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给力!这项技术又有重要突破
来源: | 作者:湖南中航环境资源技术发展有限公司 | 发布时间: 2022-05-27 | 65 次浏览 | 分享到:

创新是人类发展永恒的主题,也是国家兴旺发达的不竭动力。

航空工业气动院结冰团队始终以保障飞机结冰飞行安全为终极目标,持续发展结冰相关测试技术和新型防除冰技术。“十四五”开局以来,他们以科技创新为抓手,发展技术,服务型号,在结冰试验技术方面不断取得新突破。

FL-61风洞实现部分状态点过冷大水滴结冰试验能力

在特定的气象条件下,云层中会含有一种水滴。这种水滴在温度低于零摄氏度状态下,仍能以液态水的形式存在——这就是过冷水滴。当飞机在中低空以亚声速穿越含有过冷水滴的云层时,水滴会撞击到飞机的表面,就会发生结冰现象。

影响飞机结冰的因素模拟图

过冷大水滴(以下简称SLD)条件下的结冰与防除冰分析是评估飞机在极端天气下安全性能的重要工作之一。随着SLD结冰条件逐步加入适航标准中,SLD结冰试验技术的发展迫在眉睫。根据适航标准要求,在冰风洞中模拟SLD云雾环境的关键难点是,不仅要制造出目标尺寸的过冷水滴粒子,并且粒子直径的分布比例曲线还要与目标曲线重合,在此基础上还需要满足水含量、均匀性等多项指标。

FL-61风洞螺旋桨结冰试验

2021年5月,航空工业气动院结冰团队集中力量攻关SLD云雾环境生成技术,通过在风洞中尝试复现国外数据,结合历史校测曲线和数值仿真分析的水滴运动沉降轨迹,调整喷嘴位置和组合参数,制定多轮校测方案并进行测量验证,探索尝试几种云雾参数组合分析方法。经过前后近6个月的反复迭代测试,成功在FL-61风洞校测获得目标SLD云雾条件,MVD超过200µm,最大粒径达到450µm,特别是典型云雾条件粒径分布曲线高度逼近适航规定曲线。结冰团队利用本次构造的SLD云雾对某翼型模型进行了SLD结冰测试,冰形结果与该模型在国外冰风洞试验结果基本一致,这标志着FL-61风洞SLD试验能力接近国际同量级冰风洞相同水平。

航空工业气动院FL-61风洞

冰脱落试验技术取得突破

在飞机飞行时,发动机唇口、进气锥等位置的结冰一旦发生脱落,脱落冰有可能会打伤发动机叶片,对发动机性能造成损伤。冰脱落问题一直是发动机较为关注的重点之一,而结冰粘附力的测量和冰脱落轨迹的捕捉又是研究冰脱落的两个关键点。

飞机结冰与防除冰试验

2021年以来,航空工业气动院结冰团队大力发展粘附力测量技术和冰脱落轨迹捕捉能力。他们设计了一种可在冰风洞中快速测量法向和切向粘附力的测试样块,样块在风洞中结冰后,向内部注入高压空气。随着空气压力的逐渐增加,当超过粘附力值时,样块移动部分发生位移,即可通过当时的气压计算获得粘附力数值。

粘附力测量样块进行风洞试验测量

冰脱落轨迹捕捉通过搭建双目视觉测量系统实现。航空工业气动院结冰团队曾在某飞机螺旋桨结冰与除冰试验中研发了高分辨率相位锁定显示技术,将拍摄采样频率与旋转部件转动频率调整至相同值以实现旋转部件的静态拍摄。项目在相位锁定显示技术的基础上补充了双目视觉测量技术,可捕捉到冰脱落位置发生点,并可持续跟踪记录冰脱落后的轨迹运动参数。

截至2022年初,结冰团队已基本实现FL-61风洞的冰脱落试验能力,成功完成了某进气锥旋转脱冰试验,获取了有效的测试数据,实现了FL-61风洞结冰试验技术研发的重要突破。

创新决定未来。2022年是“十四五”规划落实的重要工作年,也是航空工业“创新年”,航空工业气动院结冰团队将继续以FL-61风洞为依托,以国产飞机、发动机设计研发为契机,保持积极向上的探索创新精神,深入参与新型号研发与基础问题研究,为航空结冰安全贡献自己的一份力量。