本文對飛機(jī)座艙熱載荷試驗(yàn)系統(tǒng)中的太陽輻射模擬器進(jìn)行了設(shè)計研究,該裝置利用人工光源模擬太陽光輻照特性,主要由光學(xué)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)三部分組成。首先對光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計,選取長弧氙燈作為光源,并為光源設(shè)計了反光罩等組件。計算了飛機(jī)在座艙熱載荷設(shè)計點(diǎn)時太陽光在座艙蓋表面產(chǎn)生的輻照度分布,根據(jù)該輻照度分布和座艙蓋幾何特征研究了輻射燈的空間排布。使用Lighttools軟件模擬了太陽輻射模擬器的發(fā)光特性,根據(jù)模擬結(jié)果對空間燈陣進(jìn)行了優(yōu)化。針對輻射燈運(yùn)行時的散熱需求,完成了風(fēng)冷系統(tǒng)的設(shè)計,并計算驗(yàn)證了系統(tǒng)末端流量分配的均勻性;同時提出了水冷系統(tǒng)的設(shè)計方案,并與風(fēng)冷系統(tǒng)進(jìn)行對比。分析了整個太陽輻射模擬器的功能要求,確定了控制系統(tǒng)的設(shè)計方案,完成了輻射燈控制箱的功能設(shè)計。為了保證太陽輻射模擬器能順利地應(yīng)用于座艙熱載荷試驗(yàn)系統(tǒng),對組裝后的系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試,對冷卻系統(tǒng)末端的流量分配進(jìn)行了測試和改進(jìn)。結(jié)合座艙蓋表面的輻照度分布,對輻射燈的安裝角度和位置進(jìn)行了調(diào)試,測試了太陽輻射模擬器工作時的輻照不穩(wěn)定度。本文針對特定機(jī)型座艙熱載荷試驗(yàn)系統(tǒng)完成了太陽輻射模擬器的設(shè)計研究,并開展了相關(guān)測試,證明其能安全可靠地工作。研究結(jié)果對于座艙熱載荷試驗(yàn)系統(tǒng)中太陽輻射模擬器的設(shè)計具有應(yīng)用價值。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V216.8
【部分圖文】：

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文積準(zhǔn)直型太陽模擬器，有效輻照面的直徑達(dá) 1.1 m，輻照度達(dá) 1.3 個太提高用于光伏電池檢測的太陽模擬器的性能，研究了光學(xué)系統(tǒng)的輻照對光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)排布進(jìn)行改進(jìn)，并重新設(shè)計了控制線路，最終較大地能。孫健剛等[31]設(shè)計了一種同軸準(zhǔn)直型 LED 太陽模擬器，并使用 Tra，分析了光學(xué)系統(tǒng)的特性。綜上所述，我國已具備自主研制特定功能的輻射模擬技術(shù)基礎(chǔ)輻射理論簡介整個太陽系的中心天體，表面溫度約為 5500 ℃，核心處溫度高達(dá) 1500 億個大氣壓。在高溫高壓下，太陽內(nèi)部隨時進(jìn)行著熱核反應(yīng)，并不斷地波，也就是太陽輻射，它是地球表層能量的主要來源，為地球上水循環(huán)提供動力[32]。

座艙熱載荷太陽輻射模擬器設(shè)計研究2.5 μm 的太陽輻射，使其無法到達(dá)地面。圖 1.1 所光譜分布情況[33]。太陽輻射的實(shí)測結(jié)果顯示，當(dāng)?shù)厍蛭挥谌盏仄骄幻娣e所接收到的太陽輻射能是 1353 W/m2，稱置或是所處時間的影響。至于某地區(qū)在大氣層外算：coscI fs 軌道非圓形而作的修正，取值 0.97 至 1.03； 為天上法線的夾角。

文研究的太陽輻射模擬器應(yīng)用于飛機(jī)座艙熱載荷試驗(yàn)中，模擬太陽對座艙產(chǎn)荷，因此設(shè)計的光學(xué)系統(tǒng)對真實(shí)太陽的模擬性要強(qiáng)。本章對太陽輻射模擬器計，主要包括光源選型、反光罩等組件設(shè)計、空間燈陣排布、支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計，使用 Lighttools 軟件對光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。最終設(shè)計完成的光學(xué)系統(tǒng)座艙段的輻照度分布。學(xué)系統(tǒng)總體設(shè)計及工作原理艙熱載荷試驗(yàn)中，利用太陽輻射模擬器為座艙提供真實(shí)的太陽輻照環(huán)境，以載荷。座艙蓋是飛機(jī)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件之一，圖 2.1 所示為某型教練機(jī)座艙蓋兩部分）。當(dāng)太陽光照射到飛機(jī)座艙蓋表面時，一部分由座艙蓋表面吸收，一內(nèi)，還有一部分被反射回大氣環(huán)境中。本文以該座艙蓋為試驗(yàn)件，為其設(shè)計光學(xué)系統(tǒng)是太陽輻射模擬器的重要組成部分，直接決定了模擬器的性能，通有關(guān)光學(xué)組件以及輔助設(shè)備等。光學(xué)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能主要有 3 點(diǎn)：(1) 模(2) 模擬真實(shí)太陽在座艙蓋表面產(chǎn)生的輻照度分布；(3) 能量輸出穩(wěn)定，即滿。
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本文編號：2884099