專利名稱：風洞控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及風洞測控領域，更具體地，涉及一種風洞控制系統。
背景技術：
在空氣動力學領域，風洞是常用的氣流模擬裝置。對于射流式風洞，風洞出口的馬赫數是風洞性能的一個主要指標。對于馬赫數進行精確控制，能大幅提高風洞的性能，提供更具參考價值的氣動模擬能力。現有技術中常見的射流式風洞出口馬赫數控制，是由操作人員通過調節風洞前端的調節閥開度，控制進入風洞的壓縮空氣流量，從而控制風洞氣流的馬赫數。采用人工調節方式控制風洞馬赫數存在如下缺點馬赫數的調節精度易受壓縮空
氣穩壓罐進氣波動的影響；需要有專門操作人員集中注意力控制馬赫數，占用人力資源；馬赫數控制精度受操作人員專業素質影響大，人工調節達不到很高的控制精度；達到目標馬赫數所需要的時間很長，能源損耗大。

實用新型內容本實用新型目的在于提供一種風洞控制系統，旨在抑制壓縮空氣穩壓罐進氣波動，從而減少因穩壓罐進氣波動對馬赫數的調節精度產生的影響。本實用新型進一步的目的在于提高馬赫數控制效率，消除操作人員專業素質對馬赫數控制精度的影響。本實用新型提供了一種風洞控制系統，包括風洞、風洞進氣管、穩壓罐、穩壓罐進氣管、壓縮氣源和用于控制風洞的出口馬赫數的控制裝置，風洞通過風洞進氣管與穩壓罐連接，穩壓罐通過穩壓罐進氣管與壓縮氣源連接；控制裝置包括用于調節進入風洞的氣體流量的風洞進氣調節裝置，設置于風洞進氣管上；用于調節進入穩壓罐的氣體流量的穩壓罐進氣調節裝置，與穩壓罐進氣管連通。進一步地，風洞進氣調節裝置包括第一調節閥，設置于風洞進氣管的進氣主路上；第二調節閥，設置于風洞進氣管的進氣輔路上，進氣輔路與進氣主路并聯設置，第二調節閥的通徑小于第一調節閥的通徑。進一步地，穩壓罐進氣調節裝置包括排氣主路和第三調節閥，第三調節閥設置于排氣主路的一端，排氣主路的另一端與穩壓罐進氣管連通；排氣輔路和第四調節閥，第四調節閥設置于排氣輔路的一端，排氣輔路的另一端與穩壓罐進氣管連通，第四調節閥的通徑小于第三調節閥的通徑。進一步地，控制裝置還包括控制器，控制器分別與風洞進氣調節裝置和穩壓罐進氣調節裝置電連接。進一步地，控制裝置還包括控制器，控制器分別與風洞進氣調節裝置的第一調節閥和第二調節閥、以及與穩壓罐進氣調節裝置的第三調節閥和第四調節閥電連接。進一步地，控制裝置還包括智能操作器，智能操作器包括自動模式和手動模式，且控制器通過智能操作器與風洞進氣調節裝置和穩壓罐進氣調節裝置電連接。[0011]進ー步地，控制器包括多功能采集卡和數/模轉化卡。進ー步地，控制裝置還包括智能操作器，且控制器通過智能操作器與風洞進氣調節裝置和穩壓罐進氣調節裝置電連接；控制器包括多功能采集卡和數/摸轉化卡；智能操作器具有轉發數/模轉化卡發送的控制信號給風洞進氣調節裝置和穩壓罐進氣調節裝置，使風洞進氣調節裝置和穩壓罐進氣調節裝置根據控制信號相應調節進入風洞的氣體流量和進入穩壓罐的氣體流量的自動模式；智能操作器還具有屏蔽數/模轉化卡發送的控制信號，由操作人員手動操作智能操作器并控制風洞進氣調節裝置和穩壓罐進氣調節裝置調節進入風洞的氣體流量和進入穩壓罐的氣體流量的手動模式。進ー步地，智能操作器在手動模式和自動模式下，將風洞進氣調節裝置和穩壓罐進氣調節裝置的狀態信號與智能操作器自身的手動模式信號或自動模式信號轉發給控制器的多功能采集卡。進ー步地，控制器還包括網卡。根據本實用新型的風洞控制系統，由于在風洞進氣管上設置了風洞進氣調節裝置以調節進入風洞的氣體流量的同時，又設置了與穩壓罐進氣管連通的穩壓罐進氣調節裝置以調節進入穩壓罐的氣體流量，因而能有效抑制穩壓罐進氣波動，從而減少因穩壓罐進氣波動對馬赫數的調節精度產生的影響，提高風洞出口馬赫數的調節精度。本實用新型進ー步地，采用自動控制方式控制風洞馬赫數，從而提高馬赫數控制效率，消除操作人員專業素質對馬赫數控制精度的影響。

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進ー步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中圖I是根據本實用新型的風洞控制系統的流體系統示意圖；圖2是根據本實用新型的風洞控制系統的控制裝置的原理圖。
具體實施方式
下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。參見附圖，本實施例的風洞控制系統包括風洞I、風洞進氣管2、穩壓罐3、穩壓罐進氣管4、壓縮氣源5以及用于控制風洞I的出口馬赫數的控制裝置6。風洞I通過風洞進氣管2與穩壓罐3連接，穩壓罐3通過穩壓罐進氣管4與壓縮氣源5連接。控制裝置6包括用于調節進入風洞I的氣體流量的風洞進氣調節裝置和用于調節進入穩壓罐3的氣體流量的穩壓罐進氣調節裝置。風洞進氣調節裝置設置于風洞進氣管2上，穩壓罐進氣調節裝置與穩壓罐進氣管4連通。由于在風洞進氣管2上設置了風洞進氣調節裝置以調節進入風洞I的氣體流量的同時，又設置了與穩壓罐進氣管4連通的穩壓罐進氣調節裝置以調節進入穩壓罐3的氣體流量，因而能有效抑制穩壓罐3的進氣波動，從而減少因穩壓罐3的進氣波動對馬赫數的調節精度產生的影響，從而提高風洞出口馬赫數的調節精度。[0023]如圖I所示，在本實施例中優選地，風洞進氣調節裝置包括第一調節閥63和第二調節閥64。其中，第一調節閥63設置于風洞進氣管2的進氣主路21上。第二調節閥64設置于風洞進氣管2的進氣輔路22上，進氣輔路22與進氣主路21并聯設置，第二調節閥64的通徑小于第一調節閥63的通徑。第一調節閥63是用于快速調節風洞I出口馬赫數的執行元件，其通徑較大，通過改變第一調節閥63開度，快速改變風洞I進氣流量，進而改變風洞I內部壓力，從而改變風洞出口馬赫數，達到快速逼近設定馬赫數的目的。第二調節閥64是微調風洞I出口馬赫數的執行元件，其通徑較小，通過改變第二調節閥64的開度，微調風洞I的進氣流量，進而微調風洞I的內部壓力，從而微調風洞I的出口馬赫數，達到高精度調節風洞I出口馬赫數的目的。穩壓罐3是穩定風洞I進口壓力，消除微小壓力波動的執行元件，穩壓罐3的容積可以超過風洞I同體容積的10倍。壓縮氣源5是供氣元件，其供氣流量一定范圍內波動，
穩定供氣流量超過風洞I出口的最大流量。在本實施例中進一步優選地，穩壓罐進氣調節裝置通過控制從穩壓罐進氣管4排入大氣的氣體流量調節進入穩壓罐3的氣體流量，穩壓罐進氣調節裝置具體地包括排氣主路41和第三調節閥65以及排氣輔路42和第四調節閥66。第三調節閥65設置于排氣主路41的一端，排氣主路41的另一端與穩壓罐進氣管4連通。第四調節閥66設置于排氣輔路42的一端，排氣輔路42的另一端與穩壓罐進氣管4連通，第四調節閥66的通徑小于第三調節閥65的通徑。第三調節閥65是快速調節穩壓罐3內部壓力的執行元件，其通徑較大，最大排氣流量可以設置為超過壓縮氣源5最大供氣流量，在壓縮氣源供氣流量基本穩定的情況下，通過調節第三調節閥65，快速調節排氣流量，進而改變進入穩壓罐3的氣體流量，從而達到快速調節穩壓罐內部壓力的目的。第四調節閥66是微調穩壓罐3內部壓力的執行元件，其通徑較小，當穩壓罐3內部壓力基本穩定后，通過改變第四調節閥66的開度，微調排氣流量，從而微調進入穩壓罐3的氣體流量，達到削弱壓縮氣源流量波動，進一步穩定穩壓罐3內部壓力的目的。如圖2所示，本實施例中，為了實現自動控制風洞出口馬赫數，控制裝置6除包括風洞進氣調節裝置和穩壓罐進氣調節裝置外，還包括控制器61。控制器61分別與風洞進氣調節裝置和穩壓罐進氣調節裝置電連接，以對風洞進氣調節裝置和穩壓罐進氣調節裝置進行控制。在本實施例中具體地，控制器61分別與風洞進氣調節裝置的第一調節閥63和第二調節閥64、以及與穩壓罐進氣調節裝置的第三調節閥65和第四調節閥66電連接，以對第一至第四各個調節閥進行控制。控制器61主要包括內置的多功能采集卡612和數/模轉化卡613。進一步地，還可以設置網卡611，以通過網卡611使風洞控制系統連接網絡，實現遠程監控或操作功能。另外，為了實現對風洞進氣調節裝置和穩壓罐進氣調節裝置的自動控制和手動控制之間的切換，本實施例的控制裝置6還包括了智能操作器62。智能操作器62可以在自動模式和手動模式之間切換。在自動模式時，智能操作器62自身的調節按鈕無效，只起到中繼器的作用，用于轉發控制器61內數/模轉化卡613發出的控制信號給風洞進氣調節裝置和穩壓罐進氣調節裝置，風洞進氣調節裝置和穩壓罐進氣調節裝置根據控制信號相應調節進入風洞I的氣體流量和進入穩壓罐3的氣體流量。智能操作器62于手動模式下，起到智能儀表的作用，屏蔽數/模轉化卡613發送的控制信號，由操作人員手動操作智能操作器62，調節輸出信號控制風洞進氣調節裝置和穩壓罐進氣調節裝置，從而調節進入風洞I的氣體流量和進入穩壓罐3的氣體流量。上述自動模式和手動模式下，智能操作器62均將風洞進氣調節裝置和穩壓罐進氣調節裝置的狀態信號轉發給控制器61內的多功能采集卡612，并將自身所處的手動模式或自動模式信號傳送給控制器61內的多功能采集卡612。壓縮氣源5產生的壓縮空氣流，經第三調節閥65和第四調節閥66調節流量后，穩壓罐進氣管4出ロ的流量波動大幅削弱，給穩壓罐3供氣，使穩壓罐3內部壓カ穩定在較高精度范圍內。穩壓罐3內的穩定壓縮氣體，經過風洞進氣管2上的第一調節閥63和第二調節閥64調節流量，使得風洞I內部壓カ穩定在很高精度值，從而使得出口馬赫數穩定在設 定值。通過對以上實施例的試用情況表明，風洞出口馬赫數到達設定值所需的時間比現有技術中米用手動調節縮短一半以上，馬赫數精度大幅提聞，在亞首速及超首速范圍內，馬赫數精度值均優于±0. 00 IMa。從以上的描述中可以看出，本實用新型上述的實施例實現了如下技術效果提高了風洞出口馬赫數的控制精度，減弱了風洞出口馬赫數的波動，改善了風洞的氣動模擬能力。實現對風洞出口馬赫數的自動控制，加快了試驗進程，節約了能源與人力資源。以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種風洞控制系統，包括風洞(I)、風洞進氣管(2)、穩壓罐(3)、穩壓罐進氣管(4)、壓縮氣源(5)和用于控制所述風洞(I)的出口馬赫數的控制裝置(6)，所述風洞(I)通過風洞進氣管(2)與所述穩壓罐(3)連接，所述穩壓罐(3)通過穩壓罐進氣管(4)與所述壓縮氣源(5)連接；其特征在于，所述控制裝置(6)包括 用于調節進入所述風洞(I)的氣體流量的風洞進氣調節裝置，設置于所述風洞進氣管(2)上； 用于調節進入所述穩壓罐(3)的氣體流量的穩壓罐進氣調節裝置，與所述穩壓罐進氣管⑷連通。
2.根據權利要求I所述的風洞控制系統，其特征在于，所述風洞進氣調節裝置包括 第一調節閥(63)，設置于所述風洞進氣管(2)的進氣主路(21)上； 第二調節閥(64)，設置于所述風洞進氣管(2)的進氣輔路(22)上，所述進氣輔路(22)與所述進氣主路(21)并聯設置，所述第二調節閥￠4)的通徑小于所述第一調節閥￠3)的通徑。
3.根據權利要求I所述的風洞控制系統，其特征在于，所述穩壓罐進氣調節裝置包括 排氣主路(41)和第三調節閥(65)，所述第三調節閥￠5)設置于所述排氣主路(41)的一端，所述排氣主路(41)的另一端與所述穩壓罐進氣管(4)連通； 排氣輔路(42)和第四調節閥(66)，所述第四調節閥￠6)設置于所述排氣輔路(42)的一端，所述排氣輔路(42)的另一端與所述穩壓罐進氣管(4)連通，所述第四調節閥￠6)的通徑小于所述第三調節閥￠5)的通徑。
4.根據權利要求2所述的風洞控制系統，其特征在于，所述穩壓罐進氣調節裝置包括 排氣主路(41)和第三調節閥(65)，所述第三調節閥￠5)設置于所述排氣主路(41)的一端，所述排氣主路(41)的另一端與所述穩壓罐進氣管(4)連通； 排氣輔路(42)和第四調節閥(66)，所述第四調節閥￠6)設置于所述排氣輔路(42)的一端，所述排氣輔路(42)的另一端與所述穩壓罐進氣管(4)連通，所述第四調節閥￠6)的通徑小于所述第三調節閥￠5)的通徑。
5.根據權利要求I所述的風洞控制系統，其特征在于，所述控制裝置(6)還包括控制器(61)，所述控制器￠1)分別與所述風洞進氣調節裝置和所述穩壓罐進氣調節裝置電連接。
6.根據權利要求4所述的風洞控制系統，其特征在于，所述控制裝置還包括控制器(61)，所述控制器￠1)分別與所述風洞進氣調節裝置的所述第一調節閥￠3)和所述第二調節閥(64)、以及與所述穩壓罐進氣調節裝置的所述第三調節閥￠5)和所述第四調節閥(66)電連接。
7.根據權利要求5或6所述的風洞控制系統，其特征在于，所述控制裝置(6)還包括智能操作器(62)，所述智能操作器￠2)包括自動模式和手動模式，且所述控制器￠1)通過所述智能操作器￠2)與所述風洞進氣調節裝置和所述穩壓罐進氣調節裝置電連接。
8.根據權利要求7所述的風洞控制系統，其特征在于，所述控制器(61)包括多功能采集卡(612)和數/模轉化卡(613)。
9.根據權利要求5或6所述的風洞控制系統，其特征在于， 所述控制裝置(6)還包括智能操作器(62)，且所述控制器(61)通過所述智能操作器(62)與所述風洞進氣調節裝置和所述穩壓罐進氣調節裝置電連接；所述控制器￠1)包括多功能采集卡￠12)和數/摸轉化卡￠13)； 所述智能操作器(62)具有轉發所述數/摸轉化卡(613)發送的控制信號給所述風洞進氣調節裝置和所述穩壓罐進氣調節裝置，使所述風洞進氣調節裝置和所述穩壓罐進氣調節裝置根據所述控制信號相應調節進入所述風洞(I)的氣體流量和進入所述穩壓罐(3)的氣體流量的自動模式； 所述智能操作器(62)還具有屏蔽所述數/摸轉化卡(613)發送的控制信號，由操作人員手動操作所述智能操作器(62)并控制所述風洞進氣調節裝置和所述穩壓罐進氣調節裝置調節進入所述風洞(I)的氣體流量和進入所述穩壓罐(3)的氣體流量的手動模式。
10.根據權利要求9所述的風洞控制系統，其特征在于，所述智能操作器(62)在所述手動模式和所述自動模式下，將所述風洞進氣調節裝置和所述穩壓罐進氣調節裝置的狀態信號與智能操作器(62)自身的手動模式信號或自動模式信號轉發給所述控制器(61)的多功能采集卡(612)。
11.根據權利要求7所述的風洞控制系統，其特征在于，所述控制器(61)還包括網卡v(611)。
專利摘要本實用新型提供了一種風洞控制系統，包括風洞(1)、風洞進氣管(2)、穩壓罐(3)、穩壓罐進氣管(4)、壓縮氣源(5)和用于控制風洞(1)的出口馬赫數的控制裝置(6)，風洞(1)通過風洞進氣管(2)與穩壓罐(3)連接，穩壓罐(3)通過穩壓罐進氣管(4)與壓縮氣源(5)連接；控制裝置(6)包括用于調節進入風洞(1)的氣體流量的風洞進氣調節裝置，設置于風洞進氣管(2)上；用于調節進入穩壓罐(3)的氣體流量的穩壓罐進氣調節裝置，與穩壓罐進氣管(4)連通。根據本實用新型的風洞控制系統，能有效抑制穩壓罐進氣波動，從而減少因穩壓罐進氣波動對馬赫數的調節精度產生的影響，提高風洞出口馬赫數的調節精度。
文檔編號G05D7/06GK202648909SQ20122025781
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月1日 優先權日2012年6月1日
發明者徐斌, 丁毅, 劉龍初 申請人:中國航空動力機械研究所