一種結(jié)除冰過程測力試驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)洞測力試驗領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于結(jié)冰風(fēng)洞中進行結(jié)/除冰過程測力實驗研宄的試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，結(jié)冰對飛機部件氣動力/力矩的影響研宄通常是在常規(guī)低速風(fēng)洞中開展，前提是必須在結(jié)冰風(fēng)洞中獲取真實準確的結(jié)冰外形，并將其制作成全尺寸或縮比尺寸的冰模，安裝于干凈翼型表面進行常規(guī)低速風(fēng)洞實驗。因此，結(jié)冰外形的精確測量和模擬是關(guān)鍵，但由于實驗技術(shù)的限制和研宄人員水平的差異，并不總能獲得完全精確的結(jié)冰外形和冰模，這就導(dǎo)致了實驗研宄結(jié)果的差異。鑒于此，在結(jié)冰風(fēng)洞中開展實驗?zāi)Ｐ徒Y(jié)冰過程的氣動參數(shù)測量實驗技術(shù)，這樣可以縮減冰形測量和冰模制作兩道環(huán)節(jié)，減少影響實驗結(jié)果的誤差源，更加真實的模擬結(jié)冰對飛機氣動特性的影響。
[0003]結(jié)冰風(fēng)洞是飛機結(jié)冰研宄的關(guān)鍵實驗設(shè)備。目前，國外已有數(shù)十座結(jié)冰風(fēng)洞，對飛機結(jié)冰進行了幾十年的研宄，取得了大量研宄成果，以美國為例，NASA、AEDC、波音等機構(gòu)都建有結(jié)冰風(fēng)洞，其中僅波音公司就有3座。發(fā)達國家一直想利用結(jié)冰風(fēng)洞探索飛機部件結(jié)冰過程的氣動力測量實驗研宄，但是這方面的研宄工作還未見公開報道。采用結(jié)冰風(fēng)洞實驗的研宄方法，在中國空氣動力研宄與發(fā)展中心0.3米X0.2米結(jié)冰風(fēng)洞主實驗段中對圓柱模型的結(jié)/除冰過程進行了測力實驗研宄，可以獲得圓柱模型結(jié)/除冰過程的氣動力/力矩變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種適合低溫高濕環(huán)境下的外式天平進行氣動參數(shù)測量，實現(xiàn)實驗?zāi)Ｐ瓦吔Y(jié)冰、邊除冰、邊測力的裝置。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種結(jié)除冰過程測力試驗裝置，包括實驗?zāi)Ｐ?、電熱除冰裝置、外式天平、隔熱裝置、保護罩和蓋板；所述蓋板上設(shè)置有通孔，保護罩為圓形罩結(jié)構(gòu)，圓形罩倒扣在通孔上且通過螺釘與蓋板固定在一起；所述外式天平為塔式筒狀串聯(lián)結(jié)構(gòu)，且天平內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，天平的頂端與保護罩的罩面固定連接，所述天平的下端插入蓋板的通孔內(nèi)且與蓋板固定連接；所述天平的下端設(shè)置有浮動端，該浮動端通過隔熱裝置與試驗?zāi)Ｐ偷倪B接；所述實驗?zāi)Ｐ蛢?nèi)設(shè)置有空腔，且與隔熱裝置連接的一端設(shè)置有開口，所述電熱除冰裝置通過開口插入到實驗?zāi)Ｐ蛢?nèi)的空腔中；所述電熱除冰裝置的導(dǎo)線與外式天平的信號線從外式天平的空心出導(dǎo)出。
[0006]在上述技術(shù)方案中，所述電熱除冰裝置插入在實驗?zāi)Ｐ蛢?nèi)的空腔中，電熱除冰裝置與試驗?zāi)Ｐ偷膬?nèi)壁之間有空隙。
[0007]在上述技術(shù)方案中，所述空隙內(nèi)設(shè)置有填充物，所述填充物或為金屬粉末或為導(dǎo)熱膠。
[0008]在上述技術(shù)方案中，所述金屬粉末與試驗?zāi)Ｐ偷膶?dǎo)熱率一致。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述導(dǎo)熱膠緊密壓縮填充在空隙內(nèi)。
[0010]在上述技術(shù)方案中，所述外式天平的應(yīng)變片表面上設(shè)置有一層耐低溫的環(huán)氧樹脂膠。
[0011]在上述技術(shù)方案中，所述耐低溫的環(huán)氧樹脂膠在零下10°C的低溫環(huán)境下粘附在應(yīng)變片表面。
[0012]利用上述所述的一種結(jié)除冰過程測力試驗裝置進行試驗，該方法包括以下步驟: 步驟一:將調(diào)試安裝完畢的試驗裝置固定設(shè)置在風(fēng)洞實驗段內(nèi)，首先開啟結(jié)冰風(fēng)洞的軸流風(fēng)機，開始建立風(fēng)洞的流場，然后開啟制冷系統(tǒng)，對風(fēng)洞洞體和流場進行制冷，建立來流速度、來流溫度等參數(shù)均穩(wěn)定的流場，經(jīng)歷足夠的時間后，使實驗?zāi)Ｐ捅砻鏈囟群土鲌霏h(huán)境溫度達到平衡；
步驟二:調(diào)節(jié)噴霧系統(tǒng)的水壓、氣壓和水溫、氣溫等參數(shù)，開啟噴霧系統(tǒng)進行噴霧，在風(fēng)洞內(nèi)建立實驗所需要的結(jié)冰云霧參數(shù)，使得液態(tài)水含量和水滴平均直徑均達到實驗的要求，建立均勾穩(wěn)定的云霧場；
步驟三:啟動天平的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在噴霧的同時，實驗?zāi)Ｐ捅砻嬉呀?jīng)開始結(jié)冰，采用特殊的外式天平對實驗?zāi)Ｐ徒Y(jié)冰過程進行氣動力測量，待結(jié)冰到實驗的規(guī)定時間，停止測力天平的數(shù)據(jù)采集；
步驟四:天平測力結(jié)束后，關(guān)閉結(jié)冰風(fēng)洞的噴霧系統(tǒng)，保持風(fēng)洞的運行、制冷系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，也即保持來流風(fēng)速和來流溫度，保持數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)運行，開啟電熱除冰裝置，對實驗?zāi)Ｐ捅砻嫠Y(jié)的冰進行去除，采用外式天平對實驗?zāi)Ｐ偷某^程進行氣動力測量；
步驟五:待實驗?zāi)Ｐ捅砻娴谋咳コ?，停止風(fēng)洞和制冷系統(tǒng)的運行，停止數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，清理實驗?zāi)Ｐ捅砻媸Ｓ嗟谋退ぃ?br> 步驟六:重復(fù)步驟一到步驟五進行多次數(shù)據(jù)采集。
[0013]在上述過程中，所述步驟三與步驟四的結(jié)冰、除冰的數(shù)據(jù)采集中，采用攝像裝置對實驗?zāi)Ｐ捅砻姹鶎有螒B(tài)變化進行實時拍攝。
[0014]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:要獲得結(jié)冰實驗?zāi)Ｐ偷臍鈩犹匦宰兓?，通常的做法是首先獲得實驗?zāi)Ｐ捅砻娴慕Y(jié)冰外形，然后制作相同外形的冰模，安裝在測力實驗?zāi)Ｐ捅砻妫贸Ｒ?guī)低速風(fēng)洞和常規(guī)天平進行表面帶冰模實驗?zāi)Ｐ偷臍鈩訁?shù)測量實驗，本發(fā)明采用了一種耦合的實驗方法和技術(shù)，同時進行實驗?zāi)Ｐ捅砻娼Y(jié)冰外形的測量和實驗?zāi)Ｐ蜌鈩訁?shù)的測量，縮減實驗?zāi)Ｐ捅砻娼Y(jié)冰外形的測量和測力實驗?zāi)Ｐ捅砻娴谋Ｖ谱鬟@兩道環(huán)節(jié)，可以降低由于實驗環(huán)節(jié)較多而產(chǎn)生的誤差，從而提高實驗結(jié)果的準度，更加真實的模擬飛行過程中結(jié)冰對飛機部件表面氣動特性的影響，獲得了良好的實驗效果。
【附圖說明】
[0015]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是實驗?zāi)Ｐ偷慕Y(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是天平的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
其中:I是實驗?zāi)Ｐ停?是電熱除冰裝置，3是外式天平，4是隔熱裝置，5是蓋板，6是保護罩，7是把手。
【具體實施方式】
[0016]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明包括實驗?zāi)Ｐ?、電熱除冰裝置、外式天平、隔熱裝置、保護罩和蓋板；所述蓋板上設(shè)置有通孔，保護罩為圓形罩結(jié)構(gòu)，圓形罩倒扣在通孔上且通過螺釘與蓋板固定在一起；所述外式天平為塔式筒狀串聯(lián)結(jié)構(gòu)，且天平內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，天平的頂端與保護罩的罩面固定連接，所述天平的下端插入蓋板的通孔內(nèi)且與蓋板固定連接；所述天平的下端設(shè)置有浮動端，該浮動端通過隔熱裝置與試驗?zāi)Ｐ偷倪B接；所述實驗?zāi)Ｐ蛢?nèi)設(shè)置有空腔，且與隔熱裝置連接的一端設(shè)置有開口，所述電熱除冰裝置通過開口插入到實驗?zāi)Ｐ蛢?nèi)的空腔中；所述電熱除冰裝置的導(dǎo)線與外式天平的信號線從外式天平的空心出導(dǎo)出。
[0018]如圖2所示，實驗?zāi)Ｐ筒捎娩X合金材料制作而成的圓柱模型，實驗?zāi)Ｐ蜑橐欢朔忾]的空心圓柱。模型外徑30mm，內(nèi)徑10mm，長200mm，模型重量約為0.35kg，重心在空心圓柱的軸線上、距端面0.1m左右位置。實驗?zāi)Ｐ桶惭b于0.3米X0.2米結(jié)冰風(fēng)洞第二實驗段中心，其軸線垂直于風(fēng)洞上、下壁面。模型內(nèi)部裝有圓柱形電加熱棒，用于模擬電熱除冰過程和結(jié)冰實驗結(jié)束后的除冰。
[0019]如圖2所示，電熱除冰裝置是細長型的圓柱形電加熱棒，直接插入到空心圓柱模型內(nèi)部，加熱棒與實驗?zāi)Ｐ椭g填充金屬粉末或?qū)崮z，金屬粉末與實驗?zāi)Ｐ褪峭徊馁|(zhì)，導(dǎo)熱膠應(yīng)緊密填充，這樣可以增強電熱除冰裝置與實驗?zāi)Ｐ椭g的導(dǎo)熱，減少熱阻的產(chǎn)生。利用該電熱除冰裝置，可以模擬電熱除冰的過程，并將模型表面所結(jié)的冰去除。
[0020]如圖1和圖3所示，外式天平是外式五分量微量天平，由高強度馬氏體時效鋼材料制作而成，該天平為塔式筒狀串聯(lián)結(jié)構(gòu)，中間為空心結(jié)構(gòu)，電熱除冰裝置的導(dǎo)線和外式天平的信號線可以從空心結(jié)構(gòu)內(nèi)引出至實驗段外部。天平安裝于結(jié)冰風(fēng)洞實驗段外，兩端均采用法蘭盤聯(lián)接，固定端通過天平保護罩安裝于結(jié)冰風(fēng)洞實驗段上頂蓋；浮動端通過隔熱裝置與實驗?zāi)Ｐ拖噙B，形成完整的測試系統(tǒng)，實現(xiàn)氣動特性測量。
[0021]天平分三組測量元件設(shè)計，來實現(xiàn)對天平各分量測量。升力(Y)、滾轉(zhuǎn)力矩(Mx)采用一組測量元件測量，放在天平中間，用“I”型四柱梁結(jié)構(gòu)實現(xiàn)測量；阻力(X)、偏航力矩(My)采用一組測量元件測量，布置于天平最外側(cè)，用“一”型四柱梁結(jié)構(gòu)進行測量；(俯仰力矩)Mz采用單獨一組測量元件測量，放置于最靠近天平校心處，用“十”字形內(nèi)外雙環(huán)的輪轂式結(jié)構(gòu)進行測量；三組測量元件各自獨立，中間用4mm厚的等直段首尾相接串聯(lián)在一起，這