[發明專利]用于尾跡云生成和演化研究的環境艙、測試裝置及方法

在審

• 申請號: 202211351035.0
• 申請日: 2022-10-31
• 公開（公告）號: CN115931403A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 陳龍飛;朱美印;徐征;劉磊;沈小偉;范宇坤;于振鴻
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學杭州創新研究院
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 季永杰

本發明公開了一種用于尾跡云生成和演化研究的環境艙、測試裝置及方法，環境艙包括艙體組件、進氣組件和排氣組件，艙體組件內形成有試驗腔且設有光學觀測視窗面板和安裝采樣器的第一安裝板，進氣組件包括稀釋單元、第一進氣單元和第二進氣單元，稀釋單元用于接收航空發動機的排氣和稀釋氣體并對其進行摻混，第一進氣單元與稀釋單元連通用于接收摻混后的氣體并將該氣體噴射至試驗腔，第二進氣單元用于朝向試驗腔輸送低溫高濕氣體，排氣組件用于將試驗腔內的部分氣體排出。本發明實施例的用于尾跡云生成和演化研究的環境艙，既可實現模擬尾跡云的生成和演化，又可方便對尾跡云進行采樣研究以及進行光學測量，從而實現對尾跡云進行有效研究。

技術領域

本發明涉及飛機尾跡云模擬測試技術領域，尤其是涉及一種用于尾跡云生成和演化研究的環境艙、測試裝置及方法。

背景技術

尾跡云是由噴氣式飛機在對流層頂部巡航時產生的線狀冰云，該線狀冰云在冰過飽和環境中持續存在會形成卷云，能夠發揮巨大的全球輻射強迫作用，成為最大的航空氣候強迫因素，并在降低航空氣候影響方面具有巨大的潛力。

為了清晰認識尾跡云的理化性質、尾跡云的形成以及尾跡云向卷云轉化過程，便于后續制定緩解措施，需要研究飛機尾跡云的生成和演化。

其中，尾跡云生成和演化受航空碳煙排放、羽流噴射以及氣象環境等眾多因素耦合的影響，是一個動力學、熱力學、氣體動力學等多學科耦合的多相流過程，目前對于飛機尾跡云生成及演化的研究主要有兩種方法，一是理論推導與數值模擬相結合的方式研究尾跡云的形成及演化過程，但這種方法缺乏完整的實驗數據支撐；另一種方法是“飛機跟飛機”的尾跡云實驗測量，這種實驗方式主要是通過一架飛機在高空巡航高度飛行產生尾跡云，另一架裝備有相應測量設備的飛機跟在后面測量產生尾跡云的各種性質，但是這種方法不但實驗成本高昂，而且易受環境因素干擾以及實驗測量設備的限制。

因此，需要開發一種可對尾跡云的生成和演化進行研究的測試裝置，以支撐航空排放對全球氣候影響的研究。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的第一方面提出一種用于尾跡云生成和演化研究的環境艙，所述環境艙不僅可對尾跡云的生成和演化進行模擬，以降低研究成本，還可方便對尾跡云進行采樣研究以及進行光學測量，解決了現有技術中對尾跡云進行研究時缺乏完整的實驗數據支撐以及實驗成本高昂等技術問題。

本發明的第二方面提出一種具有上述環境艙的測試裝置。

本發明的第三方面提出一種上述測試裝置的測試方法。

根據本發明實施例的用于尾跡云生成和演化研究的環境艙，包括：形成有試驗腔的艙體組件，所述艙體組件上設有光學觀測視窗面板以及可安裝采樣器的第一安裝板；進氣組件，所述進氣組件包括：稀釋單元，所述稀釋單元用于接收航空發動機的排氣和稀釋氣體，并對所述排氣和所述稀釋氣體進行摻混；第一進氣單元，所述第一進氣單元與所述稀釋單元連通，用于接收所述稀釋單元摻混后的氣體，并將摻混后的氣體噴射至所述試驗腔；第二進氣單元，所述第二進氣單元用于朝向所述試驗腔輸送低溫高濕氣體；排氣組件，所述排氣組件與所述試驗腔連通，用于將所述試驗腔內的部分氣體排出。

根據本發明實施例的用于尾跡云生成和演化研究的環境艙，通過設置朝向試驗腔輸送低溫高濕氣體的第二進氣單元以及設置將試驗腔內部分氣體排出的排氣組件，可實現在試驗腔內形成低溫低壓高濕環境，從而實現模擬高空環境，這樣當稀釋單元將與稀釋氣體摻混后的航空發動機排氣噴射至試驗腔內時，即可實現模擬尾跡云的生成和演化，同時，本申請還在艙體組件上設置光學觀測視窗面板以及可安裝采樣器的第一安裝板，以便于利用采樣器采集試驗腔內的尾跡云以及利用光學觀測視窗面板對試驗腔內的尾跡云進行觀察、光學測量等，以實現對尾跡云進行研究，并降低研究成本。也就是說，本申請的環境艙不僅可模擬尾跡云的生成和演化，還可方便對尾跡云進行采樣研究以及進行光學測量，提升研究的準確性并降低研究成本。