種形式的優(yōu)點:每個測量元件都是相對獨立的，只對被測分量的載荷敏感，最大限度地減小其它分量干擾。
[0022]由于常規(guī)的硅膠在這種工作范圍下很容易發(fā)生硬化，將對天平應變片的彈性變形產(chǎn)生不良的影響，為防止低溫高濕環(huán)境對應變片的影響，本發(fā)明采用耐低溫的環(huán)氧樹脂膠H600對應變片在零下10°C的低溫環(huán)境下進行覆蓋和粘貼。采用靜態(tài)校準裝置在低溫高濕環(huán)境下對外式天平進行了校準，最低校準溫度達到-10°C，獲得了低溫高濕條件下外式天平電信號和載荷信號之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。外式天平主要用于結(jié)、除冰過程實驗模型氣動力測量。
[0023]如圖3所示，隔熱裝置是采用樹脂材料加工而成的圓形套筒隔熱裝置，主要是為了增加熱阻，防止電加熱的熱量傳遞對天平信號的影響。天平置于天平保護罩內(nèi)，整體安裝于結(jié)冰風洞實驗段外，固定端通過天平保護罩、隔熱裝置與實驗段上頂蓋板相連；浮動端通過隔熱裝置與圓柱模型相連。實驗模型內(nèi)部空腔裝有電加熱棒，通過隔熱裝置與外式天平分離開，天平外部完整的隔熱裝置，將外式天平與外部空間有效隔離，極大限度的降低了天平的溫度效應。
[0024]實驗段的蓋板采用鋁合金材料制作的實驗段上壁面蓋板，在蓋板的中央?yún)^(qū)域開設(shè)有一個通孔，外式天平和電熱除冰裝置的信號線可以從該通孔中引出。實驗段蓋板的主要作用是作為實驗段的上壁面，并固定實驗模型所用。
[0025]天平保護罩采用鋁合金材料制作的圓形罩結(jié)構(gòu)，外式天平通過隔熱裝置與該圓形保護罩固定連接，圓形保護罩再與上頂蓋進行固定連接。天平保護罩的作用主要是對外式天平進行保護和固定作用，并且起到防止外式天平在高濕環(huán)境下出現(xiàn)潮濕現(xiàn)象。塔式天平中部留有足夠的走線空間，天平引線與電加熱導線由此通過天平保護罩引至實驗段外部。在結(jié)冰風洞這種低溫高濕環(huán)境下，其濕度范圍90%?100%，如果天平?jīng)]有得到隔離和保護，水氣特別容易在天平表面附著，如果工作環(huán)境溫度出現(xiàn)上升，天平表面附著的水氣將變成水珠，容易出現(xiàn)潮濕現(xiàn)象，水珠將滲透進入天平應變片內(nèi)，造成天平應變片的性能下降甚至損壞，因此，本發(fā)明采用天平保護罩的方式，將天平和外部環(huán)境進行必要的隔絕，這樣可以更好的防止天平潮濕的問題。
[0026]頂蓋把手是鋁合金材料制作而成的把手，焊接于實驗段上頂蓋表面，可以用雙手直接將上頂蓋提起，方便實驗段上洞壁的安裝和卸除。
[0027]利用本發(fā)明的裝置進行實驗時:
實驗前，啟動結(jié)冰風洞和制冷系統(tǒng)，對結(jié)冰風洞進行實驗段來流速度和溫度的校測。然后，調(diào)節(jié)噴霧系統(tǒng)的水壓、氣壓和水溫達到實驗要求。在一定的來流和結(jié)冰云霧參數(shù)條件下進行結(jié)冰風洞實驗，同時，利用五分量外式天平對實驗模型的結(jié)冰過程進行氣動力測量實驗，并采用攝像裝置記錄實驗模型表面結(jié)冰外形的變化過程。完成結(jié)冰后，關(guān)閉噴霧系統(tǒng)，開啟電加熱裝置對實驗模型進行除冰，在除冰過程中利用外式天平對模型氣動力進行測量，直至實驗模型表面的冰層脫落。最后，整理氣動力實驗數(shù)據(jù)，將實驗模型表面進行擦干，為下一次實驗做準備。
[0028]具體實驗步驟
a.首先開啟結(jié)冰風洞的軸流風機，開始建立風洞的流場，然后開啟制冷系統(tǒng)，對風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，使實驗模型表面溫度和流場環(huán)境溫度達到平衡；
b.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；
c.啟動天平的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在噴霧的同時，實驗模型表面已經(jīng)開始結(jié)冰，采用特殊的外式天平對實驗模型結(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；
d.天平測力結(jié)束后，關(guān)閉結(jié)冰風洞的噴霧系統(tǒng)，保持風洞的運行、制冷系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，也即保持來流風速和來流溫度，保持數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)運行，開啟電熱除冰裝置，對實驗模型表面所結(jié)的冰進行去除，采用外式天平對實驗模型的除冰過程進行氣動力測量；
e.待實驗模型表面的冰全部去除后，停止風洞和制冷系統(tǒng)的運行，停止數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，清理實驗模型表面剩余的冰渣和水膜，重復a進行下一個實驗。
[0029]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【主權(quán)項】
1.一種結(jié)除冰過程測力試驗裝置，其特征在于包括實驗模型、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模型的連接；所述實驗模型內(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模型內(nèi)的空腔中；所述電熱除冰裝置的導線與外式天平的信號線從外式天平的空心出導出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)除冰過程測力試驗裝置，其特征在于所述電熱除冰裝置插入在實驗模型內(nèi)的空腔中，電熱除冰裝置與試驗模型的內(nèi)壁之間有空隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種結(jié)除冰過程測力試驗裝置，其特征在于所述空隙內(nèi)設(shè)置有填充物，所述填充物或為金屬粉末或為導熱膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種結(jié)除冰過程測力試驗裝置，其特征在于所述金屬粉末與試驗模型的導熱率一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種結(jié)除冰過程測力試驗裝置，其特征在于所述導熱膠緊密壓縮填充在空隙內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)除冰過程測力試驗裝置，其特征在于所述外式天平的應變片表面上設(shè)置有一層耐低溫的環(huán)氧樹脂膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種結(jié)除冰過程測力試驗裝置，其特征在于所述耐低溫的環(huán)氧樹脂膠在零下10°c的低溫環(huán)境下粘附在應變片表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)除冰過程測力試驗裝置的試驗方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一:將調(diào)試安裝完畢的試驗裝置固定設(shè)置在風洞實驗段內(nèi)，首先開啟結(jié)冰風洞的軸流風機，開始建立風洞的流場，然后開啟制冷系統(tǒng)，對風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，使實驗模型表面溫度和流場環(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，實驗模型表面已經(jīng)開始結(jié)冰，采用特殊的外式天平對實驗模型結(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)冰風洞的噴霧系統(tǒng)，保持風洞的運行、制冷系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，也即保持來流風速和來流溫度，保持數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)運行，開啟電熱除冰裝置，對實驗模型表面所結(jié)的冰進行去除，采用外式天平對實驗模型的除冰過程進行氣動力測量； 步驟五:待實驗模型表面的冰全部去除后，停止風洞和制冷系統(tǒng)的運行，停止數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，清理實驗模型表面剩余的冰渣和水膜； 步驟六:重復步驟一到步驟五進行多次數(shù)據(jù)采集。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的試驗方法，其特征在于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模型表面冰層形態(tài)變化進行實時拍攝。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種結(jié)除冰過程測力試驗裝置，包括實驗模型、電熱除冰裝置、外式天平、隔熱裝置、保護罩和蓋板；該裝置基于結(jié)冰風洞實驗平臺，通過在實驗模型中安裝電熱除冰裝置，以模擬除冰的過程并實現(xiàn)模型表面的除冰，采用在低溫高濕環(huán)境中校準過的外式測力天平，以測量結(jié)/除冰過程中實驗模型氣動參數(shù)的變化；該裝置的主要功能是進行飛機部件結(jié)/除冰過程的測力實驗研究。
【IPC分類】G01M9-00
【公開號】CN104764578
【申請?zhí)枴緾N201510166770
【發(fā)明人】肖春華, 李曉華, 李明, 沈志洪, 馬軍
【申請人】中國空氣動力研究與發(fā)展中心低速空氣動力研究所
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月10日