航空器电子设备的温度压力送风综合实验装置的制作方法

本实用新型涉及一种航空器电子设备的温度压力送风综合实验装置。

背景技术：

航空器上装备的电子设备能否持续稳定的工作，直接关系到航空器的性能和可靠性。为此，在航空器电子设备的设计、鉴定和验收过程中，必须在地面实验室对这些电子设备进行全方位的考察。航空器上设有环控系统，其主要作用之一，是将15至35℃的常温空气送入电子设备舱，以提高电子设备工作的稳定性。实验装置中模拟环控系统这一功能的功能块称为产品送风，由送风系统来实现。

现有实验装置中的温度条件由对流换热系统获得和控制。对流换热系统必须要有足够的空气作为换热介质，否则实验空间的热量无法传递给制冷系统的蒸发器。所以仅采用对流换热系统的实验装置，真空系统不能与对流换热系统同步启动，必须先获得试验所需温度再获得试验所需压力。但10000米高空空气的密度只有地面的26％左右，20000米高空空气的密度只有地面的6％左右，如果在对流换热系统工作时同步启动真空系统，实验装置内的空气被抽走，这就破坏了实验装置内部的空气流动，对流换热系统将不能正常工作，送风系统送风时带入实验装置内部的热量、电子设备的发热、实验装置四壁的蓄热以及实验装置的漏热不能通过对流换热系统制冷单元及时排出实验装置，也就无法获得需要的温度。现有实验装置无法满足温度和压力同步变化的需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种航空器电子设备的温度压力送风综合实验装置，以解决现有技术中实验装置功能不完善以及无法实现精确控温的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种航空器电子设备的温度压力送风综合实验装置，其特征在于，包括：箱体和试验空间隔板、对流换热系统、辐射换热系统、真空系统、送风系统和集中控制系统，所述对流换热系统与辐射换热系统协同工作获得试验所需的温度，

所述箱体前部的结构设计为双层，所述箱体的内层为承受两侧压力不同的所述试验空间隔板，上下左右前后共六面，所述试验空间隔板围成的试验空间内部设有内部隔板，内部隔板与关闭的箱门之间为密闭试验空间，所述密闭试验空间的侧壁上，设置有贯通试验空间隔板和箱体外层的法兰装置；

所述对流换热系统包括：蒸发器、加热器、送风风机、送风风口、回风风口，还包括制冷单元，制冷单元设置在外层箱体包裹的框架内，制冷单元与蒸发器之间有制冷管路相连，制冷管路穿过试验空间隔板时采用焊接方式进行密封；

所述辐射换热系统包括：辐射板、导热油制冷单元，导热油温度控制单元、导热油管路以及在它们中间流动的导热油，导热油由导热油泵驱动，在导热油冷却器中放热降温、或在导热油加热器中吸热升温，导热油在流经辐射板时与试验空间发生热量交换；

真空系统包括：真空管道，真空处理单元和排气管路。真空管道伸入试验空间，真空管道穿过试验空间隔板时采用焊接方式密封，真空处理单元中包括：真空泵、真空调节阀、进气调节阀，在plc控制系统的控制下，在试验空间内获得试验所需的压力及压力变化；

所述集中控制功能块包括：plc控制系统以及由各种传感器组成的检测系统，plc控制系统安装在箱体一侧，其中的模拟量通讯模块接入整个实验装置的各种传感器。

本实用新型的有益效果为：

结构简单，包括：箱体和试验空间隔板、对流换热系统、辐射换热系统、真空系统、送风系统和集中控制系统，所述对流换热系统与辐射换热系统协同工作获得试验所需的温度，在试验空间的压力较低时，对流换热系统不能良好换热，而辐射换热系统可以起到获得所需温度的作用。辐射板温度可以快速变化，配合对流换热系统和真空系统，可以实现温度、压力同时快速变化。各分系统协调工作，可以满足温度/压力/送风的综合试验需求，特别是能够满足温度变化及稳定的需求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型的航空器电子设备的温度压力送风综合实验装置的实施例结构示意图；

图2是本实用新型的辐射换热系统的示意图。

图3是本发明的航空器电子设备的温度压力送风综合实验装置的实施例结构示意图之二；

图4是本发明的航空器电子设备的温度压力送风综合实验装置的实施例结构示意图之三；

附图标记示意

1——试验样品2——测试装置21——箱体22——箱门

23——观察窗24——试验空间25——试验空间隔板

27——内部隔板28——法兰装置29——电连接器

31——制冷单元32——蒸发器33——加热器34——送风风机

35——对流换热送风风口36——对流换热回风风口

41——导热油泵42——导热油冷却器43——导热油制冷单元

44——导热油加热器45——辐射板46.导热油膨胀容箱

47——导热油温度控制单元48——导热油管路

51——真空管道52——真空处理单元53——排气管路

61——接气源62——空气处理单元63——送风管路

71a——空间温度传感器71b——样品温度传感器

71c——辐射板表面温度传感器72——压力传感器

75——plc控制系统76——hmi(人机交互界面)77——上位机

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件，本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

请参照图1至图4，本实用新型的一种航空器电子设备的温度压力送风综合实验装置，包括：箱体和试验空间隔板、对流换热系统、辐射换热系统、真空系统、送风系统和集中控制系统，所述对流换热系统与辐射换热系统协同工作获得试验所需的温度，

所述箱体前部的结构设计为双层，所述箱体的内层为承受两侧压力不同的所述试验空间隔板，上下左右前后共六面，所述试验空间隔板围成的试验空间内部设有内部隔板，内部隔板与关闭的箱门之间为密闭试验空间，所述密闭试验空间的侧壁上，设置有贯通试验空间隔板和箱体外层的法兰装置；

所述对流换热系统包括：蒸发器、加热器、送风风机、送风风口、回风风口，还包括制冷单元，制冷单元设置在外层箱体包裹的框架内，制冷单元与蒸发器之间有制冷管路相连，制冷管路穿过试验空间隔板时采用焊接方式进行密封；

所述辐射换热系统包括：辐射板、导热油制冷单元，导热油温度控制单元、导热油管路以及在它们中间流动的导热油，导热油由导热油泵驱动，在导热油冷却器中放热降温、或在导热油加热器中吸热升温，导热油在流经辐射板时与试验空间发生热量交换；

真空系统包括：真空管道，真空处理单元和排气管路。真空管道伸入试验空间，真空管道穿过试验空间隔板时采用焊接方式密封，真空处理单元中包括：真空泵、真空调节阀、进气调节阀，在plc控制系统的控制下，在试验空间内获得试验所需的压力及压力变化；

所述集中控制功能块包括：plc控制系统以及由各种传感器组成的检测系统，plc控制系统安装在箱体一侧，其中的模拟量通讯模块接入整个实验装置的各种传感器。

进一步地，所述箱体包含箱门，在箱门上设置观察窗。

进一步地，所述法兰装置包括法兰筒和法兰盖板。

进一步地，所述每块辐射板皆由两块不锈钢板形成夹层，四周焊接密闭，中间设有流道，供导热油流动，每块辐射板都设有一对接口，一个是进油口、一个是出油口，接口与不锈钢夹层中的流道相通。

进一步地，所述在辐射板上，对应观察窗、法兰装置的位置都设有开孔。

进一步地，所述集中控制系统中还包括：hmi和/或上位机。

进一步地，所述真空处理单元中包括真空泵、真空调节阀、进气调节阀，在plc控制系统的控制下，在试验空间内获得试验所需的压力及压力变化。

进一步地，对流换热系统中的制冷单元与辐射换热系统中的导热油制冷单元共用机械制冷系统的部分组件。

在一个实施例中，箱体21包含箱门22。打开箱门22可以取、放试验样品1。

在一个实施例中，箱门22设置观察窗23，用于实验过程中巡视试验样品1的状态。

在一个实施例中，试验样品1可以放置在试验空间24内的样品搁架上。样品搁架也可以取出，这样试验样品1直接放在底面辐射板45上，通过传导传热，增大传热速率。

在一个实施例中，箱体21前部的结构设计为双层。

在一个实施例中，箱体21的内层为可以承受两侧压力不同的试验空间隔板25，上下左右前后共6面，除箱门22之外的5面之间采用焊接，它们与箱门上的试验空间隔板之间采用真空专用密封条良好密封，可以形成一个密封的空间。

在一个实施例中，试验空间隔板25通常采用厚度较厚(通常为6mm以上)的304不锈钢制成，不锈钢板面焊接横筋，以保证其两侧压力不相同时不变形。

在一个实施例中，真空系统工作时，可以在前述密闭空间内获得高度试验所需的压力(真空)。

在一个实施例中，箱体21的外层用于包裹整个实验装置。

在一个实施例中，由试验空间隔板25围成的空间内部设有内部隔板27。内部隔板27与关闭的箱门22之间为试验空间24。内部隔板27后部设有蒸发器32、加热器33、送风风机34。在内部隔板27上部设有对流换热送风风口35、下部设有对流换热回风风口36。

在一个实施例中，在前述密闭空间的侧壁上，设置有贯通试验空间隔板25和箱体外层的法兰装置28。法兰装置28通常包括法兰筒和法兰盖板。法兰筒的四周与试验空间隔板25之间通常采用焊接方式良好密封。法兰盖板上安装有电连接器29，用于连接试验空间24内的试验样品1与箱体21外部的测试装置2。

在一个实施例中，本实施例还包括：温度获得功能块，本实验装置中，既设置了对流换热系统，又增加了辐射换热系统，两个系统协同工作获得试验所需的温度。

在一个实施例中，对流换热系统包括蒸发器32、加热器33、送风风机34、送风风口35、回风风口36，还包括制冷单元31。制冷单元31设置在外层箱体包裹的框架内，制冷单元31与蒸发器32之间有制冷管路相连，制冷管路穿过试验空间隔板25时通常采用焊接方式进行良好密封。

在一个实施例中，辐射换热系统包括辐射板45、导热油温度控制单元47、导热油管路48以及在它们中间流动的导热油。导热油由导热油泵41驱动，可以在导热油冷却器42中放热降温、可以在导热油加热器44中吸热升温。导热油在流经辐射板45时与试验空间24发生热量交换。

在一个实施例中，导热油在工作温度范围内始终为液态(本装置选用的导热油可以满足-80℃不凝固、+200℃不沸腾)，保证良好换热并在辐射板45表面达到良好的温度均匀性。

在一个实施例中，每块辐射板皆由两块不锈钢板形成夹层，四周焊接密闭，中间设有流道，供导热油流动。每块辐射板都设有一对接口，一个是进油口、一个是出油口，接口与不锈钢夹层中的流道相通。

在一个实施例中，辐射板45最多可设置6块，即试验空间的6面每面一块。在辐射板45上，对应观察窗23、法兰装置28的位置都设有开孔。内部空间隔板27上的辐射板较矮，不遮挡送风风口35、回风风口36。

在一个实施例中，辐射板上设有安装支脚，支脚焊接在试验空间隔板25和内部隔板27上。

在一个实施例中，辐射板之间同样有导热油管路48相连。每两块辐射板之间不接触、不需密封。辐射板两侧的大气压力相等。

在一个实施例中，本实施例还包括：压力获得功能块，真空系统起到模拟航空器所处高度(压力)的作用。真空系统包括真空管道51，真空处理单元52和排气管路53。真空管道51伸入试验空间24，真空管道51穿过试验空间隔板25时采用焊接方式良好密封。

在一个实施例中，真空处理单元52中包括真空泵、真空调节阀、进气调节阀等，在plc控制系统75的控制下，可在试验空间24内获得试验所需的压力及压力变化。

在一个实施例中，本实施例还包括：产品送风功能块，送风系统起到模拟航空器环控系统的作用。送风系统包括接气源61(气源通常采用空压机)、空气处理单元62和送风管路63。送风管路63穿过试验空间隔板25时采用焊接方式良好密封。送风管路的出口对着试验样品1。

在一个实施例中，空气处理单元62中通常包括空气过滤器、表冷器、干燥机和风量调节阀等，在plc控制系统75的控制下，可将试验所需的常温空气送至试验空间24内，对试验样品1进行吹扫。

在一个实施例中，本实施例还包括：集中控制功能块，各种传感器包括空间温度传感器71a、样品温度传感器71b、辐射板表面温度传感器71c、压力传感器72等。这些传感器的接线穿过试验空间隔板25时，也采用电连接器进行连接。

在一个实施例中，集中控制系统中还包括hmi(人机交互界面)76和/或上位机77，上位机中安装有远程控制软件。hmi(人机交互界面)76和上位机77中的远程控制软件都是供试验人员监控本装置。

在一个实施例中，试验过程中，首先打开箱门22，将试验样品1放入试验空间24。通过侧壁法兰装置28上的电连接器29，将试验样品1与测试装置2之间的线缆连接好。关闭箱门22，即可开始试验。

在一个实施例中，试验过程中，通过安装在箱体上的hmi(人机交互界面)76和/或上位机77中的远程控制软件，试验人员输入所需的温度、压力(或输入高度)、送风量，本装置在plc控制系统75的集中控制下，各分系统协调工作，达到所需的温度/压力/送风的综合试验条件。

在一个实施例中，温度控制通过对流换热系统和辐射换热系统共同完成。

在一个实施例中，对流换热系统中的制冷单元31在plc控制系统75的控制下工作，蒸发器32的温度逐步降低。通过蒸发器32和送风风机34，采用对流换热的方式对试验空间24进行降温。当试验空间24需要升温时，制冷系统31停止工作，蒸发器32停止降温，plc控制系统75指挥加热器33配合送风风机34工作。

在一个实施例中，辐射换热系统中的导热油温度控制单元47在plc控制系统75的控制下工作，为辐射板提供所需温度的导热油。

在一个实施例中，在试验空间24内的压力较高时，温度控制主要是通过对流换热系统完成。当压力降低时，特别是相当于海拔9000米以上(大气压力下降到大约30,000pa以下)时，辐射换热的作用越来越明显。

在一个实施例中，在进行温度/压力同时变化的试验时，试验空间24内的气体被持续抽出，不能形成良好的空气流动，对流换热系统单独工作无法满足温度控制的需求，辐射换热系统始终发挥重要作用。

在一个实施例中，真空系统可抽取试验空间24中的气体，真空处理单元52在plc控制系统75的控制下调节真空调节阀、进气调节阀的开度，以获得试验所需的压力。

在一个实施例中，送风系统在plc控制系统75的控制下，可将试验所需的空气送至试验空间24内，对试验样品1进行吹扫。

在一个实施例中，通过安装在箱体上的hmi(人机交互界面)76和/或上位机77中的远程控制软件，试验人员输入所需的温度、压力、送风量，本装置在plc控制系统75的集中控制下，各功能块协调工作，达到所需的温度/压力/送风的综合试验条件。同时试验人员操作测试装置2对试验样品1进行测试、记录数据并分析，以确认试验样品1的性能和可靠性。

试验完毕，将试验空间24恢复常温常压，打开箱门22，断开测试线缆，取出试验样品1，试验结束。

在一个实施例中，送风单元的气源，可以采用储气罐、储气瓶、液氮储槽加汽化器得到常温氮气等方式替代空压机作为气源。

在一个实施例中，本实施例还包括：制冷系统合并，对流换热系统中的制冷单元31与辐射换热系统中的导热油制冷单元43可以共用机械制冷系统的部分组件。

在一个实施例中，本实施例还包括：送风系统：本装置内包含送风系统，可以通过集中控制的方法完成温度/压力/送风的综合实验。

在一个实施例中，本实施例还包括：辐射换热系统：在试验空间的压力较低时，对流换热系统不能良好换热，而辐射换热系统可以起到获得所需温度的作用。

在一个实施例中，本实施例还包括：辐射换热系统：辐射板温度可以快速变化，配合对流换热系统和真空系统，可以实现温度、压力同时快速变化。

在一个实施例中，实验装置中的温度条件由对流换热系统获得和控制。对流换热系统包括蒸发器及制冷单元、加热器和送风风机等。

在一个实施例中，实验装置中的压力条件由装置内的真空系统获得和控制。真空系统包括真空泵、真空管道、真空阀门等。

在一个实施例中，送风单元包括外接压缩空气源的管路和空气处理单元，有管路连接送风单元与实验装置内部的空间。

在一个实施例中，将试验样品放入实验装置内部的空间，连接好测试线缆。测试线缆与外部测试装置通过实验装置侧壁上法兰盘上的连接器连接。

在一个实施例中，关闭实验装置的大门即可开始试验。

首先启动对流换热系统及辐射换热系统，对实验装置内部的空间进行温度控制。

在启动对流换热系统及辐射换热系统对实验装置内部空间进行温度控制的同时，即可启动真空系统，获得对应高度试验所需的压力；

当实验装置内部到达所需的温度/压力条件后，启动外置的送风单元，对实验装置内的样品表面通入常温空气，模拟航空器环控装置的产品送风。

送风单元工作期间，对流换热系统及辐射换热系统和真空系统持续工作，维持所需的温度/压力综合条件。

本实用新型的有益效果为：

结构简单，包括：箱体和试验空间隔板、对流换热系统、辐射换热系统、真空系统、送风系统和集中控制系统，所述对流换热系统与辐射换热系统协同工作获得试验所需的温度，在试验空间的压力较低时，对流换热系统不能良好换热，而辐射换热系统可以起到获得所需温度的作用。辐射板温度可以快速变化，配合对流换热系统和真空系统，可以实现温度、压力同时快速变化。各分系统协调工作，可以满足温度/压力/送风的综合试验需求，特别是能够满足温度变化及稳定的需求。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。