[發明專利]控制水霧均勻性的方法和裝置

有效

• 申請號: 201310295899.X
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN103471804A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 李志茂;王大偉;李革萍;白穆;譚正文
• 申請（專利權）人: 中國商用飛機有限責任公司;中國商用飛機有限責任公司上海飛機設計研究院
• 主分類號: G01M9/04
• 分類號: G01M9/04;B05B13/02;B05B12/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張蘭英

技術領域

本發明涉及控制水霧均勻性的方法和裝置，尤其涉及，用目標反饋式方式控制水霧均勻性的方法和裝置。?

背景技術

飛機設計研制的全過程一般包括預發展、工程發展、詳細設計、全面試制、適航取證等五個階段。適航取證后，意味著飛機的安全性設計被認可，也就獲得了“準生證”。拿到此證后，飛機便可以進入批量生產的實質階段。?

民用飛機適航取證時，需要進行一個結冰條件下的地面試驗，以表明對適航條款CCAR/FAR25.1093(b)(2)的符合性，該條款要求的結冰環境為液態水含量(LWC)不小于0.3g/m3，水滴平均直徑(MVD)不小于20μm。?

在自然界中尋找滿足條款要求的結冰條件周期長代價大，為此，航天航空領域采用室內風洞試驗來解決試驗環境的尋找問題。簡單地講，就是依據運動的相對性原理，將飛行器的模型或實物固定在室內人工環境中，人為制造氣流流過，以此模擬空中各種復雜的飛行狀態，獲取試驗數據。在室內風洞實驗室中，各種參數都可以根據試驗要求進行控制，以到達試驗要求。?

這種風洞實驗室可以有效解決尋找自然結冰條件所帶來的周期進度長，自然結冰條件不完全與試驗要求匹配的問題。但室內風洞實驗室的建設周期長而且造價與運行費用都極其昂貴。?

為此，航天航空領域的科研人員對自然條件接近試驗要求的場地進行改造，以人工模擬結冰環境，這樣既可以有效解決尋找自然結冰條件所帶來的周期進度長的問題，又解決了利用室內風洞實驗室進行試驗的費用上的高成本的問題。但這種利用室外自然環境進行人工模擬結冰條件時，有難以控制的參數，從而導致試驗不穩定，最終影響試驗結果。?

為了避免試驗件不同部位因為感受到的結冰條件不同而影響試驗結果，并且保證結冰參數測試位置處的測試結果能夠代表試驗件附近的真實結冰條件，需要對人工模擬的結冰條件均勻性進行控制。人工模擬結冰條件產生過程?中，需要對從噴嘴飛離的液滴進行快速冷卻達到過冷狀態，液滴的冷卻依賴于與風洞氣流的對流換熱，為了達到水滴快速冷卻的目的，需要加大風洞的氣流速度，但風洞的速度太大會導致水霧均勻性變差，在保證水滴過冷的同時并保證水霧均勻是一個難點。?

如圖6所示，目標LWC（液態水含量）是供水壓力、供氣壓力和風洞速度的函數，在該適航取證的試驗中，供水壓力、供氣壓力和風洞速度中的任何一個參數的改變都會影響水霧的目標LWC數值。因此，目標LWC會隨三個參數中任何一個的改變而改變。?

如圖6所示，目標MVD（水滴平均直徑）是供水壓力、供氣壓力和測量位置的函數，因此，水霧的目標MVD數值除了供水壓力、供氣壓力外還受到測試位置的影響。?

為此，試驗人員首先要知道試驗件不同部位的水霧狀況才能對各個可控制的參數進行合適的調整，從而使水霧既能夠達到目標LWC數值和目標MVD數值，又能夠使水霧的均勻性滿足試驗要求。因此，獲得試驗件不同部位的水霧狀況的參數是解決水霧均勻性的問題的關鍵。?

發明內容

因此，為了提供符合試驗要求的試驗環境，解決上述的技術問題，根據本發明的一個方面，提供一種以目標反饋式方式控制水霧均勻性的方法，所述水霧由噴霧系統的噴霧裝置所形成，所述噴霧裝置包括縱橫排列的多個噴嘴，所述方法包括如下步驟：（1）將包括網格的測試板放入由噴霧裝置所形成的水霧經過的通道中，使水霧經過所述測試板中的所述網格，所述測試板具有所需要的面積；（2）在水霧經過所述測試板中的所述網格的一段時間后，從水霧中取出所述測試板，對所述測試板中的所述網格的不同部位上的結冰厚度進行測量，從而判斷所述網格的不同部位上的結冰厚度的均勻性是否滿足要求；（3）如果均勻性測量結果超出了允許值，則進行調整步驟，所述調整步驟是降低風洞速度、對噴霧系統的供水和供氣參數重新進行調整的至少一項，然后使用所述測試板繼續作均勻性檢查；（4）如果均勻性測量結果還不符合要求，重復步驟（1）至（3），直至水霧的均勻性符合要求。?

在上述的控制水霧均勻性的方法中，所述步驟（2）的一段時間包括5分鐘，以使所述水霧在所述測試板的所述網格上結冰。?

在上述的控制水霧均勻性的方法中，所述噴嘴包括工作的噴嘴和不工作的噴嘴，所述步驟（3）的調整步驟包括調整工作的噴嘴數量,以有選擇性地關閉部分工作的噴嘴或開啟部分不工作的噴嘴，從而在所述測試板的所述面積上形成均勻的水霧。?

在上述的控制水霧均勻性的方法中，在有選擇性地關閉或開啟部分噴嘴時，錯排和/或錯列地關閉工作的噴嘴或開啟不工作的噴嘴。?