一种直流蒸发散热式模拟电负载系统和控制方法与流程

本申请属于飞行器的试飞测试领域。具体而言，本申请涉及一种在飞行器的试飞测试阶段中(尤其是在电源科目和动力科目试飞中通过消耗飞行器多余的电能，使电源系统发电机输出功率达到满载状态的阶段中)使用的直流蒸发散热式模拟电负载系统，和用于该直流蒸发散热式模拟电负载系统的控制方法。

背景技术：

1、众所周知，在一款新型飞机正式开始商用之前，都需要经历一系列试飞测试，以验证飞机是否满足适航规章的要求，其中动力装置和电源系统性能相关的试飞科目中，要求在试飞过程中电源系统发电机输出功率达到满载状态。由于试验机的机载用电设备用电量较少，无法使发电机达到试验状态要求，因此需要加装一套模拟电负载系统，通过接入模拟负载实现对发电机剩余功率的消耗，并根据飞机实际用电设备的功率变化情况控制模拟负载接入或切出飞机电网，调节发电机输出功率以达到试验状态要求。

2、但是，模拟负载功率大、加载时间长，工作过程中会产生大量的热量，为避免热量对飞机客舱环境的影响，如何散热成为模拟电负载系统设计的关键。

3、由于水易于获取，比热容大，汽化时吸收的热量多，基于水介质的蒸发式散热对大功率长航时加载的模拟电负载系统是一种理想的散热方式。因此，传统模拟电负载系统通常使用基于蒸发罐的池沸腾式蒸发散热方案，即通过对蒸发罐内的水加热至汽化并排出至舱外，实现散热的目的。具体而言，容积式蒸发散热方案采用池沸腾方式蒸发，优点是方案成熟，原理简单，缺点是结构复杂，元器件多，传热效率低，体积大，蒸发罐存在大量高温高压液体，液体受飞机姿态影响大，使用过程中还需要测量液位，电热管和水直接接触，每个电热管接头存在泄露风险。因此，其安全风险较高。

技术实现思路

1、本申请提供了一种结构简单紧凑、传热效率高、水量可根据加载功率和温度反馈精确供给的直流蒸发方案。

2、根据本申请的第一方面，提供了一种直流蒸发散热式模拟电负载系统，包括：

3、储水单元，被配置用于存放要供给的水；

4、供水单元，被配置用于提供供水压力并调节从所述储水单元提供给直流蒸发单元的供水流量；

5、直流蒸发单元，被配置用于提供模拟负载，以及利用来自模拟负载的热量将供水转换成水蒸汽并排放至机外；以及

6、控制单元，被配置用于控制所述直流蒸发散热式模拟电负载系统的各部件的运行；

7、其中，所述控制单元通过调节所述供水单元中的流量调节阀使供水流量和所述直流蒸发单元的加载功率相匹配且所述直流蒸发单元的温度也被控制在要求的区间范围内。

8、根据本申请的第二方面，提供了一种用于如第一方面所述的直流蒸发散热式模拟电负载系统的控制方法，包括：

9、在控制单元的控制下：

10、打开储水单元中的出水阀；

11、启动供水单元的供水泵以产生压力，从而将储水箱内的水经由由流量传感器和流量调节阀串联组成的流量输出通路持续泵向各个直流蒸发器；

12、直流蒸发器中的电热管按照加载功率需求接通工作，以提供模拟负载；

13、由所述电热管在加载功率时所产生的热量经由热载体传递给蒸发管；

14、所述蒸发管通过所述热量被加热，使得流经所述蒸发管内的水加热至汽化，形成水蒸汽；

15、所述蒸发管中的所述水蒸汽经由蒸汽排放口被排出至舱外大气；

16、其中所述控制单元通过调节所述供水单元中的流量调节阀使供水流量和所述加载功率相匹配且所述直流蒸发器的温度也被控制在要求的区间范围内。

17、提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。

技术特征：

1.一种直流蒸发散热式模拟电负载系统，包括：

2.如权利要求1所述的直流蒸发散热式模拟电负载系统，其特征在于，其中

3.如权利要求2所述的直流蒸发散热式模拟电负载系统，其特征在于，其中所述控制单元根据来自所述流量传感器的实时测量的供水流量数据、所述直流蒸发器的加载功率以及来自所述温度传感器的温度反馈数据进行分析以得出目标供水流量，并通过调节所述流量调节阀以达到所述目标供水流量。

4.如权利要求2所述的直流蒸发散热式模拟电负载系统，其特征在于，其中所述控制单元判断所述储水单元中的所述储水箱中的水位是否达到预定水平，并且如果所述储水箱中的水位低于所述预定水平，则所述控制单元向所述补水接口发送开启指令，以便为所述储水箱补水。

5.如权利要求2所述的直流蒸发散热式模拟电负载系统，其特征在于，所述控制单元通过调节所述压力调节阀来控制所述蒸发管内的压力以改变蒸发效率。

6.一种用于如权利要求1-5中任一权利要求所述的直流蒸发散热式模拟电负载系统的控制方法，包括：

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，其中所述控制单元根据来自流量传感器的实时测量的供水流量数据、所述直流蒸发器的加载功率以及来自温度传感器的温度反馈数据进行分析以得出目标供水流量，并通过调节所述流量调节阀以达到所述目标供水流量。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，其中所述控制单元判断所述储水单元中的储水箱中的水位是否达到预定水平，并且如果所述储水箱中的水位低于所述预定水平，则所述控制单元向补水接口发送开启指令，以便为所述储水箱补水。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，其中所述控制单元通过调节所述直流蒸发器中的压力调节阀来控制所述蒸发管内的压力以改变蒸发效率。

技术总结
本申请涉及一种直流蒸发散热式模拟电负载系统，包括：储水单元，被配置用于存放要供给的水；供水单元，被配置用于提供供水压力并调节从所述储水单元提供给直流蒸发单元的供水流量；直流蒸发单元，被配置用于提供模拟负载，以及利用模拟负载产生的热量将供水转换成水蒸汽并排放至机外；以及控制单元，被配置用于控制所述直流蒸发散热式模拟电负载系统的各部件的运行；其中，所述控制单元通过调节所述供水单元中的流量调节阀使供水流量和所述直流蒸发单元的加载功率相匹配且所述直流蒸发单元的温度也被控制在要求的区间范围内。并且，本申请还涉及一种用于直流蒸发散热式模拟电负载系统的相应控制方法。

技术研发人员：龙秀兵,王加熙,孙梦月,冯灿,李楚佳,陈少阳,胡晖
受保护的技术使用者：中国商用飞机有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29