专利名称：航空充氮车气路系统动态电模拟方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及动态模拟设备和方法，尤其是航空充氮车气路系统动态电模拟方法和
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背景技术：
随着现代航空技术和航空武器装备的不断发展，氮气和氧气在民用、军用飞机飞行和地面维修保障中得到了广泛的应用。按照我国现行飞行保障体制，飞行用氮气和氧气主要由地面制氧制氮设备生产，并用气瓶贮存，飞行前由充氧、充氮车充入飞机气瓶备用。充氮车作为机场地面的主要设备，供应保障质量直接影响到飞行安全。同时，操作人员的技术熟练程度对机场生产安全、设备使用效率、使用寿命等起着决定性的作用。鉴于充氮车设备成本日益增高、充气流程复杂、操作规程要求严格，对操作人员素质要求愈来愈尚ο航空充氮车主要分地面气站向车内气瓶灌充氮气、车内气瓶间转充氮气、车内气瓶向外灌充氮气和循环工作等四种充气流程。实际充氮车装备在飞行保障或训练中，主要借助相关的气压表和阀门开关状态等来判断实时工作状态，如气体流向、充气流程、各气瓶气压变化等。然而，如果充氮车阀门起止位置异常或者气压表损坏，操作人员就无从判断工作状态，从而导致严重的操作事故。而且，实际生产中不允许人为设置故障，一般也不允许非正规操作，所示不了解异常工作时的现象，从而不能训练突发情况正确处理的经验。如果能研究出充氮车气路系统的动态仿真方法，就可以清楚明晰地观察、了解管道中气体流向和充气流程。这正是本发明的充氮车模拟仿真系统研究的必要性。实际充氮车在进行训练中往往受到场地、经费和装备自身维护保养情况等的限制，而基于本发明的仿真模拟系统的训练，可以安全、经济、可控、多次重复、无风险、不受气候条件和场地空间限制，既能常规操作训练，又能培训操作人员对处理各种事故的应变能力以及故障的分析定位。这对帮助操作人员理解掌握充氮车充气流程、提高操作人员业务水平、增强机场地面保障的安全性都具有很大的实际价值和现实意义。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明的目的是研究一种航空充氮车气路系统动态电模拟方法，模拟航空充氮车的充气流程。本发明是通过如下的方法实现的航空充氮车气路系统动态电模拟方法，利用气路系统与电系统的等效对应关系， 将高压气瓶管道网络转化为动态电路模型，用电路模型的动态响应实时模拟出气体流向、 充气流程、气瓶气压变化等情况；所述高压气瓶管道网络系统中的元器件和气路管道对应为以下电气元器件和支路1).气瓶等效对应电路拓扑中的电容；2).管道流动阻力等效对应电路电阻；
3).气路拓扑等效对应电路拓扑；4).开关阀门等效对应电路开关；5).气体压缩机等效对应电路的受控电流源；6).止回阀等效对应电路二极管；7).压力表等效对应电路电压表；8).减压阀等效对应电路稳压管；气路系统原理图和等效之后的动态电路图分别如附图1、2所示，补充具体细则如下①气体阀门的关断时，对应电路中的电阻为无穷大值；各阀门打开时，对应电路中电阻值表示管道流动阻力；②气体压缩机M管路等效到电路中时，进气管路等效通过一个电阻RO接地，RO阻值大小表征压缩机油门大小；压缩机和出气管路等效为负极接地的受控电流源CCCS，其控制量为流过电阻RO的电流；③气路系统中的气压表、进充气接嘴在电路模型中无需作出其等效元件，气压表示数等于电路中相应节点电压值；④对于充氮车气路系统的地面气瓶接嘴Jl和飞机充气接嘴J2、J3 当有地面气瓶接入Jl时，等效在电路模型上相同位置接入地面气瓶的等效电容Cd ；当无地面气瓶接入Jl 时，等效电路装置上的接嘴直接接地。同理，当J2、J3接入飞机时，等效在电路装置中相同位置处接入飞机气瓶等效电容Cf ；当J2、J3没有接入飞机，等效在接嘴处直接接地。对于上述Jl、J2、J3的等效接地状态，通过给Cd、Cf赋无穷大值来等效模拟。本发明的目的还在于建立一个航空充氮车气路系统动态电模拟模型，为操作人员熟悉掌握充氮车充气流程、理解各流程工作原理、训练操作人员对突发事故的应变能力以及故障的定位分析的模拟训练平台。利用本发明的航空充氮车电模拟方法和装置，只需设置好初始各气瓶气压值，之后只需采集各个开关阀门的状态，就可以动态模拟出充氮车的充气流程。本发明对于操作人员熟悉掌握充氮车充气流程、理解各流程工作原理、训练操作人员对突发事故的应变能力以及故障的定位分析都具有实际价值与意义。
图1为航空充氮车管路原理流程图。图2为充氮车气路系统等效的动态电路装置图。
具体实施例方式如图1所示，航空充氮车气路系统由高压气瓶、隔膜式压缩机、管道、转充阀、增供阀、充气阀、放气阀、气压表、安全阀、止回阀、减压阀、调压阀、进充气接嘴等构成。研究出上述气路系统与电系统的等效规则如下1).高压气瓶管道网络系统中的气瓶等效对应电路拓扑中的电容即气瓶的压力对应电容电压；气瓶气量对应电容电荷量；气瓶气流对应电容电流；气瓶容量对应电容量。2).管道流动阻力等效对应电路电阻。
3).气路拓扑等效对应电路拓扑。4).开关阀门等效对应电路开关。5).气体压缩机等效对应电路的电流控制电流源。6).止回阀等效对应电路二极管。7).压力表等效对应电路电压表。8).减压阀等效对应电路稳压管。根据上面的等效规则，图1中具体的气路符号等效对应的电路符号如下表所示表1充氮车气路系统与电路模型的等效对应关系
权利要求
1.航空充氮车气路系统动态电模拟方法，利用气路系统与电系统的等效对应关系，将高压气瓶管道网络转化为动态电路模型，用电路模型的动态响应实时模拟出实时气体流向、充气流程、气瓶气压变化等情况；所述高压气瓶管道网络系统中的元器件和气路管道对应为以下电气元器件和支路1).气瓶等效对应电路拓扑中的电容；2).管道流动阻力等效对应电路电阻；3).气路拓扑等效对应电路拓扑；4).开关阀门等效对应电路开关；5).气体压缩机等效对应电路的受控电流源；6).止回阀等效对应电路二极管；7).压力表等效对应电路电压表；8).减压阀等效对应电路稳压管；并且①气体阀门的关断时，对应电路中的电阻为无穷大值；各阀门打开时，对应电路中电阻值大小表示阀门打开程度和气路管道阻力；②气体压缩机M管路等效到电路中时，进气管路等效通过一个电阻RO接地，RO阻值大小表征压缩机油门大小；压缩机和出气管路等效为负极接地的受控电流源CCCS，其控制量为流过电阻RO的电流；③气路系统中的气压表可用电路中相应节点电压值表示；④对于气路系统中地面气瓶的进气接嘴Jl和飞机气瓶的充气接嘴J2、J3:当有地面气瓶接入Jl时，等效在电路模型上相同位置接入地面气瓶的等效电容Cd ；当无地面气瓶接入 Jl时，等效电路模型上的接嘴直接接地；当J2、J3接入飞机时，等效在电路模型中相同位置接入飞机气瓶的等效电容Cf ；当J2、J3没有接入飞机，等效在接嘴处直接接地；对于上述 Jl、J2、J3的等效接地状态，通过为CcUCf赋无穷大值来等效模拟。
2.航空充氮车气路系统动态电模拟装置，其特征在于，电阻电容支路I、II、III分别由并联的三组串联电阻电容组成；跨接在等效电容Cd两端的有下述支路表征压缩机油门大小的电阻1 0、转充电阻1 1、1 2、1 3分别与电阻电容支路1、11、111串联后的三条支路、循环电阻R7和充气电阻RlO与飞机气瓶的等效电容Cf的串联支路；受控电流源CCCS和二极管 D2串联支路与充气电阻RlO和飞机气瓶等效电容Cf串联支路相并联；增供电阻R4、R5、R6 的一端与D2的输出端相连，其另一端分别与转充电阻R1、R2、R3相连。
全文摘要
本发明公开了一种航空充氮车气路系统动态电模拟方法和装置。利用气路系统与电系统的等效对应关系，把气瓶管道网络转化为动态电路拓扑。利用本发明的航空充氮车电模拟方法和装置，设置好初始各气瓶气压值，之后只需采集各个开关阀门的状态，就可以动态模拟出充氮车的充气流程。本发明对于操作人员熟悉掌握充氮车充气流程、理解各流程工作原理、训练操作人员对突发事故的应变能力以及故障的定位分析都具有实际价值与意义。
文档编号G09B25/02GK102508945SQ201110306880
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者严肃, 何登, 安友彬, 张祖杰, 支灿, 曹保江, 李坤, 李春茂, 王爱民, 褚召伟, 陈亚东 申请人:西南交通大学