MECS SB101 高空模拟试验台的控制系统

一、核心功能与应用场景

1. 系统级控制SB101 控制器作为高空台的 “神经中枢”，负责协调供气系统、抽气系统、试验舱环境调节等关键子系统的运行。例如，它需要精确控制供气温度（-70℃至 500℃）、压力（最高 4.5 个大气压）和流量（最大 350 千克 / 秒），以模拟 25 公里高空、马赫数 2.5 的飞行条件。同时，通过闭环反馈机制确保发动机在极端环境下的稳定性和安全性。
2. 多物理场协同控制控制器需整合压力、温度、湿度、振动等数百个传感器数据，实现对发动机推力、油耗、转速等核心参数的实时监测与调节。例如，在模拟高空缺氧环境时，控制器需动态调整燃油喷射量和进气配比，以验证发动机的燃烧效率和抗畸变能力。
3. 试验流程自动化支持从试验准备到数据采集的全流程自动化，包括发动机启动 / 停车逻辑、应急保护机制（如超温 / 超压自动停机）以及试验数据的存储与分析。其控制精度直接影响试验结果的可靠性，例如推力测量误差需控制在 ±1% 以内。

二、技术特点与硬件架构

1. 高可靠性设计采用冗余控制模块和容错算法，确保在极端环境（如高温、高压、强电磁干扰）下的连续运行。例如，控制器的关键部件（如 CPU、通信模块）具备热备份功能，故障切换时间小于 10 毫秒。
2. 实时数据处理能力搭载高性能处理器和专用 FPGA 芯片，可实现微秒级的数据采样与控制响应。例如，在发动机瞬态工况（如快速加减速）下，控制器需在数十微秒内调整阀门开度以维持设定参数。
3. 多协议通信接口支持多种工业通信协议（如 CANopen、Modbus、EtherCAT），可与数据采集系统、传感器网络、上位机监控软件无缝集成。例如，通过 OPC UA 接口将实时数据上传至中央服务器，供工程师远程监控和分析。

三、研发背景与行业意义

1. 填补国内技术空白SB101 高空台的建成标志着我国成为全球第五个具备大型连续式气源高空模拟试验能力的国家。其控制器技术突破了国外长期垄断，例如俄罗斯中央航空发动机研究院（CIAM）曾参与早期技术合作，但核心控制算法完全由国内团队自主研发。
2. 支撑型号研制该控制器已成功应用于多款国产航空发动机（如涡喷 - 13、涡扇 - 10）的高空性能试验，为发动机设计优化提供了关键数据。例如，通过模拟进气畸变试验，帮助解决了某型发动机在复杂气流条件下的喘振问题。
3. 推动技术升级随着 2 号高空舱的扩建（投资近 2 亿元），SB101 控制器将进一步支持高推重比涡扇发动机、组合动力系统等前沿领域的试验需求。未来，其控制算法将向智能化方向发展，例如引入机器学习模型预测发动机退化趋势。

4. 

四、技术文档与资源获取

1. 行业会议与论文

   中国航空学会、燃气涡轮研究院等机构会在学术会议（如中国航空发动机大会）上发布部分试验技术成果。

2. 技术标准与规范

   参考 GJB 721《航空发动机试车台校准规范》、GJB 241《航空涡轮喷气和涡轮风扇发动机通用规范》等国军标，了解试验控制的基本要求。

3. 合作与交流

   国内航空发动机研制单位（如黎明航空发动机公司、沈阳发动机设计研究所）可通过项目合作获取部分技术资料。

• SB101

• MSMO42AJA

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• XP-3160

• SENSORIUM-10

• 22110423

• S8VS-09024A

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