【摘要】：現(xiàn)代飛機(jī)電子設(shè)備不斷增加,熱負(fù)荷大幅提高,機(jī)載蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)因其多方面優(yōu)勢(shì),更符合未來飛機(jī)環(huán)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。目前國內(nèi)對(duì)機(jī)載準(zhǔn)雙級(jí)蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)搭建、仿真分析、實(shí)驗(yàn)研究等并不完善,對(duì)系統(tǒng)制冷劑充注量的影響、匹配、監(jiān)測(cè)等研究也有待豐富。本文的研究針對(duì)上述薄弱環(huán)節(jié)展開,主要內(nèi)容包括:(1)根據(jù)機(jī)載制冷系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)要求,搭建了機(jī)載準(zhǔn)雙級(jí)壓縮蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng);基于ANSYS有限元仿真平臺(tái)進(jìn)行了系統(tǒng)模態(tài)、隨機(jī)振動(dòng)和連接管道的熱應(yīng)力分析,確定了易失效部位,綜合校核了系統(tǒng)在機(jī)載動(dòng)、靜載荷下的結(jié)構(gòu)可靠性。(2)進(jìn)行了機(jī)載蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究,分析了制冷劑充注量、高低溫機(jī)載工況、相對(duì)補(bǔ)氣量對(duì)系統(tǒng)制冷性能的影響規(guī)律;確定了系統(tǒng)最佳制冷劑充注量,并證明該值具有不同機(jī)載工況、不同相對(duì)補(bǔ)氣量的普適性;分析確定了系統(tǒng)最佳相對(duì)補(bǔ)氣量;總結(jié)了制冷劑充注量、壓縮機(jī)頻率對(duì)系統(tǒng)中12個(gè)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的影響特性。(3)基于MATLAB/Simulink平臺(tái)建立了機(jī)載蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)仿真模型,擬合出冷凝器流量計(jì)算值與系統(tǒng)制冷劑充注量的關(guān)系,擴(kuò)大了充注量和機(jī)載工況的研究范圍;利用仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相互補(bǔ)充,建立了機(jī)載蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)制冷劑充注量對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)庫。(4)通過主元分析和相關(guān)性分析,確定了系統(tǒng)制冷劑充注量的表征參數(shù);在此基礎(chǔ)上,分別基于物理模型和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種手段,進(jìn)行機(jī)載蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)制冷劑充注量監(jiān)測(cè)模型(VRC)的建立和逐步修正;通過對(duì)建成的4個(gè)VRC模型的監(jiān)測(cè)性能對(duì)比,確定了其中最優(yōu)的VRC-PCA-BP模型,并對(duì)其內(nèi)插性能檢驗(yàn),預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠度較高。本研究總體為機(jī)載準(zhǔn)雙級(jí)蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供了技術(shù)儲(chǔ)備,為制冷劑充注量、補(bǔ)氣量的匹配及尋優(yōu)提供有效方法,為制冷劑充注量的影響特性提供理論依據(jù),為機(jī)載準(zhǔn)雙級(jí)蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)的仿真研究提供有利參考,為系統(tǒng)制冷劑充注量監(jiān)測(cè)和故障診斷提供了高效的手段,并為系統(tǒng)的控制優(yōu)化和智能化發(fā)展打下了良好基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V245.343;TB64
【圖文】：

圖 1. 1 綜合閉式環(huán)控系統(tǒng)（ICECS 系統(tǒng)）圖 1. 2 F-22 綜合環(huán)境控制/熱管理系統(tǒng)(ECS/TMS)采用的環(huán)境控制/熱管理(ECS/TMS)系統(tǒng)，是一種一體化的綜合現(xiàn)在，系統(tǒng)主要由 7 個(gè)子循環(huán)：冷 PAO 循環(huán)、空氣循環(huán)制冷系O 循環(huán)、燃油/滑油循環(huán)和液壓系統(tǒng)組成，這 7 個(gè)子循環(huán)通過多

圖 1. 2 F-22 綜合環(huán)境控制/熱管理系統(tǒng)(ECS/TMS)機(jī)采用的環(huán)境控制/熱管理(ECS/TMS)系統(tǒng)，是一種一體化的綜合現(xiàn)在，系統(tǒng)主要由 7 個(gè)子循環(huán)：冷 PAO 循環(huán)、空氣循環(huán)制冷系O 循環(huán)、燃油/滑油循環(huán)和液壓系統(tǒng)組成，這 7 個(gè)子循環(huán)通過多制和熱管理兩個(gè)系統(tǒng)完全集成起來，ECS/TMS 系統(tǒng)原理如圖 發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)是電動(dòng)變速 VCS 系統(tǒng)，R134a 作為制冷劑工質(zhì)于 1；壓縮機(jī)使用了 270V 高電壓高速變速永磁體無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)區(qū)間較大時(shí)也能保持較高的工作效率。F-22 的 VCS 系統(tǒng)與傳統(tǒng)統(tǒng)相比，體積和重量有了 60%的縮小，壓縮機(jī)頻率有了 300%的

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本文編號(hào)：2730217