地面結(jié)冰條件模擬系統(tǒng)中過冷水滴的形成和檢測方法以及目標(biāo)模擬裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于地面結(jié)冰條件模擬系統(tǒng)中的過冷水滴形成及檢驗(yàn)的方法，過冷水滴由噴霧裝置所噴射出的水霧所形成，包括如下步驟：初定噴霧裝置的供水溫度和供氣溫度，啟動噴霧裝置以噴射水霧；待噴霧裝置的工作穩(wěn)定后，在試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置和/或距離試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置附近放置地面目標(biāo)模擬裝置，地面目標(biāo)模擬裝置包括至少一個模擬標(biāo)板,模擬標(biāo)板包括面對水霧的測試表面；根據(jù)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置處和/或附近的地面目標(biāo)模擬標(biāo)板的測試表面上沉積的水霧的結(jié)冰狀態(tài)，調(diào)節(jié)供氣溫度和/或供水溫度，使得目標(biāo)模擬標(biāo)板處的水霧的水滴正好達(dá)到試驗(yàn)要求的過冷水滴狀態(tài)。本發(fā)明還提供過冷水滴形成的方法中使用的過冷水滴的測試方法和測試方法中使用的地面目標(biāo)模擬裝置。
【專利說明】地面結(jié)冰條件模擬系統(tǒng)中過冷水滴的形成和檢測方法以及目標(biāo)模擬裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種地面結(jié)冰條件模擬設(shè)備的過冷水滴形成及檢驗(yàn)技術(shù)，特別地，涉及一種地面較低環(huán)境溫度下，采用供水溫度及供氣溫度可調(diào)的霧化噴嘴形成過冷水滴以模擬一定冷天環(huán)境溫度條件下的地面結(jié)冰氣象條件。
【背景技術(shù)】
[0002]飛機(jī)設(shè)計(jì)研制的全過程一般包括預(yù)發(fā)展、工程發(fā)展、詳細(xì)設(shè)計(jì)、全面試制、適航取證等五個階段。適航取證后，意味著飛機(jī)的安全性設(shè)計(jì)被認(rèn)可，也就獲得了“準(zhǔn)生證”。拿到此證后，飛機(jī)便可以進(jìn)入批量生產(chǎn)的實(shí)質(zhì)階段。
[0003]《中國民用航空規(guī)章》第25部(CCAR— 25)適航條款針對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道防冰提出必須進(jìn)行地面模擬結(jié)冰條件下試驗(yàn)以驗(yàn)證其防冰性能，具體條款內(nèi)容如下:CCAR25.1093 (b)
(2):每臺渦輪發(fā)動機(jī)必須在溫度-1?_9°C (15?30° *F)、液態(tài)水含量不小于0.3g/m3、水呈水滴狀態(tài)(其平均有效直徑不小于20微米)的大氣條件下，進(jìn)行地面慢車運(yùn)轉(zhuǎn)30分鐘，此時可供發(fā)動機(jī)防冰用的引氣處于其臨界狀態(tài)，而無不利影響，隨后發(fā)動機(jī)以起飛功率(推力)作短暫運(yùn)轉(zhuǎn)。在上述30分鐘慢車運(yùn)轉(zhuǎn)期間，發(fā)動機(jī)可以按適航當(dāng)局可接受的方式間歇地加大轉(zhuǎn)速到中等功率(推力)。針對上述要求，地面結(jié)冰模擬設(shè)備運(yùn)行時，如何保證設(shè)備產(chǎn)生滿足要求的過冷水滴顯得更為關(guān)鍵。
[0004]自然條件下的結(jié)冰條件不能滿足上述試驗(yàn)要求，為此，航天航空領(lǐng)域采用室內(nèi)風(fēng)洞試驗(yàn)來解決自然條件下的結(jié)冰條件的缺陷。簡單地講，就是依據(jù)運(yùn)動的相對性原理，將飛行器的模型或?qū)嵨锕潭ㄔ诘孛嫒斯きh(huán)境中，人為制造氣流流過，以此模擬空中各種復(fù)雜的飛行狀態(tài)，獲取試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在室內(nèi)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中，各種參數(shù)都可以根據(jù)試驗(yàn)要求進(jìn)行控制，以到達(dá)試驗(yàn)要求。
[0005]這種風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室可以有效解決尋找自然結(jié)冰條件所帶來的周期進(jìn)度長，自然結(jié)冰條件不完全與試驗(yàn)要求匹配的問題。但室內(nèi)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室的造價(jià)昂貴。
[0006]為此，航天航空領(lǐng)域的科研人員對自然條件接近試驗(yàn)要求的場地進(jìn)行改造，以人工模擬結(jié)冰環(huán)境，這樣既可以有效解決尋找自然結(jié)冰條件所帶來的周期進(jìn)度長的問題，又解決了利用室內(nèi)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)的費(fèi)用上的高成本的問題。例如，公布號為CN102582843A的發(fā)明名稱為“地面結(jié)冰條件模擬系統(tǒng)”的中國專利申請，是自然環(huán)境人工模擬結(jié)冰條件的一個例子。
[0007]但這種利用室外自然環(huán)境進(jìn)行人工模擬結(jié)冰條件時，有些因素難以控制，從而導(dǎo)致試驗(yàn)的參數(shù)不穩(wěn)定。為此，對于過冷水滴的狀態(tài)很難精確控制，尤其是無法檢驗(yàn)所形成的過冷水滴是否符合試驗(yàn)要求，最終影響試驗(yàn)結(jié)果。例如，在該專利申請公開中，只提到“測控裝置中可設(shè)置有結(jié)冰條件測試器，用以隨時讀取測試環(huán)境中的結(jié)冰參數(shù)，這對順利準(zhǔn)確地進(jìn)行地面結(jié)冰條件模擬試驗(yàn)來說大有裨益”。但該文中的“隨時讀取測試環(huán)境中的結(jié)冰參數(shù)”并不能保證噴霧裝置噴射出的水霧在目標(biāo)位置處能夠產(chǎn)生符合測試要求的過冷水滴。[0008]因此，為了能夠在符合試驗(yàn)要求的地面模擬結(jié)冰條件下進(jìn)行試驗(yàn)，以驗(yàn)證發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道唇口的防冰性能，必須嚴(yán)格控制試驗(yàn)環(huán)境中的霧化噴嘴所噴射的水霧符合要求的過冷水滴。霧化噴嘴的供水溫度和供氣溫度會影響水滴的過冷狀態(tài)。為此，如何調(diào)節(jié)霧化噴嘴的供水溫度和供氣溫度，從而產(chǎn)生滿足要求的過冷水滴，成為問題的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，為了提供符合試驗(yàn)要求的過冷水滴，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于地面結(jié)冰條件模擬系統(tǒng)中的過冷水滴形成的方法，所述過冷水滴由噴霧裝置所噴射出的水霧所形成，所述方法包括如下步驟:
[0010]初定噴霧裝置的供水溫度和供氣溫度，啟動噴霧裝置以沿噴射方向噴射水霧；待噴霧裝置的工作穩(wěn)定后，在試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置和/或距離試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置附近放置地面目標(biāo)模擬裝置，所述地面目標(biāo)模擬裝置包括至少一個模擬標(biāo)板，所述模擬標(biāo)板包括面對沿噴射方向噴射的水霧的測試表面；根據(jù)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置處和/或附近的地面目標(biāo)模擬標(biāo)板的測試表面上沉積的水霧的結(jié)冰狀態(tài)，調(diào)節(jié)供氣溫度和/或供水溫度，使得目標(biāo)模擬標(biāo)板處的水霧的水滴正好達(dá)到試驗(yàn)要求的過冷水滴狀態(tài)。
[0011]根據(jù)上述的過冷水滴形成的方法，所述至少一個模擬標(biāo)板包括至少三個模擬標(biāo)板，這些模擬標(biāo)板呈平面狀態(tài)，其一側(cè)是所述測試表面，所述至少三個模擬標(biāo)板沿水霧噴射方向間隔開并縱向地設(shè)置，同時，沿垂直于所述噴射方向的方向橫向地至少部分錯開。
[0012]根據(jù)上述的過冷水滴形成的方法，所述模擬標(biāo)板的所述測試表明呈深顏色，使沉積在所述模擬標(biāo)板的測試表明上的水霧的顏色呈現(xiàn)反差。
[0013]根據(jù)上述的過冷水滴形成的方法，所述至少三個模擬標(biāo)板沿水霧噴射方向以約Im左右的間隔縱向地設(shè)置，并沿垂直于所述噴射方向的方向橫向地至少完全錯開。
[0014]根據(jù)上述的過冷水滴形成的方法，將地面目標(biāo)模擬標(biāo)板按照要求放置好以后，約3分鐘后，觀察模擬標(biāo)板的測試表面的結(jié)冰狀態(tài)，所述結(jié)冰狀態(tài)包括如下狀態(tài)中的任何一個:
[0015]當(dāng)水霧朝模擬標(biāo)板的測試表面上噴射時，測試表面上呈現(xiàn)透明狀的溢流冰時，表明水滴溫度高于試驗(yàn)要求的溫度而較高；
[0016]當(dāng)水霧朝模擬標(biāo)板的測試表面上噴射時，水滴在沉積在測試表面上之前已經(jīng)形成凍結(jié)而形成冰晶，使得所述冰晶不能凍結(jié)在測試表面上而落至地面，表明水滴溫度低于試驗(yàn)要求的溫度而偏低；
[0017]當(dāng)水霧朝模擬標(biāo)板的測試表面上噴射時，水滴撞擊至模擬標(biāo)板的測試表面上會迅速發(fā)生凍結(jié)，此時結(jié)冰為針刺狀，呈乳白色，表明水滴溫度符合試驗(yàn)要求的溫度而合適。
[0018]根據(jù)上述的過冷水滴形成的方法，當(dāng)模擬標(biāo)板測試表面上的結(jié)冰狀態(tài)表明水霧溫度較高時，先將測試表面上的結(jié)冰處理干凈，隨后根據(jù)溢流冰形態(tài)微下調(diào)供氣溫度和/或供水溫度至該測試表面結(jié)冰呈針刺狀乳白色冰為止；當(dāng)模擬標(biāo)板測試表面上的結(jié)冰狀態(tài)表明水霧溫度較低時，先將測試表面上的結(jié)冰處理干凈，根據(jù)該模擬標(biāo)板測試表面的結(jié)冰情況，微上調(diào)供氣溫度和/或供水溫度至待測試表面結(jié)冰呈針刺狀乳白色冰為止。
[0019]根據(jù)上述的過冷水滴形成的方法，當(dāng)被觀測的模擬標(biāo)板測試表面上的結(jié)冰狀態(tài)表明水霧溫度較高時，還應(yīng)根據(jù)被觀測的模擬標(biāo)板的上游和/或下游模擬標(biāo)板測試表面上的結(jié)冰狀態(tài)來微下調(diào)供氣溫度和/或供水溫度至被觀測的測試表面結(jié)冰呈針刺狀乳白色冰為止；當(dāng)被觀測的模擬標(biāo)板測試表面上的結(jié)冰狀態(tài)表明水霧溫度較低時，還應(yīng)根據(jù)被觀測的模擬標(biāo)板的上游和/或下游模擬標(biāo)板測試表面上的結(jié)冰狀態(tài)來微上調(diào)供氣溫度和/或供水溫度被觀測的測試表面結(jié)冰呈針刺狀乳白色冰為止。
[0020]根據(jù)上述的過冷水滴形成的方法，還包括如下步驟:
[0021]將試驗(yàn)件放置在目標(biāo)位置處，噴霧裝置繼續(xù)噴射水霧，開始進(jìn)行結(jié)冰條件下的試驗(yàn)。
[0022]根據(jù)本發(fā)明另一個方面，提供一種用于地面結(jié)冰條件模擬系統(tǒng)中所形成的過冷水滴的檢測方法，在該模擬系統(tǒng)中，噴霧裝置噴射水霧以形成所述過冷水滴，所述方法包括如下步驟:
[0023]在試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置和/或距離試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置附近放置地面目標(biāo)模擬裝置，所述地面目標(biāo)模擬裝置包括至少一個模擬標(biāo)板，所述模擬標(biāo)板包括面對沿噴射方向噴射的水霧的測試表面；根據(jù)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置處和/或附近的地面目標(biāo)模擬標(biāo)板的測試表面上沉積的水霧的結(jié)冰狀態(tài)，判斷目標(biāo)模擬標(biāo)板處的水霧的水滴是否正好達(dá)到試驗(yàn)要求的過冷水滴狀態(tài)。
[0024]根據(jù)上述的過冷水滴的檢測方法，所述至少一個模擬標(biāo)板包括至少三個模擬標(biāo)板，這些模擬標(biāo)板呈平面狀態(tài)，其一側(cè)是所述測試表面，所述至少三個模擬標(biāo)板沿水霧噴射方向間隔開并縱向地設(shè)置，同時，沿垂直于所述噴射方向的方向橫向地至少部分錯開。
[0025]根據(jù)上述的過冷水滴的檢測方法，所述模擬標(biāo)板的測試表明呈深顏色，使沉積在所述模擬標(biāo)板的測試表明上的水霧的顏色呈現(xiàn)反差。
[0026]根據(jù)上述的過冷水滴的檢測方法，所述至少三個模擬標(biāo)板沿水霧噴射方向以約Im左右的間隔縱向地設(shè)置，并沿垂直于所述噴射方向的方向橫向地至少完全錯開。
[0027]根據(jù)上述的過冷水滴的檢測方法，將地面目標(biāo)模擬標(biāo)板按照要求放置好以后，約3分鐘后，觀察模擬標(biāo)板的測試表面的結(jié)冰狀態(tài)，所述結(jié)冰狀態(tài)包括如下狀態(tài)中的任何一個:
[0028]當(dāng)水霧朝模擬標(biāo)板的測試表面上噴射時，測試表面上呈現(xiàn)透明狀的溢流冰時，表明水滴溫度高于試驗(yàn)要求的溫度而較高；
[0029]當(dāng)水霧朝模擬標(biāo)板的測試表面上噴射時，水滴在沉積在測試表面上之前已經(jīng)形成凍結(jié)而形成冰晶，使得所述冰晶不能凍結(jié)在測試表面上而落至地面，表明水滴溫度低于試驗(yàn)要求的溫度而偏低；
[0030]當(dāng)水霧朝模擬標(biāo)板的測試表面上噴射時，水滴撞擊至模擬標(biāo)板的測試表面上會迅速發(fā)生凍結(jié)，此時結(jié)冰為針刺狀，呈乳白色，表明水滴溫度符合試驗(yàn)要求的溫度而合適。
[0031]根據(jù)上述的過冷水滴的檢測方法，當(dāng)模擬標(biāo)板測試表面上的結(jié)冰狀態(tài)表明水霧溫度較高時，先將測試表面上的結(jié)冰處理干凈，待進(jìn)一步測試水霧。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種在過冷水滴形成的方法和在過冷水滴的檢測方法中使用的測試過冷水滴的地面目標(biāo)模擬裝置，所述地面目標(biāo)模擬裝置包括至少一個模擬標(biāo)板，所述模擬標(biāo)板呈平面狀態(tài)并包括面對沿噴射方向噴射的水霧的測試表面。
[0033]根據(jù)上述的地面目標(biāo)模擬裝置，所述至少一個模擬標(biāo)板包括至少三個模擬標(biāo)板，所述模擬標(biāo)板沿水霧噴射方向間隔開并縱向地設(shè)置，同時，沿垂直于所述噴射方向的方向橫向地至少部分錯開。[0034]根據(jù)上述的地面目標(biāo)模擬裝置，所述至少三個模擬標(biāo)板沿水霧噴射方向以約Im左右的間隔縱向地設(shè)置，并沿垂直于所述噴射方向的方向橫向地至少完全錯開。
[0035]根據(jù)上述的地面目標(biāo)模擬裝置，所述模擬標(biāo)板的測試表明呈深顏色，使沉積在所述模擬標(biāo)板的測試表明上的水霧的顏色呈現(xiàn)反差。
[0036]本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):通過采用本發(fā)明的用于地面結(jié)冰條件模擬系統(tǒng)中的過冷水滴形成的方法、用于地面結(jié)冰條件模擬系統(tǒng)中所形成的過冷水滴的檢測方法、和在過冷水滴形成的方法和在過冷水滴的檢測方法中使用的測試過冷水滴的地面目標(biāo)模擬裝置，盡管在地面模擬結(jié)冰條件下進(jìn)行試驗(yàn)，也能滿足試驗(yàn)要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1示出了本發(fā)明的結(jié)冰模擬設(shè)備中的過冷水滴形成和用于測試噴霧裝置噴射到試驗(yàn)環(huán)境中的水滴是否符合試驗(yàn)要求的一個具體實(shí)施系統(tǒng)的俯視圖；
[0038]圖2是圖1所示實(shí)施系統(tǒng)的立體圖，
[0039]圖3示出的是用于圖1實(shí)施系統(tǒng)的噴霧系統(tǒng)控制原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]如圖1所示，在一個地面模擬結(jié)冰條件下的試驗(yàn)環(huán)境中，提供一形成水霧的噴霧裝置10，該噴霧裝置10包括多個噴霧耙101，該噴霧耙101沿噴射方向A噴射出水滴狀的水霧13。在試驗(yàn)件(在該試驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行試驗(yàn)的設(shè)備，例如飛機(jī)發(fā)動機(jī))放置目標(biāo)位置處，或附近，設(shè)置地面目標(biāo)模擬裝置20，該地面目標(biāo)模擬裝置20包括多個模擬標(biāo)板，在該實(shí)施例中包括三個模擬標(biāo)板20a，20b, 20c。
[0041]如圖1所示，箭頭方向?yàn)閲婌F耙101噴射噴霧氣流方向A (即縱向)，圖中左側(cè)為產(chǎn)生水霧的噴霧耙101，右側(cè)為地面目標(biāo)模擬裝置20的各個標(biāo)板20a，20b，20c，為了在較低環(huán)境溫度下使標(biāo)板20a，20b, 20c上結(jié)冰狀態(tài)能夠清晰辨識，將標(biāo)板20a，20b, 20c的迎風(fēng)面，即對著圖中箭頭的面涂為深色，較佳的是黑色。圖中的三塊標(biāo)板20a，20b，20c呈平板狀，平板狀沿垂直于噴霧氣流方向A，即Y方向，延伸，這些標(biāo)板20a，20b，20c沿噴霧氣流方向A縱向地，即X方向，間隔放置，彼此平行，同時沿垂直于噴霧氣流方向A的方向(即橫向Y)彼此錯開，較佳的是完全錯開，使得沿噴霧氣流方向A能夠看見所述三個目標(biāo)模擬標(biāo)板20a，20b和20c的每一個的對著水霧的一面的測試表面(即水霧沉積面)，使噴霧耙101噴射出的水霧13能夠沉積在放置于縱向不同位置的三個目標(biāo)模擬標(biāo)板20a，20b和20c的水霧沉積面上。根據(jù)需要，目標(biāo)模擬標(biāo)板的數(shù)量可以少于三個或多于三個，彼此在Y方向上不僅錯開和可以間隔地設(shè)置。
[0042]該試驗(yàn)的步驟總的如下:
[0043]I)初定噴霧裝置10的供水溫度和供氣溫度，啟動噴霧裝置10 ；
[0044]2)待噴霧裝置10的工作相對穩(wěn)定后，在試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置和/或距離試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置附件以約Im左右的間隔縱向地放置地面目標(biāo)模擬標(biāo)板20a，20b, 20c ；
[0045]3)根據(jù)目標(biāo)處和/或附近的地面目標(biāo)模擬標(biāo)板20a，20b，20c的水霧沉積面上的結(jié)冰狀態(tài)，微調(diào)供氣溫度和/或供水溫度，使得目標(biāo)模擬標(biāo)板處的水滴正好達(dá)到試驗(yàn)要求的過冷水滴狀態(tài)；[0046]4)將試驗(yàn)件放置在目標(biāo)位置處開始進(jìn)行結(jié)冰條件下的試驗(yàn)。
[0047]下面根據(jù)圖1所示詳細(xì)描述該試驗(yàn)的過程。
[0048]I)開啟噴霧裝置10
[0049]按照試驗(yàn)要求，將供氣溫度和供水溫度調(diào)整至初始值之后，開啟地面噴霧裝置10，使噴霧耙101噴射水霧13。
[0050]2)在試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置和/或距離試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置附近設(shè)置目標(biāo)模擬裝置20
[0051]待噴霧裝置10的工作相對穩(wěn)定后，根據(jù)目標(biāo)試驗(yàn)件的位置，在目標(biāo)試驗(yàn)件位置和/或附近，放置至少一個目標(biāo)模擬標(biāo)板，較佳地，以約Im左右的間隔縱向地?cái)[放三個目標(biāo)模擬標(biāo)板20a，20b, 20c,這些目標(biāo)模擬標(biāo)板的擺放使得它們在縱向X彼此間隔開，橫向Y彼此錯開，互不干擾，從而在縱向和橫向都沒有交疊部分。
[0052]3)根據(jù)模擬標(biāo)板結(jié)冰狀態(tài)調(diào)整供氣溫度及供水溫度。
[0053]將地面目標(biāo)模擬標(biāo)板20a，20b, 20c按照上述要求放置好，約3分鐘后，觀察模擬標(biāo)板20a, 20b, 20c迎風(fēng)表面21a, 21b, 21c的結(jié)冰狀態(tài)。
[0054]對于不同溫度的過冷水滴，模擬標(biāo)板20a, 20b, 20c的測試表面21a, 21b, 21c會出現(xiàn)以下三種結(jié)冰狀態(tài)之一:
[0055]a)當(dāng)水滴溫度較高時，即高于試驗(yàn)要求，水霧中的水滴撞擊在模擬標(biāo)板測試表面21a, 21b, 21c (即水霧沉積表面)上后會發(fā)生下流，隨后由于環(huán)境溫度作用水滴下流過程中發(fā)生凍結(jié)，此成為溢流冰，且此冰一般呈透明狀；
[0056]b)當(dāng)水滴溫度偏低時，即低于試驗(yàn)要求，水霧13中的水滴在撞擊在模擬標(biāo)板測試表面21a，21b，21c之前的運(yùn)動過程中就發(fā)生凍結(jié)而形成冰晶，從而在遇到模擬標(biāo)板測試表面21a，21b，21c后不能凍結(jié)在測試表面，以致落至地面；
[0057]c)當(dāng)水滴溫度合適時，即符合試驗(yàn)要求，水霧中的水滴在撞擊在模擬標(biāo)板測試表面21a，21b，21c之前的運(yùn)動過程水滴溫度逐漸降低，在到達(dá)目標(biāo)位置(即目標(biāo)模擬標(biāo)板所在的位置)時正好達(dá)到滿足要求的過冷水滴，此時過冷水滴撞擊至模擬標(biāo)板測試表面21a，21b，21c而迅速發(fā)生凍結(jié)，此時結(jié)冰為針刺狀，呈乳白色。
[0058]根據(jù)以上描述的結(jié)冰機(jī)理，通過判斷目標(biāo)位置處模擬標(biāo)板測試表面的結(jié)冰狀態(tài)就可以知道水霧中的水滴的過冷狀態(tài)，從而調(diào)整噴霧裝置10的供氣溫度及/或供水溫度，溫度變化值通過溫度變送器104顯示，噴霧裝置10的原理圖一個實(shí)施例如圖3所示，其中包括:多個噴霧耙101，不銹鋼電磁閥102，噴霧系統(tǒng)供氣管103，溫度變送器104，壓力變送器105，不銹鋼壓力表106，空氣過濾器107，截止閥108，排氣管109，噴霧系統(tǒng)給水管110，回水管111，噴霧系統(tǒng)排水管112，氣源113，水源114。
[0059]在測試過程中，要注意如下方面。
[0060](I)若目標(biāo)模擬標(biāo)板20a，20b，20c的測試表面21a，21b，21c的結(jié)冰呈透明狀溢流冰，則說明噴霧耙101產(chǎn)生的水霧溫度較高，致使在一定較低環(huán)境溫度下，在水滴到達(dá)目標(biāo)位置時不能形成滿足要求的過冷水滴，此時需先將測試表面21a，21b，21c的結(jié)冰處理干凈，隨后根據(jù)溢流冰形態(tài)微下調(diào)供氣溫度或供水溫度，微調(diào)原則上不能使供水及供氣壓力產(chǎn)生較大變化，待測試表面21a，21b，21c結(jié)冰呈針刺狀乳白色冰為止。
[0061](2)若測試表面21a，21b，21c產(chǎn)生明顯結(jié)冰，且有冰晶落至地面，說明噴霧耙101產(chǎn)生的水霧13在未到達(dá)目標(biāo)位置處前已發(fā)生凍結(jié)，此時需先將測試表面21a，21b, 21c的結(jié)冰處理干凈，根據(jù)目標(biāo)位置上游模擬標(biāo)板測試表面的結(jié)冰情況，微上調(diào)供氣溫度和/或供水溫度，微調(diào)原則上不能使供水及供氣壓力產(chǎn)生較大變化，待測試表面結(jié)冰呈針刺狀乳白色冰為止。
[0062]4)將目標(biāo)試驗(yàn)件放置要求位置處開始進(jìn)行試驗(yàn)
[0063]通過上述步驟3)的方法，在確定目標(biāo)位置處的水滴達(dá)到滿足要求的過冷水滴后，移除地面目標(biāo)模擬標(biāo)板20a，20b，20c，將目標(biāo)試驗(yàn)件(圖中未示出)放置在調(diào)整好的目標(biāo)位置處，開始對試驗(yàn)件進(jìn)行地面模擬結(jié)冰試驗(yàn)。
[0064]通過本發(fā)明中提出的方法，可以形成一種用于地面模擬結(jié)冰設(shè)備且滿足要求的過冷水滴，進(jìn)而滿足目標(biāo)試驗(yàn)件所需求的結(jié)冰條件，該方法操作簡單易實(shí)施。采用該種方法既能夠形成過冷水滴，又能夠可以控制且能夠檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置處過冷水滴的狀態(tài)，為模擬地面結(jié)冰氣象條件提供保障。
[0065]因此，本發(fā)明中采用不斷調(diào)整噴霧裝置的供氣溫度及供水溫度從而產(chǎn)生滿足要求的過冷水滴，同時在被試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)距離或附近采用地面模擬假定標(biāo)板來驗(yàn)證不同位置處水滴的狀態(tài)，通過不斷調(diào)整噴霧裝置的噴嘴的供水溫度及供氣溫度，使得試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置處水滴達(dá)到滿足要求的過冷水滴，為地面條件下結(jié)冰模擬試驗(yàn)提供保障。
[0066]上述示例性的實(shí)施例示出了解決本發(fā)明要解決的技術(shù)問題的技術(shù)方案中的一個實(shí)施例。在該實(shí)施例的示例下，其它符合本發(fā)明原理的等效和類似的手段都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍中。本發(fā)明的發(fā)明原理是，使噴霧裝置噴射水霧，用模擬標(biāo)板測試水霧所形成的水滴的狀態(tài)，根據(jù)沉積在模擬標(biāo)板的測試表面上的過冷水滴的狀態(tài)，控制噴霧裝置的參數(shù)，以使過冷水滴滿足測試要求。
【權(quán)利要求】
1.一種用于地面結(jié)冰條件模擬系統(tǒng)中的過冷水滴形成的方法，所述過冷水滴由噴霧裝置所噴射出的水霧(13)所形成，所述方法包括如下步驟:1)初定噴霧裝置(10)的供水溫度和供氣溫度，啟動噴霧裝置(10)以沿噴射方向(A)噴射水霧(13)；2)待噴霧裝置(10)的工作穩(wěn)定后，在試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置和/或距離試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置附近放置地面目標(biāo)模擬裝置(20 )，所述地面目標(biāo)模擬裝置(20 )包括至少一個模擬標(biāo)板(20a, 20b，20c),所述模擬標(biāo)板(20a，20b，20c)包括面對沿噴射方向(A)噴射的水霧(13)的測試表面(21a,21b,21c)；3)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置處和/或附近的地面目標(biāo)模擬標(biāo)板(20a，20b，20c)的測試表面(21a，21b，21c)上沉積的水霧(13)的結(jié)冰狀態(tài)，調(diào)節(jié)供氣溫度和/或供水溫度，使得目標(biāo)模擬標(biāo)板處的水霧的水滴正好達(dá)到試驗(yàn)要求的過冷水滴狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，在步驟2)中，所述至少一個模擬標(biāo)板(20a，20b，20c )包括至少三個模擬標(biāo)板(20a，20b，20c )，這些模擬標(biāo)板呈平面狀態(tài)，其一側(cè)是所述測試表面(21a，21b，21c)，所述至少三個模擬標(biāo)板(20a，20b, 20c)沿水霧噴射方向(A)間隔開并縱向地設(shè)置，同時，沿垂直于所述噴射方向(A)的方向橫向地至少部分錯開。
3.如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，所述模擬標(biāo)板(20a，20b，20c)的所述測試表面(21a，21b，21c)呈深顏色，使沉積在所述模擬標(biāo)板的測試表明上的水霧的顏色呈現(xiàn)反差。
4.如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，所述至少三個模擬標(biāo)板(20a，20b，20c)沿水霧噴射方向(A)以約Im左右的間隔縱向地設(shè)置，并沿垂直于所述噴射方向(A)的方向橫向地至少完全錯開。
5.如權(quán)利要求1所述方法 ，其特征在于，在步驟3)中，將地面目標(biāo)模擬標(biāo)板(20a,20b,20c)按照要求放置好以后，約3分鐘后，觀察模擬標(biāo)板(20a, 20b, 20c)的測試表面(21a,21b，21c)的結(jié)冰狀態(tài)，所述結(jié)冰狀態(tài)包括如下狀態(tài)中的任何一個:a)當(dāng)水霧(13)朝模擬標(biāo)板的測試表面(21a，21b，21c)上噴射時，測試表面(21a，21b，21c)上呈現(xiàn)透明狀的溢流冰時，表明水滴溫度高于試驗(yàn)要求的溫度而較高；b)當(dāng)水霧(13)朝模擬標(biāo)板的測試表面(21a，21b，21c)上噴射時，水滴在沉積在測試表面(21a，21b，21c)上之前已經(jīng)形成凍結(jié)而形成冰晶，使得所述冰晶不能凍結(jié)在測試表面上而落至地面，表明水滴溫度低于試驗(yàn)要求的溫度而偏低；c)當(dāng)水霧(13)朝模擬標(biāo)板的測試表面(21a，21b，21c)上噴射時，水滴撞擊至模擬標(biāo)板的測試表面(21a，21b, 21c)上會迅速發(fā)生凍結(jié)，此時結(jié)冰為針刺狀，呈乳白色，表明水滴溫度符合試驗(yàn)要求的溫度而合適。
6.如權(quán)利要求5所述方法，其特征在于，當(dāng)模擬標(biāo)板測試表面上的結(jié)冰狀態(tài)表明水霧溫度較高時，先將測試表面上的結(jié)冰處理干凈，隨后根據(jù)溢流冰形態(tài)微下調(diào)供氣溫度和/或供水溫度至該測試表面結(jié)冰呈針刺狀乳白色冰為止；當(dāng)模擬標(biāo)板測試表面上的結(jié)冰狀態(tài)表明水霧溫度較低時，先將測試表面上的結(jié)冰處理干凈，根據(jù)該模擬標(biāo)板測試表面的結(jié)冰情況微上調(diào)供氣溫度和/或供水溫度至待測試表面結(jié)冰呈針刺狀乳白色冰為止。
7.如權(quán)利要求6所述方法，其特征在于，當(dāng)被觀測的模擬標(biāo)板測試表面上的結(jié)冰狀態(tài)表明水霧溫度較高時，還應(yīng)該結(jié)合被觀測的模擬標(biāo)板的上游和/或下游模擬標(biāo)板測試表面上的結(jié)冰狀態(tài)來微下調(diào)供氣溫度和/或供水溫度至被觀測的測試表面結(jié)冰呈針刺狀乳白色冰為止；當(dāng)被觀測的模擬標(biāo)板測試表面上的結(jié)冰狀態(tài)表明水霧溫度較低時，還應(yīng)該結(jié)合被觀測的模擬標(biāo)板的上游和/或下游模擬標(biāo)板測試表面上的結(jié)冰狀態(tài)來微上調(diào)供氣溫度和/或供水溫度被觀測的測試表面結(jié)冰呈針刺狀乳白色冰為止。
8.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，在所述步驟3)之后，還包括如下步驟:將試驗(yàn)件放置在目標(biāo)位置處，噴霧裝置(10)繼續(xù)噴射水霧(13)，開始進(jìn)行結(jié)冰條件下的試驗(yàn)。
9.一種用于地面結(jié)冰條件模擬系統(tǒng)中所形成的過冷水滴的檢測方法，在該模擬系統(tǒng)中，噴霧裝置噴射水霧以形成所述過冷水滴，所述方法包括如下步驟:a)在試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置和/或距離試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置附近放置地面目標(biāo)模擬裝置(20)，所述地面目標(biāo)模擬裝置(20)包括至少一個模擬標(biāo)板(20a, 20b,20c),所述模擬標(biāo)板包括面對沿噴射方向(A)噴射的水霧(13)的測試表面(21a，21b，21c)；b)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)位置處和/或附近的地面目標(biāo)模擬標(biāo)板(20a，20b，20c)的測試表面(20a，20b，20c)上沉積的水霧(13)的結(jié)冰狀態(tài)，判斷目標(biāo)模擬標(biāo)板處的水霧的水滴是否正好達(dá)到試驗(yàn)要求的過冷水滴狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求9所述方法，其特征在于，在步驟a)中，所述至少一個模擬標(biāo)板(20a，20b,20c)包括至少三個模擬標(biāo)板(20a, 20b, 20c),這些模擬標(biāo)板呈平面狀態(tài)，其一側(cè)是所述測試表面(21a，21b，21.c)，所述至少三個模擬標(biāo)板(20a，20b, 20c)沿水霧噴射方向(A)間隔開并縱向地設(shè)置，同時，沿垂直于所述噴射方向(A)的方向橫向地至少部分錯開。
11.如權(quán)利要求10所述方法，其特征在于，所述模擬標(biāo)板的測試表明呈深顏色，使沉積在所述模擬標(biāo)板的測試表明上的水霧的顏色呈現(xiàn)反差。
12.如權(quán)利要求10所述方法，其特征在于，所述至少三個模擬標(biāo)板(20a，20b，20c)沿水霧噴射方向(A)以約Im左右的間隔縱向地設(shè)置，并沿垂直于所述噴射方向(A)的方向橫向地至少完全錯開。
13.如權(quán)利要求9所述方法，其特征在于，在步驟b)中，將地面目標(biāo)模擬標(biāo)板(20a，20b，20c)按照要求放置好以后，約3分鐘后，觀察模擬標(biāo)板(20a, 20b, 20c)的測試表面(21a,21b，21c)的結(jié)冰狀態(tài)，所述結(jié)冰狀態(tài)包括如下狀態(tài)中的任何一個:a)當(dāng)水霧(13)朝模擬標(biāo)板的測試表面(21a，21b，21c)上噴射時，測試表面(21a，21b，21c)上呈現(xiàn)透明狀的溢流冰時，表明水滴溫度高于試驗(yàn)要求的溫度而較高；b)當(dāng)水霧(13)朝模擬標(biāo)板的測試表面(21a，21b，21c)上噴射時，水滴在沉積在測試表面(21a，21b，21c)上之前已經(jīng)形成凍結(jié)而形成冰晶，使得所述冰晶不能凍結(jié)在測試表面上而落至地面，表明水滴溫度低于試驗(yàn)要求的溫度而偏低；c)當(dāng)水霧(13)朝模擬標(biāo)板的測試表面(21a，21b，21c)上噴射時，水滴撞擊至模擬標(biāo)板的測試表面(21a，21b，21c)上會迅速發(fā)生凍結(jié)，此時結(jié)冰為針刺狀，呈乳白色，表明水滴溫度符合試驗(yàn)要求的溫度而合適。
14.如權(quán)利要求13所述方法，其特征在于，當(dāng)模擬標(biāo)板測試表面上的結(jié)冰狀態(tài)表明水霧溫度較高時，先將測試表面上的結(jié)冰處理干凈，待進(jìn)一步測試水霧。
15.一種在如權(quán)利要求1所述的過冷水滴形成的方法和在如權(quán)利要求9所述的過冷水滴的檢測方法中使用的測試過冷水滴的地面目標(biāo)模擬裝置，所述地面目標(biāo)模擬裝置包括至少一個模擬標(biāo)板(20a，20b，20c)，所述模擬標(biāo)板呈平面狀態(tài)并包括面對沿噴射方向(A)噴射的水霧(13)的測試表面(21a，21b，21c)。
16.如權(quán)利要求15所述的地面目標(biāo)模擬裝置，其特征在于，所述至少一個模擬標(biāo)板(20a，20b, 20c)包括至少三個模擬標(biāo)板(20a，20b, 20c)，所述模擬標(biāo)板沿水霧噴射方向(A)間隔開并縱向地設(shè)置，同時，沿垂直于所述噴射方向(A)的方向橫向地至少部分錯開。
17.如權(quán)利要求16所述的地面目標(biāo)模擬裝置，其特征在于，所述至少三個模擬標(biāo)板(20a，20b，20c)沿水霧噴射方向(A)以約Im左右的間隔縱向地設(shè)置，并沿垂直于所述噴射方向(A)的方向橫向地至少完全錯開。
18.如權(quán)利要求17所述方法，其特征在于，所述模擬標(biāo)板的測試表明呈深顏色，使沉積在所述模擬標(biāo)板的測試表明上 的水霧的顏色呈現(xiàn)反差。
【文檔編號】B64F5/00GK103434652SQ201310296049
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月15日
【發(fā)明者】霍西恒, 李志茂, 王大偉, 李革萍 申請人:中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司, 中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院