[發明專利]一種發汗冷卻方法及裝置

有效

• 申請號: 202110182569.4
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112937926B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 閔昌萬;張鵬宇;聶亮;陳偉華;常志鵬;劉全軍;鄭榕;王官宇;劉秀明;劉輝;王穎;閆穎鑫;姜智超;李欣;肖文;侯佳佳;孫超逸;馮建林
• 申請（專利權）人: 北京臨近空間飛行器系統工程研究所
• 主分類號: B64G1/58
• 分類號: B64G1/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請公開了一種發汗冷卻方法及裝置，用于實現發汗冷卻介質的高效利用和端頭溫度的精確控制。本申請公開的發汗冷卻方法包括：確定發汗冷卻控制模型；確定所述控制模型的參數；根據所述參數和所述控制模型，確定發汗冷卻控制律；根據所述發汗冷卻控制律，對待冷卻部件進行冷卻。本申請還提供了一種發汗冷卻裝置。

技術領域

本申請涉及飛行器熱防護領域，尤其涉及一種發汗冷卻方法及裝置。

背景技術

未來臨近空間飛行器正瞄準長時間、遠距離、可重復使用的方向發展，這對長期工作在高熱流環境下航天器關鍵部件的熱防護設計提出新的挑戰。研究先進的可用于臨近空間飛行器的熱防護系統成為研制能夠快速反應并且長時間以高馬赫數飛行的高超聲速飛行器亟待解決的問題。發汗冷卻技術是高超聲速飛行器主動熱防護技術中的技術之一。

目前，發汗冷卻仍采用開環控制方式，即在一定開啟條件下，發汗端頭即開啟工作，直到冷卻介質耗盡或任務完成。然而，對于更長時間、更遠距離的飛行條件下，這種簡單的開環控制方式難以滿足有限冷卻介質的高效利用，導致飛行前段冷卻介質浪費較多，而飛行后段無介質可用的問題。

發明內容

針對上述技術問題，本申請實施例提供了一種發汗冷卻方法、裝置及存儲介質，用以實現發汗冷卻介質的高效利用和端頭溫度的精確控制，提高冷卻介質的利用率。

第一方面，本申請實施例提供的一種發汗冷卻方法，包括：

確定發汗冷卻控制模型；

確定所述控制模型的參數；

根據所述參數和所述控制模型，確定發汗冷卻控制律；

根據所述發汗冷卻控制律，對待冷卻部件進行冷卻。

優選的，所述確定發汗冷卻控制模型包括：

所述發汗冷卻控制模型為：

其中，s是時間，C(s)為溫度，U(s)為電磁閥開度或流量，K為開環放大倍數，τ為時延系數，T為時間常數。

優選的，所述確定所述控制模型的參數包括：

根據高熱流風洞下的發汗冷卻部件的測試數據確定控制模型的參數；

所述參數包括開環放大倍數K，時延系數τ和時間常數T。

進一步的，所述測試數據包括：

啟動測試的溫度為C0，電磁閥開度為u，開啟時刻為t₀，同步記錄溫度變化曲線，當溫度達到穩態C1時，測試結束；

所述參數通過下列公式確定：

T＝t₂-t₁,

τ＝t₁-t₀,

其中，t₁是溫度下降曲線拐點處的切線與溫度為C0的直線的交叉點對應的時間，t₂是溫度下降曲線拐點處的切線與溫度為C1的直線的交叉點對應的時間。

優選的，所述根據所述參數和所述控制模型，確定發汗冷卻控制律包括：

所述發汗冷卻控制律為：

u(k)＝u(k-1)+Δu(k)，

其中，k是時間變量，u(k-1)是k-1時刻的控制器輸出，Δu(k)是k時刻的控制器輸出相對k-1時刻的控制器輸出的變化量。

進一步的，k時刻的控制器輸出相對k-1時刻的控制器輸出的變化量Δu(k)通過以下公式確定：