一种用于结冰风洞防除冰实验的防护系统的制作方法

本发明涉及飞机防除冰试验领域，尤其涉及一种用于结冰风洞防除冰试验的防护系统。

背景技术：

飞机结冰一直是航空安全的主要威胁之一，为了研究飞机防除冰建立地面结冰风洞。地面防除冰实验对结冰环境要求较高，主要包括风道内风速、结冰温度、液态水含量(lwc)、平均粒径大小(mvd)。实验开始时喷雾架喷水，液态水经过过冷后撞击在试验件表面，由于结冰温度、液态水含量及平均粒径在喷雾架开启后需经过一段时间才能达到稳定状态。实验状态稳定前撞击在试验件表面的液态水不满足实验要求，此时便需要防护装置将试验件保护起来，待实验条件稳定后开启防护装置，进行防除冰实验。

目前国内大型结冰风洞采用内置防护装置对试验件进行防护，防护罩结构尺寸大，仅试用于大型风洞，且内置防护结构会影响风道内流场，降低实验准确性。

技术实现要素：

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，提供一种用于结冰风洞防除冰试验的防护系统。此系统安装操作简便，效果明显，精度高，可有效提高结冰风洞防除冰试验环境质量。

技术方案：为达到上述目的，本发明用于结冰风洞防除冰实验的防护系统可采用如下技术方案：

一种用于结冰风洞防除冰实验的防护系统，包括风道、防护罩、电加热单元、位于风道外的气动滑台；所述防护罩的横截面为圆弧形，风道上设有与防护罩的形状配合的弧形插槽，气动滑台连接于防护罩的一端并驱动防护罩插入弧形插槽或自弧形插槽抽出；电加热单元安装在防护罩上。

进一步的，还包括空气压缩机，该空气压缩机为气动滑台提供动力。

进一步的，还包括连接电加热单元的电源。

进一步的，还包括控制单元，通过控制单元设置滑轨行程，加热温度。

进一步的，防护罩内侧贴有石墨烯电加热膜作为电加热单元，并设置温度传感器安装在该石墨烯电加热膜上。

进一步的，防护罩上有两个密封条，用于进出风道状态下密封。

进一步的，所述气动滑台与防护罩之间通过连接件进行连接。

有益效果：相对于现有技术，本发明通过将始终与模板插接在一起的下顶杆和顶柱共同提供顶杆的作用，在保证支撑模板的基本功能的同时，在需要清洗芯盒时，不需要将模板和下顶杆分离，而只需要将下顶杆与顶柱分离即可。解决了下顶杆和模板分离和插接造成的安装定位难和容易损坏下顶杆的问题。而压缩弹簧能够进一步的保护下顶杆，在下顶杆与顶柱抵靠时能够缓冲顶柱对下顶杆的冲击力而避免对下顶杆底端的损毁。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.本发明控制单元及传动结构位于试验段外部，防护罩抽离后不影响风道内流场；

2.本发明采用石墨烯复合材料作为加热源，升温速率快，加热均匀，防护阶段对防护罩进行加热可有效防止防护罩上冰层堆积，避免防护罩抽离风洞时受到阻碍；

3.采用气动滑台，提前预置位移量，运动滑轨精度高，误差小于0.1mm/米行程，移动速度可达30米/秒；

4.控制单元同时控制防护罩进出和加热开关，当防护罩进入风洞内时加热单元同时开启，移除风道时加热单元关闭，通过布置在防护罩上的温度传感器监控防护罩表面温度，并通过预设温度值自动调节加热功率，可有效减少能耗，提高系统操控性；

5.防护罩两端设置密封条，保证系统工作时风道气密性。

本发明具有操作简便，结构简单，安装便捷，能耗低，维护方便且效果明显等优势，能有效提高结冰风洞防除冰实验质量。

附图说明

图1是本发明用于结冰风洞防除冰实验的防护系统的结构示意图。

图2是本发明中气动滑台与防护罩的立体图。

图3是防护罩的立体图。

图4是风道上设置弧形插槽的示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明公开一种用于结冰风洞防除冰实验的防护系统，包括风道4、防护罩3、电加热单元、位于风道4外的气动滑台1。其中风道4即在飞行器机翼结冰实验的实验空间，将待测模拟机翼5预先放置在风道4中，风道中空气携带过冷水滴撞击。但在形成预期的过冷水滴状态之前，需要一段时间仍然将未达到标准的过冷水滴自风道中喷出直至达到过冷水滴标准，而未达到标准的过冷水滴不能与模拟机翼5接触。此时则需要采用防护罩3对模拟机翼5进行防护。如图1所示，所述防护罩3的横截面为圆弧形，而风道4上设有与防护罩的形状配合的弧形插槽41。本实施方式中，在风道4的观察窗上开设该弧形插槽41。气动滑台1连接于防护罩3的一端并驱动防护罩插入弧形插槽或自弧形插槽抽出。采用空气压缩机6为气动滑台提供动力。气动滑台1与防护罩3之间通过连接件2进行连接，便于防护罩3的拆卸更换。防护罩3上有两个密封条11，用于进出风道状态下密封。

电加热单元安装在防护罩上。在本实施方式中，防护罩内侧贴有石墨烯电加热膜作为电加热单元，并设置温度传感器10安装在该石墨烯电加热膜上。同时在风道4外设置连接电加热单元的电源8。

该系统中还包括控制单元7，通过控制单元7设置滑轨行程，加热温度。

本系统应用在具体的结冰风洞防除冰实验时，开启控制单元7设置加热温度、滑轨行程。结冰风洞喷雾前，使防护罩3进入风道4并挡在模拟机翼5前方，同时电加热单元开启。结冰参数(液态水含量、平均粒径、温度)稳定前系统持续工作，将撞击在防护罩3上的冰层融化。加热温度为防护罩表面温度，根据实验要求可在0—80℃内调节。。结冰参数稳定后关闭防护系统，防护罩3被抽出风道，电加热单元同步关闭。所述电加热单元通过控制单元内温控器自动控制加热功率以保证加热温度为设定值。当系统开启后，空气压缩机同时开启提前充气；总开关关闭后，空气压缩机自动放气，保证实验安全。

另外，本发明的具体实现方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种用于结冰风洞防除冰实验的防护系统，包括风道、防护罩、电加热单元、位于风道外的气动滑台；所述防护罩的横截面为圆弧形，风道上设有与防护罩的形状配合的弧形插槽，气动滑台连接于防护罩的一端并驱动防护罩插入弧形插槽或自弧形插槽抽出。用以在实验中保护被测的飞行器模拟机翼。本发明具有操作简便，结构简单，安装便捷，能耗低，维护方便且效果明显等优势，能有效提高结冰风洞防除冰实验质量。

技术研发人员：朱春玲;王渊;朱程香;赵宁;苗波;陶明杰;田甜
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2019.01.22
技术公布日：2019.04.26