表面温度高于预设温度， 说明吸波型外热流模拟装置热流模拟过多；

步骤五、若标定模拟件表面温度低于或高于预设温度，则缓慢调整吸波型外热 流模拟装置控温值，使标定模拟件表面温度等于预设温度值；

步骤六、若标定模拟件温度等于预设温度，则跳过步骤五，获取平衡工况下实 际吸收热流密度、热流计温度、标定模拟件表面温度数据；

步骤七、重复步骤一、二、三、四、五、六，直至试验工况结束；

步骤八、通过最小二乘法拟合，获取实际吸收热流密度、热流计温度、标定模 拟件表面温度三者之间的对应关系。

优选地，所述步骤六中还包括记录不同加热功率下吸波型外热流模拟装置的电 流、热流计响应以及标定模拟件的响应，获取实际吸收热流密度与到达热流密度之 间的差异。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：(1)本发明满足吸波型外热 流模拟装置热流模拟要求；(2)本发明获取实际吸收热流密度、热流计温度、产 品表面温度三者之间的对应关系，为真空热试验吸波型外热流模拟装置外热流模拟 方案提供依据，提高试验可靠性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明真空吸波型外热流模拟装置热流模拟标定系统的原理框图。

图2为本发明采用的标定模拟件换热关系的示意图。

图3为本发明真空吸波型外热流模拟装置热流模拟标定方法的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人 员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于 本发明的保护范围。

如图1所示，本发明真空吸波型外热流模拟装置热流模拟标定系统包括吸波型外热 流模拟装置1、标定模拟件2、金属挡板3、停放小车4、真空罐5，所述吸波型外热流 模拟装置1与所述标定模拟板2之间的垂直距离、水平距离均为460mm；所述吸波型外 热流模拟装置1通过螺钉固定在所述停放小车4上；所述金属挡板3通过螺钉固定 在所述停放小车4上；所述标定模拟板2朝上一侧依次设有电加热器、温度传感器、 热控涂层和绝热型热流计，所述标定模拟板2背面包覆所述隔热材料；所述停放小 车4沿导轨推入所述真空罐5内。

参见图2，由标定模拟件换热关系可知，标定模拟件温度平衡后，电加热器施 加热流密度q0与标定模拟件表面吸收热流密度q1之和等于标定模拟件辐射热流密 度q2。根据预设标定模拟件表面温度T，结合标定模拟件表面理论吸收热流密度q1， 确定电加热器施加热流密度q0，为电加热器加热方案提供依据。

参见图3，本发明真空吸波型外热流模拟装置热流模拟标定方法包括以下步骤：

步骤一、根据预设标定模拟件表面温度，结合标定模拟件表面理论吸收热流密 度，确定电加热器施加热流密度，给电加热器加电；

步骤二、根据理论吸收热流密度及吸波型外热流模拟装置换热关系，确定吸波 型外热流模拟装置控温目标值；

步骤三、以步骤二所述的控温目标值，采用闭环控制算法，使吸波型外热流模 拟装置的温度稳定在目标值；

步骤四、工况平衡后，进行判断，如果标定模拟件表面温度较预设温度低，说 明吸波型外热流模拟装置热流模拟不足；如果标定模拟件表面温度高于预设温度， 说明吸波型外热流模拟装置热流模拟过多；

步骤五、若标定模拟件表面温度低于或高于预设温度，则缓慢调整吸波型外热 流模拟装置控温值，使标定模拟件表面温度等于预设温度值；

步骤六、若标定模拟件温度等于预设温度，则跳过步骤五，获取平衡工况下实 际吸收热流密度、热流计温度、标定模拟件表面温度数据；其中，所述步骤六中还 包括记录不同加热功率下吸波型外热流模拟装置的电流、热流计响应以及标定模拟 件的响应，获取实际吸收热流密度与到达热流密度之间的差异。

步骤七、重复步骤一、二、三、四、五、六，直至试验工况结束；

步骤八、通过最小二乘法拟合，获取实际吸收热流密度、热流计温度、标定模 拟件表面温度三者之间的对应关系。

本发明为验证吸波型外热流模拟装置的热流模拟是否满足飞行器真空热试验 需求，获取吸波型外热流模拟装置实际吸收热流与到达吸收热流的差异，以及实际 吸收热流、热流计温度和产品表面温度三者之间的拟合关系，为后续真空热试验吸 波型外热流模拟装置热流模拟提供控制依据，提高真空热试验热流模拟精度，提高 试验可靠性。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上 述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改， 这并不影响本发明的实质内容。