[發明專利]一種用于飛機結冰環境模擬的仿真方法

在審

• 申請號: 202110415731.2
• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN112989725A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 孫天琪
• 申請（專利權）人: 江蘇普旭科技股份有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 南京中盟科創知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32279
• 代理人: 孫麗君

本發明公開了一種用于飛機結冰環境模擬的仿真方法，該方法包括以下步驟：S1、進入結冰計算流程；S2、采用預設方法計算空氣流場，得到空氣流場參數；S3、采用拉格朗日法建立水滴運動軌跡方程，得到冷液態水的收集系數；S4、采用Mesnger結冰熱力學模型，計算結冰質量，得到冰的厚度；S5、退出結冰計算流程。有益效果：通過采用飛機結冰環境模擬的仿真方法，最終獲得結冰的厚度的概率值，為飛行員提供合適的飛行情況，指導飛行員合理駕駛，使得在飛機結冰強度的預測上達到更高的精度，為飛行員在結冰氣象環境下選擇合適有效的駕駛操作提供指導，以提高飛機飛行的安全性。

技術領域

本發明涉及環境模擬技術領域，具體來說，涉及一種用于飛機結冰環境模擬的仿真方法。

背景技術

當飛機在含過冷水滴的云層中飛行時，過冷水滴會在飛機部件迎風表面迅速凍結并累積成冰，嚴重威脅到飛機的飛行安全。輕度結冰會降低飛機的飛行性能，導致飛機升力下降、阻力增加，進而造成飛行姿態控制困難；嚴重結冰能導致飛機在小迎角下出現失速，甚至造成機毀人亡的慘劇。據資料統計，飛機在飛行中因結冰問題而導致空難事故的概率超過15％，近年來也多次發生因飛機結冰而造成的重大空難事故。因此，飛機結冰問題是飛機設計重點關注的問題之一。

機場范圍的氣象預報主要靠機場氣象部門提供，由于該預報的范圍大且時間長，而且只能針對大氣情況進行預報，而無法對局部區域地面飛機表面的結冰情況提供短時預報。例如2008年1月中下旬至2月初，我國中南方地區發生的大面積雨雪冰凍自然災害，致使該地區的一些樞紐機場曾一度關閉，結果造成大面積的航班延誤或者取消。因此單純依靠機場氣象部門提供的機場區域天氣預報不能準確地預報出地面飛機表面的結冰情況。

目前，機場地面服務部門仍采用人工目測的方法對地面飛機表面的結冰情況進行預報。由于這種預報方法人為因素較大，并且沒有科學依據，因此很容易出現誤報、漏報問題，結果極易引起飛行安全事故。

針對相關技術中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

針對相關技術中的問題，本發明提出一種用于飛機結冰環境模擬的仿真方法，以克服現有相關技術所存在的上述技術問題。

為此，本發明采用的具體技術方案如下：

一種用于飛機結冰環境模擬的仿真方法，包括該方法包括以下步驟：

S1、進入結冰計算流程；

S2、采用預設方法計算空氣流場，得到空氣流場參數；

S3、采用拉格朗日法建立水滴運動軌跡方程，得到冷液態水的收集系數；

S4、采用Mesnger結冰熱力學模型，計算結冰質量，得到冰的厚度；

S5、退出結冰計算流程。

進一步的，所述進入結冰計算流程還包括以下步驟：

S11、判斷飛機是否穿越云；

S12、確定所穿越的云的類型。

進一步的，所述云的類型包括低云、中云及高云；

其中，低云包括積雨云、積云、層積云、層云及雨層云；

中云包括高層云及高積云；

高云包括卷云、卷積云及卷層云。

進一步的，所述空氣流場參數包括但不限于網格結點坐標、壓力值及密度。

進一步的，所述采用預設方法計算空氣流場，得到空氣流場參數還包括以下步驟：

S21、根據所穿越的云的類型得到云滴平均有效直徑；

S22、采用一維線性插值計算飛機所在飛行高度的溫度；

S23、判斷溫度是否為結冰溫度范圍。

進一步的，所述采用拉格朗日法建立水滴運動軌跡方程，得到冷液態水的收集系數還包括以下步驟：