CN103308271B - 过度冷却的大滴状物结冰条件的仿真系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及过度冷却的大滴状物结冰条件的仿真系统。公开了用于结冰仿真系统（111）的方法和装置。结冰仿真系统（111）包括风洞（116）、喷嘴系统（122）以及控制器（128）。喷嘴系统（122）经配置在风洞（116）内喷洒水（130）的滴状物（132）。控制器（128）经配置在喷嘴系统（122）中控制水（130）的多个属性，使得喷嘴系统（122）喷洒具有针对期望的结冰条件类型（111）的不同尺寸的水（130）的滴状物（132）。

Description

过度冷却的大滴状物结冰条件的仿真系统

技术领域

本发明一般地涉及结冰条件，并且尤其是涉及仿真结冰条件。更为特别地，本发明涉及用于仿真存在过度冷却的大滴状物的结冰条件。

背景技术

在航空学中，当大气条件导致飞行器表面上形成冰块时，在飞行器上会发生结冰。进一步地，这种冰块还会发生在发动机内。在飞行器表面、发动机入口上以及其他位置上形成冰块是不期望的，并且潜在威胁飞行器运行的安全。

当存在过度冷却的液态水的滴状物时，会发生结冰条件。在这些说明性示例中，当水被冷却到低于水的规定凝固点但水仍处于液态时，水被认为是过度冷却的。结冰条件可以由滴状物的尺寸、液态水的含量、空气温度和/或其他参数表征。这些参数会影响在飞行器上形成冰块的速率和程度。

水的滴状物可以在各种环境中被过度冷却。例如，水的滴状物可以在层状云和积云云层中被过度冷却。

当发生结冰时，飞行器可能不能按期望运行。例如，在飞行器翼板上的冰块会导致飞行器在较低仰角的失速以及具有增加的阻力。

飞行器可以具有防止结冰的机构、除冰的机构或其组合，从而处理这些结冰条件。例如，飞行器可以包括结冰检测、预防和清除系统。冰块可以利用放气、红外线加热以及其他合适的机构清除。

飞行器可以具有设计用于检测结冰条件的传感器系统。由于开发了关于应当被检测到的结冰条件的新规则，所以制造商设计和测试用于检测结冰条件的传感器系统。例如，飞行器可以被要求保证在正常结冰条件和过度冷却的大滴状物结冰条件中运行。

在设计和测试传感器系统时，当前可用的测试环境可能不能提供以测试新传感器系统期望的方式仿真过度冷却的大滴状物结冰条件的能力。因此，期望的是具有考虑至少上述一些问题以及可能的其他问题的方法和装置。

发明内容

在一个说明性实施例中，结冰仿真系统包括风洞(wind tunnel)、喷嘴系统以及控制器。喷嘴系统经配置在风洞内喷洒水的滴状物。控制器经配置在喷嘴系统中控制水的多个属性，使得喷嘴系统喷洒具有针对期望的结冰条件类型的不同尺寸的水的滴状物。

在另一个说明性实施例中，提供了用于在风洞中仿真期望的结冰条件类型的方法。水的多个属性被控制并发送到喷嘴系统。多个属性被控制，使得水的滴状物具有与期望的结冰条件类型关联的不同尺寸。水的滴状物在风洞中从喷嘴系统喷洒。由喷嘴系统喷洒的水的滴状物具有针对期望的结冰条件类型的不同尺寸。

所述特征和功能可以在本公开的各个实施例中单独实现,或可以在其他实施例中结合实现,其中进一步的细节参考下列描述和附图可见。

附图说明

说明性实施例的被确信为新颖性特征的特性在所附权利要求中阐述。然而，当结合附图阅读时，通过参考本公开的说明性实施例的下列详细描述将最佳地理解所述说明性实施例以及其优选使用方式、进一步的目的和特征，在附图中：

图1示出了根据说明性实施例的结冰仿真环境的框图；

图2示出了根据说明性实施例的由控制器控制的属性的框图；

图3示出了根据说明性实施例的喷嘴系统的框图；

图4示出了根据说明性实施例的在结冰仿真系统中的基础结构的框图；

图5示出了根据说明性实施例的结冰仿真系统的图示；

图6示出了根据说明性实施例的喷杆平衡系统的图示；

图7示出了根据说明性实施例的用于仿真结冰条件的处理的流程图；

图8示出了根据说明性实施例的用于校准结冰仿真系统的处理的流程图；

图9示出了根据说明性实施例的数据处理系统的图示；

图10示出了根据说明性实施例的飞行器制造和维护方法的图示；以及

图11示出了可以实施说明性实施例的飞行器的图示。

具体实施方式

说明性实施例意识并考虑到一个或更多不同的考量。例如，说明性实施例意识并考虑到用于仿真结冰条件的当前可用系统不能够仿真过度冷却的大滴状物结冰条件。特别是，说明性实施例意识并考虑到仿真这种结冰条件类型涉及生成具有两种尺寸范围的滴状物。这些范围可以是水的滴状物尺寸的两种不同的分布。这种分布类型可以采用过度冷却的大滴状物双峰分布的形式。

例如，说明性实施例意识并考虑到用于仿真结冰条件的当前可用风洞不能够生成具有用于过度冷却的大滴状物结冰条件的两种尺寸范围的水的滴状物。

因此，一个或更多说明性实施例提供了用于仿真结冰条件的方法和装置。在一个说明性实施例中，结冰仿真系统包括风洞、喷嘴系统以及控制器。喷嘴系统经配置在风洞内喷洒水的滴状物。控制器经配置在喷嘴系统中控制水的多个属性，使得喷嘴系统喷洒具有针对期望的结冰条件类型的不同尺寸的水的滴状物。

现参考附图，并且尤其是参考图1，其示出了根据说明性实施例描述的结冰仿真环境的框图。在这个说明性示例中，结冰仿真环境100可以被用于仿真结冰条件类型102。

特别是，结冰条件类型102可以被仿真以用于测试对象103。测试对象103可以是，例如，结构104，平台106，或两者。结构104可以是平台106中的结构。当平台106采用飞行器108的形式时，结构104可以是飞行器108中的结构。例如，结构104可以是翼板、水平稳定器、垂直稳定器、发动机、起落架系统、机身、襟翼、飞行器风挡或者某些其他的合适结构。

在一个说明性实施例中，结冰仿真系统110可以被用于在用于测试对象103的一个或更多结冰条件类型102中仿真期望的结冰条件类型111。期望的结冰条件类型111是期望关于测试对象103进行测试的结冰条件类型。

特别地，结冰仿真系统110可以被用于仿真作为第一结冰条件类型112和/或第二结冰条件类型114的期望的结冰条件类型111。

在这些说明性示例中，在结冰条件类型102中的第一结冰条件类型112和第二结冰条件类型114可以基于滴状物尺寸而彼此不同。滴状物尺寸可以基于平均体积直径而不同。更为具体地，滴状物尺寸可以基于尺寸的范围而不同。换句话说，第一结冰条件类型112可以具有一种尺寸范围，而第二结冰条件类型114可以具有另一种尺寸范围。在范围内尺寸的分布也可以用于定义不同的结冰条件类型。

在这些说明性示例中，当滴状物的尺寸从直径大约0.00465mm变化到直径大约0.111mm时，可以存在第一结冰条件类型112。具有这些尺寸的滴状物可以被称为正常的滴状物。

当滴状物的尺寸包括具有大于约0.111mm直径的滴状物时，可以存在第二结冰条件类型114。具有大于约0.111mm的尺寸的滴状物可以被称为大滴状物，并且特别地，在上述海拔、温度和液态水含量的情况下，可以被称为过度冷却的大滴状物。例如，滴状物可以具有从大约0.112mm到大约2.2mm范围内的直径。此外，当存在大于0.111mm的滴状物时，第二结冰条件类型114可以包括是0.111mm或更小的滴状物。换句话说，第二结冰条件类型114包括水的正常滴状物和较大的滴状物。

在仿真期望的结冰条件类型111时，在滴状物中的液态水含量还可以被用于表征结冰条件的类型。例如，第一结冰条件类型112可以具有在从大约每立方米0.04g到大约每立方米2.8g的范围中的液态水含量。换句话说，第二结冰条件类型114可以具有在从大约每立方米0.19g到大约每立方米0.44g的范围中的液态水含量。

在所描述的示例中，结冰仿真系统110是还可以包括软件的物理系统。结冰仿真系统110包括风洞116、空气驱动系统118、冷却系统120、喷嘴系统122、传感器系统123、水源124、空气源126、基础结构127、控制器128以及其他合适的组件。

如上所述，空气驱动系统118促使空气129在风洞116内流动。冷却系统120可以冷却风洞116内的空气129的温度。

基础结构127包括将水130和空气134运送到喷嘴系统122的组件。特别地，基础结构127将水源124和空气源126连接到喷嘴系统122。此外，基础结构127还可以被连接到冷却系统120。到冷却系统120的连接可以被用于冷却水130和/或空气134。此外，基础结构127还可以被连接到冷却系统120。到冷却系统120的连接可以被用于冷却水130和/或空气134。

喷嘴系统122从水源124通过基础结构127接收水130，并生成水130的滴状物132。换句话说，水130的滴状物132由流过喷嘴系统122的水130生成。

在某些说明性示例中，通过基础结构127接收的空气134可以在水130流过喷嘴系统122以形成水130的滴状物132时被引入到水130中。在这些说明性示例中，空气源126还可以经由基础结构127将空气134发送到喷嘴系统122。在喷嘴系统122内，空气134可以与水130混合以形成由喷嘴系统122喷洒的水130的滴状物132。

在这些说明性示例中，由喷嘴系统122生成的水130的滴状物132可以具有仿真第一结冰条件类型112和/或第二结冰条件类型114的属性136。在这些说明性示例中，水130的滴状物132的属性136可以包括，例如但不限于，尺寸、水含量、温度以及其他合适的属性。

传感器系统123经配置生成关于水130的滴状物132的一个或更多属性136的数据。换句话说，传感器系统123识别在风洞116内由喷嘴系统122生成的水130的滴状物132的属性136。

控制器128经配置控制水130的属性140，以便仿真第一结冰条件类型112、第二结冰条件类型114中的至少一个或两者。

控制器128可以使用来自传感器系统123的数据，以便调节水130的属性140中的多个属性的值，从而在结冰条件类型102内获得期望的结冰条件类型111。换句话说，传感器系统123提供到控制器128的关于水130的滴状物132的反馈。如果水130的滴状物132的属性136不具有期望的结冰条件类型111的期望值，则从传感器系统123接收的数据可以用于调整水130的属性140。

由控制器128进行的水130的属性140的调整可以在测试期间的不同时间进行。例如，在将测试对象103放置在风洞116中以用于测试期望的结冰条件类型111之前，可以做出调整。此外，这些调整可以在期望的结冰条件类型111的仿真在测试对象103上执行时进行。换句话说，在测试期间可以动态地做出调整以保持期望的结冰条件类型111。

在这些说明性示例中，控制器128包括硬件、软件或两者。例如，控制器128可以是计算机系统。计算机系统可以包括一个或更多计算机。当不止一个计算机存在于计算机系统中时，那些计算机可以通过网络彼此通信。在其他说明性示例中，控制器128可以使用硬件实施，该硬件具有经配置执行仿真结冰条件类型102的操作的电路。

在这些说明性示例中，所述硬件可以采用电路系统、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件，或经配置执行多个操作的一些其他合适的硬件类型的形式。利用可编程逻辑器件，该设备经配置执行多个操作。该设备可以在稍后被重新配置，或者可以被永久地配置为执行多个操作。可编程逻辑器件的示例包括，例如，可编程逻辑阵列、可编程阵列逻辑、现场可编程逻辑阵列、现场可编程门阵列、以及其他合适的硬件设备。此外，所述处理可以在集成有非有机组件的有机组件中实施和/或可以包括除人类以外的全部有机组件。

如上所述，测试对象103可以被放置在风洞116中的测试区域142以便暴露给水130的滴状物132。通过控制水130的属性140，水130的滴状物132可以由属性136生成，以便仿真期望的结冰条件类型111。

这种期望的结冰条件类型111的仿真可以被用于确定测试对象103可以如何起作用。例如，测试对象103可以是具有配置为检测结冰条件的传感器的翼面。通过仿真期望的结冰条件类型111，可以做出关于传感器是否能够检测期望的结冰条件类型111的决定。在这些说明性示例中，期望的结冰条件类型111可以是过度冷却的大滴状物结冰条件。

现转向图2，其示出了根据说明性实施例描述的由控制器控制的属性的框图。在这个说明性示例中示出了水130的属性140的示例，其可以由控制器128控制，以便获得滴状物132的属性136，从而仿真图1所示的结冰条件类型102中期望的结冰条件类型111。

在这些说明性示例中，属性140包括水压202、空气压力204、空气流206、温度208以及其他合适的属性中的至少一个。由控制器128控制的属性140可以从一个或更多属性140中选择。

水压202是在图1中喷嘴系统122中水130的压力。空气压力204是被引入喷嘴系统122中的空气134的压力。空气流206是在风洞116内空气移动的速度。温度208是在喷嘴系统122中水130的温度。在水130从喷嘴系统122以滴状物132被喷洒之前，温度208可以被选择为接近或低于水130的凝固点。温度208的选择使得水130在喷嘴系统122中的喷嘴内不结冰。

在这些说明性示例中，可以选择属性140的水压202、空气压力204以及空气流206中的至少一个的值，以便获得期望的结冰条件类型111所期望的滴状物132的属性136。这些属性可以包括，例如但不限于，尺寸、水含量、温度以及水130的滴状物132的其他合适属性中的至少一个，使得产生结冰条件类型102中期望的结冰条件类型111。

属性140的值可以根据在结冰条件类型102中的特定结冰条件类型而改变。换句话说，选择用于第一结冰条件类型112的属性140的值不同于选择用于第二结冰条件类型114的属性140的值。

例如，空气压力204可以从大约10psi到大约60psi，并且水压202可以从大约20psi到大约240psi。这种空气压力204与水压202的组合可以产生具有达到大约0.050mm尺寸的水的滴状物。水的滴状物的尺寸可以通过改变相对于空气压力的水压而增加。

例如，空气压力204可以通过相对于水压202的幅值而改变。例如，水压202可以是大约80psi，并且空气压力204可以是大约8psi。通过这种设置，水的滴状物可以是大约0.500mm。

在某些说明性示例中，空气压力204可以从大约10psi到大约60psi。水压202可以从大约10psi到大约240psi。当然，水压202和空气压力204的值可以根据使用的喷嘴类型而改变。

现参考图3，其示出了根据说明性实施例描述的喷嘴系统的框图。用于喷嘴系统122的组件的示例在该图中示出。

如上所述，喷嘴系统122包括喷嘴300和支撑结构301的组。在这些说明性示例中，在多组喷嘴300中的一组喷嘴包括一个或更多喷嘴。进一步地，在多组喷嘴300中的一组喷嘴可以具有与多组喷嘴300中的另一组喷嘴不同数量的喷嘴。

支撑结构301经配置与多组喷嘴300关联。在这些描述的示例中，当一个组件与另一个组件“关联”时，这种关联是物理关联。例如，第一组件，即在多组喷嘴300中的一组喷嘴304可以被认为通过被固定到第二组件、被接合到第二组件、被安装到第二组件、被焊接到第二组件、被紧固到第二组件和/或以某些其他合适的方式连接到第二组件而与第二组件，即支撑结构301中的支撑结构306关联。第一组件还可以使用第三组件连接到第二组件。第一组件还可以被认为通过形成为第二组件的一部分和/或扩展件而与第二组件关联。进一步地，所述关联可以是临时关联，其中第一组件可以从第二组件移除，或反之亦然。

支撑结构301还可以经配置接收水和将水引导到多组喷嘴300。在这些说明性示例中，支撑结构301可以包括可以被用于在支撑结构301内控制水流的管路、阀或其他组件。在某些说明性示例中，支撑结构301还可以包括传感器，该传感器用于生成关于流过支撑结构301的水的数据。

如上所述，多组喷嘴300与支撑结构301的关联形成多个喷杆302。在多组喷嘴300中的每组喷嘴均与支撑结构301中的支撑结构关联。例如，一组喷嘴304与支撑结构306的关联形成喷杆308。

在这些说明性示例中，图2中的属性140可以被控制具有不同的粒度级别。例如，与其他喷嘴组相比，在多组喷嘴300中的每组喷嘴均可以具有不同的属性140值。

还在其他说明性示例中，当在一组喷嘴304中具有不止一个喷嘴时，一组喷嘴304中每个喷嘴的属性140值可以被独立控制。换句话说，通过对两组喷嘴的属性140的控制，多组喷嘴300中的一组喷嘴可以喷洒出图1中水130的滴状物132，该滴状物132与多组喷嘴300中另一组喷嘴相比具有不同的尺寸或尺寸范围。通过这样的方式，可以利用多组喷嘴300实现水130的滴状物132的尺寸，以便获得图1中结冰条件类型102内的期望的结冰条件类型。

现转向图4，其示出了根据说明性实施例描述的在结冰仿真系统中的基础结构的框图。在这个说明性示例中，示出了可以存在于基础结构127中的某些组件的示例，包括管路400、阀402以及传感器403。管路400可以包括例如柔性管路404和刚性管路406。

在这些说明性示例中，管路400可以被用于将水源124和空气源126连接到图1的喷嘴系统122。进一步地，某些管路400可以被连接到图1中的冷却系统120。

阀402与管路400关联。阀402可以被操作为控制经过管路400的流体的流量。在这些说明性示例中，这些流体可以是图1中的水130和空气134。在这些说明性示例中，阀402的操作由控制器128控制。控制器128操作阀402以选择图1中属性140的值。

传感器403经配置检测属性140的值。此外，传感器403还可以经配置检测阀402的位置，经过管路400的液体的流量以及其他合适的参数。

如上所述，传感器403可以与管路400和阀402关联。进一步地，传感器403还可以与喷嘴系统122关联。

传感器403生成被发送到控制器128的数据408。控制器128操作阀402以调整属性140的值。

在图1中的结冰仿真环境100和在图1-4中的结冰仿真环境100的组件的图示不意味着暗示对可以实施说明性实施例的方式的物理或构造限制。除了或代替示出的组件以外，还可以使用其他组件。某些组件可能是不必要的。而且，呈现了方框以说明某些功能组件。当在说明性实施例中实施时，这些方框中的一个或更多可以被组合、分割或可以被组合并且分割成不同的方框。

在某些说明性示例中，除了测试对象103以外，在使用结冰仿真系统110仿真期望的结冰条件类型111期间，一个或更多测试对象还可以被放置在测试区域142中。而且，测试对象103可以采用除飞行器或用于飞行器或作为飞行器一部分的对象以外的其他形式。例如，测试对象103可以选自机动车风挡、机动车、船舶、发动机罩、船舶的甲板以及其他合适的测试对象中的一个。

在其他说明性示例中，阀402、传感器403或两者可以被认为是控制器128的一部分。仍然在其他说明性实施例中，除了或替代结冰条件类型102中的第一结冰条件类型112和第二结冰条件类型114以外，可以存在额外的结冰条件类型。例如，在某些结冰条件类型中，水130的滴状物132的三个或更多尺寸范围可以存在于那些结冰条件类型中。

现转向图5，其示出了根据说明性实施例描述的结冰仿真系统的示意图。在这个描述的示例中，结冰仿真系统500是以图1中的方框形式示出的结冰仿真系统110的物理实施方式的一个示例。

在这个说明性示例中，示出了结冰仿真系统500的俯视图。如上所述，结冰仿真系统500包括风洞502、空气驱动系统504、喷嘴系统506、冷却系统508以及控制器510。

在这个描述的示例中，风洞502具有转动叶片512、转动叶片514、转动叶片516以及转动叶片518。这些转动叶片辅助引导由空气驱动系统504生成的空气流520在风洞502内转动或呈曲线运动。

如上所述，空气流520由空气驱动系统504生成。在这个说明性示例中，空气驱动系统504包括风扇系统522。在这个说明性示例中，喷嘴系统506包括喷杆524。

在这些说明性示例中，喷杆524经配置在风洞502内喷洒水的滴状物526。水的滴状物526由空气流520携带经过风洞502内的测试区段528。

在这些说明性示例中，空气流520使用冷却系统508冷却。如上所述，冷却系统508包括制冷系统530和热交换器532。制冷系统530和热交换器532操作为冷却空气流520内穿过或通过热交换器532的空气。

在这个说明性示例中，传感器系统509采用激光传感器系统534的形式。激光传感器系统534将激光束536发送到风洞502中，在风洞502中，由喷嘴系统506中的喷杆524生成水的滴状物526。激光传感器系统534将关于水的滴状物526的尺寸的数据发送到在控制室538中的控制器510。

通过来自传感器系统509中的激光传感器系统534的反馈，控制器510可以调整通过喷嘴系统506中的喷杆524发送的水的属性，以便获得期望尺寸的水的滴状物526，从而仿真期望的结冰条件类型。

在这些说明性示例中，水的滴状物526可以具有针对期望的结冰条件的两种尺寸范围。特别地，期望的结冰条件可以是过度冷却的大滴状物结冰条件。在这些说明性示例中，水的滴状物526可以包括正常滴状物的尺寸和过度冷却的大滴状物的尺寸。

现转向图6，其示出了根据说明性实施例描述的喷杆平衡系统的示意图。如上所述，喷杆平衡系统600可以在图1的结冰仿真系统110内的多个不同位置中实施。例如，喷杆平衡系统600可以被实施为图1中的基础结构127、喷嘴系统122或两者组合的一部分。

在这个说明性示例中，喷杆平衡系统600可以用于以某种方式控制喷杆602，该方式允许更快地产生具有期望尺寸和温度的水的滴状物604，以便形成期望的结冰条件类型的期望的结冰云(icing cloud)。

如上所述，滴状物尺寸可以由水的滴状物和/或水的滴状物中液态水含量的平均体积直径定义。这些参数是喷杆602中的空气压力、喷杆602中空气压力的改变以及风洞内水的滴状物速度的函数。

在这个说明性示例中，喷杆602包括支撑结构605和喷嘴606。在这个示例中，喷嘴606包括喷嘴608、喷嘴610、喷嘴612以及喷嘴614。支撑结构605包括水管路618和空气管路620。水管路618向喷嘴606供应水，而空气管路620向喷嘴606供应空气。

在这些说明性示例中，在支撑结构605中的阀622控制经过喷嘴606的水。如上所述，阀622包括阀624、阀626、阀628以及阀630。这些阀分别与喷嘴608、喷嘴610、喷嘴612以及喷嘴614关联。

在这些说明性示例中，在喷杆602中的支撑结构605具有水输入端632和水返回输出端634。此外，支撑结构605具有空气输入端636。水输入端632通过管路640连接到供水装置638。水返回输出端634通过管路644连接到回水装置642。空气输入端636通过管路648连接到供气装置646。针形阀650和旁通阀652与管路644关联。空气阀654与管路648关联。压力阀656与管路640关联。

在这个说明性示例中，喷杆602可以以喷洒模式和旁通模式操作。在旁通模式中，喷杆602不喷洒水的滴状物604。在这样的方式中，阀622被关闭，而旁通阀652打开。在这样的方式中，从供水装置638流出的水可以流过喷杆602的支撑结构605中的水管路618。这个水可以从在水返回输出端634的喷杆602流出，并且流过管路644到达回水装置642。

当在旁通模式中时，压力阀656可以被调整为在用于期望的结冰条件类型的期望的压力级别下供水。在这样的方式中，在切换到喷洒模式之前，可以存在期望的压力。

当喷杆602被置于喷洒模式中时，阀622被打开，并且旁通阀652被关闭。在喷洒模式中，水的滴状物604从喷杆602处的喷嘴606喷出。在这些说明性示例中，水的滴状物604形成结冰云。水的滴状物604具有仿真期望的结冰条件的属性。

在喷洒模式中，阀622被打开，以便允许水的滴状物604从喷嘴606喷出。此外，空气阀654和压力阀656也被打开。旁通阀652被关闭。

随着空气阀654的打开，空气可以从供气装置646流过管路648进入从空气输入端636到达喷嘴606的空气管路620中。此外，水可以从供水装置638流过管路640进入水输入端632中，以便到达喷嘴606。

在这些说明性示例中，这种阀的操作可以促使流向喷嘴606的水压的改变。针形阀650位于旁通阀652的下游并经配置在从旁通模式向喷洒模式改变期间平衡水流。以这样的方式，可以减少水压的任何改变，使得该改变不以影响仿真期望的结冰条件的方式影响水的滴状物604的喷洒。换句话说，通过这种配置，水的滴状物604的属性可以更加快速地达到期望的结冰条件的期望的属性。

在图5-6中示出的不同组件可以与图1-4中的组件组合和/或与图1-4中的组件一起使用。此外，在图5-6中的某些组件可以是如何能够将图1-4中方框形式显示的组件实施为物理结构的说明性示例。

现参考图7，其示出了根据说明性实施例描述的用于仿真结冰条件的处理的流程图。在图7中示出的处理可以在图1的结冰仿真环境100中实施。特别地，所述处理可以在结冰仿真系统110中实施。

所述处理开始于识别期望的结冰条件类型(操作700)。所述处理识别被运送到喷嘴系统以用于期望的结冰条件类型的水的多个属性(操作702)。

下一步，将测试对象放置在风洞中(操作704)。控制被发送到喷嘴系统的水的多个属性(操作706)。在这些说明性示例中，多个属性被控制，使得水的滴状物具有与结冰条件类型关联的尺寸。换句话说，属性的值被选择，使得水的滴状物具有表征待仿真的结冰条件类型的尺寸。

例如，利用过度冷却的大滴状物结冰条件，水的滴状物可以包括如上所述的正常滴状物和大滴状物。进一步地，水还可以具有当水的滴状物在风洞中行进时能够达到的期望的温度。

水的滴状物之后从风洞中的喷嘴系统喷出(操作708)，此后处理终止。由喷嘴系统喷洒的水的滴状物具有对应于期望的结冰条件类型的不同尺寸。根据结冰条件的类型，这些不同尺寸可以具有不同范围。

以此方式，风洞中的结冰条件的仿真允许测试对象被测试，以便看出测试对象在期望的结冰条件中如何表现。例如，可以利用这种处理测试用于检测结冰条件的传感器系统，而不需要将传感器放置在飞行器上以及使飞行器飞行在具有期望的结冰条件的天气中。

现参考图8，其示出了根据说明性实施例描述的用于校准结冰仿真系统的处理的流程图。这种处理可以用于将结冰仿真系统110设置成产生水130的滴状物132，该水130的滴状物132具有针对图1中期望的结冰条件类型111的期望尺寸。

所述处理开始于识别待处理的多组喷嘴(操作800)。接着，所述处理从多组喷嘴中选择一组喷嘴用于处理(操作802)。

所述处理识别由所述一组喷嘴喷洒的滴状物的期望尺寸(操作804)。下一步，所述处理识别被运送通过所述一组喷嘴的水的一个或更多属性的值(操作806)。水的属性被控制，以便满足所述一组喷嘴的那些值(操作808)。接着水的滴状物从利用这些值的一组喷嘴中喷出(操作810)。

下一步，水的滴状物的尺寸被识别(操作812)。水的滴状物的尺寸可以利用传感器系统识别，例如图1中的传感器系统123。做出关于水的滴状物的尺寸是否满足期望的尺寸的判断(操作814)。如果被识别的水的滴状物尺寸与期望的尺寸相同，则可以满足期望的尺寸。在这些说明性示例中，在某些情况下，如果水的滴状物尺寸在期望的尺寸的范围内，则也可以满足期望的尺寸。

如果水的滴状物的尺寸不满足期望的尺寸，则识别对达到期望尺寸所需的属性的值的调整(操作816)。所述处理之后返回操作808。

再次参考操作814，如果满足水的滴状物的期望尺寸，则做出关于在多组喷嘴中是否存在额外的未处理的喷嘴组的判断(操作818)。如果存在额外的未处理的喷嘴组，则所述处理返回到操作802。否则，所述处理终止。

虽然所述处理可以用于在仿真期望的结冰条件类型之前校准喷嘴组，但是所述处理也可以在其他时间使用。例如，当期望的结冰条件类型正在被仿真时，也可以使用所述处理。所述处理可以用于调整水的滴状物被喷洒的方式，使得即使在结冰仿真环境中的其他参数可能改变时也可以保持期望的结冰条件类型。

在描述的不同实施例中的流程图和框图示出了在说明性实施例中的装置和方法的某些可能的实施方式的构造、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的每个框可以表示模块、区段、功能和/或操作或步骤的一部分。例如，一个或更多框可以实施为程序代码，实施在硬件中，或者实施为程序代码和硬件的组合。当在硬件中实施时，硬件可以采用例如集成电路的形式，该集成电路被制造或配置为执行流程图或框图中的一个或更多操作。

在说明性实施例的某些可替换的实施方式中，在框中记录的一个或更多功能可以不以图中标记的次序发生。例如，在某些情况下，根据涉及的功能，连续示出的两个框可以基本同时执行，或者所述框有时候可以相反次序执行。而且，除了在流程图或框图中示出的框以外，也可以添加其他框。

现转向图9，其示出了根据说明性实施例描述的数据处理系统的示意图。数据处理系统900可以用于实施图1中的控制器128。在这个说明性示例中，数据处理系统900包括通信框架902，其提供处理器单元904、存储器906、永久性贮存器908、通信单元910、输入/输出(I/O)单元912以及显示器914之间的通信。在这个示例中，通信框架902可以采用总线系统的形式。

处理器单元904用于执行可以被加载到存储器906中的软件指令。根据特定的实施方式，处理器单元904可以是多个处理器、多处理器核或某些其他类型的处理器。

存储器906和永久性贮存器908是存储设备916的示例。存储设备是能够在临时基础和/或永久性基础上存储信息的任意硬件块，所述信息例如但不限于：数据、功能形式的程序代码和/或其他合适的信息。在这些说明性示例中，存储设备916还可以被称为计算机可读存储设备。在这些示例中，存储器906可以是例如随机存取存储器或任意其他的合适的易失性或非易失性存储设备。根据特定的实施方式，永久性贮存器908可以采用各种形式。

例如，永久性贮存器908可以包括一个或更多组件或设备。例如，永久性贮存器908可以是硬盘驱动器、闪存、可复写光盘、可复写磁带或者上述的某些组合。由永久性贮存器908使用的介质还可以是可移动的。例如，可移动硬盘驱动器可以被用作永久性贮存器908。

在这些说明性示例中，通信单元910提供与其他数据处理系统或设备的通信。在这些说明性示例中，通信单元910是网络接口卡。

输入/输出单元912允许与可以连接到数据处理系统900的其他设备的数据输入和输出。例如，输入/输出单元912可以通过键盘、鼠标和/或某些其他合适的输入设备提供用户输入的连接。进一步地，输入/输出单元912可以向打印机发送输出。显示器914提供机构以向用户显示信息。

用于操作系统、应用和/或程序的指令可以位于通过通信框架902与处理器单元904通信的存储设备916中。不同实施例的处理可以由处理器单元904使用计算机实施的指令执行，所述指令可以位于存储器中，例如存储器906中。

这些指令被称为可以由处理器单元904中的处理器读取和执行的程序代码、计算机可用程序代码或计算机可读程序代码。在不同实施例中的程序代码可以嵌入在不同的物理或计算机可读存储介质上，例如存储器906或永久性贮存器908上。

程序代码918以功能形式位于选择性地可移动的计算机可读介质920上并且可以被加载或传递到数据处理系统900以便由处理器单元904执行。在这些说明性示例中，程序代码918和计算机可读介质920形成计算机程序产品922。在一个示例中，计算机可读介质920可以是计算机可读存储介质924或者计算机可读信号介质926。

在这些说明性示例中，计算机可读存储介质924是用于存储程序代码918的物理或有形的存储设备，而非传播或传输程序代码918的介质。

可替换地，可以使用计算机可读信号介质926将程序代码918传递到数据处理系统900。计算机可读信号介质926可以是，例如包含程序代码918的传播的数据信号。例如，计算机可读信号介质926可以是电磁信号、光学信号和/或任何其他合适类型的信号。这些信号可以基于通信链路发送，例如无线通信链路、光纤电缆、同轴电缆、电线和/或任何其他合适类型的通信链路。

示出的用于数据处理系统900的不同组件不意味着提供对可以实施不同实施例的方式的架构限制。不同的说明性实施例可以在数据处理系统中实施，该数据处理系统包括除了和/或替代数据处理系统900中示出的组件以外的组件。在图9中示出的其他组件可以自示出的说明性示例变化。可以使用能够运行程序代码918的任何硬件设备或系统来实施不同的实施例。

本公开的说明性实施例可以在如图10所示的飞行器制造和维护方法1000以及图11中示出的飞行器1100的背景中描述。首先转向图10，其示出了根据说明性实施例描述的飞行器制造和维护方法的示意图。在预生产期间，飞行器制造和维护方法1000可以包括图11中的飞行器1100的规格和设计1002以及材料采购1004。

在生产期间，进行飞行器1100的组件和子配件制造1006和系统整合1008。此后，飞行器1100可以经历认证和交付1010，以便投入使用1012。当由用户使用1012时，飞行器1100按计划例行维修和维护1014，其可以包括改进、重新配置、翻新以及其他维修或维护。

飞行器制造和使用方法1000的每个处理均可以由系统供应商、第三方和/或操作员实施或执行。在这些示例中，操作员可以是客户。为了本说明的目的，系统供应商可以包括但不限于：任意数量的飞行器制造商和主要系统的转包商；第三方可以包括但不限于：任意数量的销售商、转包商和供应商；以及操作员可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务机构，等等。

现参考图11，其示出了可以实施说明性实施例的飞行器的示意图。在这个示例中，飞行器1100由图10中的飞行器制造和维护方法1000生产，并且可以包括具有多个系统1104和内部1106的机身1102。系统1104的示例包括：推进系统1108、电气系统1110、液压系统1112以及环境系统1114中的一个或更多。可以包括任意数量的其他系统。虽然示出了航空航天的示例，但不同的说明性实施例可以被应用到其他工业，例如汽车工业。

本文体现的装置和方法可以被用于图10中的飞行器制造和维护方法1000的多个阶段中的至少一个。在一个说明性示例中，在图10的组件和子配件制造1006中生产的组件或子配件可以某种方式被构造或制造，所述方式类似于当图10中的飞行器1100在使用1012时生产组件或子配件的方式。

作为另一个示例，在生产阶段中，例如在图10中的规格和设计1002以及系统整合1008中，可以使用一个或更多装置实施例、方法实施例或其组合。例如，在规格和设计1002期间，结冰仿真系统110可以用于测试各种组件或结构的原型。

当飞行器1100被投入使用1012时和/或在维修和维护1014期间，可以采用一个或更多装置实施例、方法实施例或其组合。例如，结冰仿真系统110可以用于测试在维修和维护1014期间对飞行器1100做出的升级或改变。例如，如果用于检测结冰条件的新的或不同的传感器系统被添加到飞行器1100，则结冰仿真系统110可以用于确定这些传感器是否如期望地执行。多个不同的说明性实施例的使用可以充分加快飞行器1100的装配和/或减少飞行器1100的成本。

因此，一个或更多说明性实施例提供了用于仿真结冰条件的方法和装置。结冰条件的仿真可以用于确定在不同的结冰条件类型期间，测试对象是否如期望地执行。例如，在关于需要由飞行器检测的结冰条件类型的请求改变时，可以使用说明性实施例设计和测试用于这些结冰条件类型的传感器系统。

例如，结冰仿真系统110提供了生成具有不同尺寸的水的滴状物的能力。特别地，水的滴状物可以具有两种尺寸范围。这些范围可以是表示过度冷却大滴状物结冰条件的范围。所述范围可以通过控制结冰仿真系统110内的不同喷杆而生成，以便喷洒具有不同尺寸的水的滴状物。以此方式，喷杆可以生成具有针对过度冷却大滴状物结冰条件的两种期望的滴状物尺寸范围的水的滴状物。

利用结冰仿真系统110，重新产生的期望的结冰条件可以减少满足关于结冰条件的调节所需的时间量。进一步地，通过使用结冰仿真系统110，可以减少验证飞行器或结冰检测系统所需要的时间、工作和/或费用。

当然，结冰仿真系统110可以用于生成除在所述说明性实施例中描述的结冰条件以外的结冰条件。例如，其他结冰条件可以包括三个或更多的滴状物尺寸范围。

在本文和附图中，在一个方面，公开了一种结冰仿真系统110，其包括：风洞116；经配置在风洞116内喷洒水的滴状物132的喷嘴系统122；以及控制器128，其经配置控制在喷嘴系统122中的水130的多个属性140，使得喷嘴系统122喷洒具有针对期望的结冰条件类型111的不同尺寸的水130的滴状物132。在一个变体中，结冰仿真系统110包括：其中多个属性140选自水压202、空气压力204以及温度208中的至少一个。在另一个变体中，结冰仿真系统110包括：其中喷嘴系统122包括多组喷嘴300。

在另一个变体中，结冰仿真系统110包括：其中所述结冰仿真系统110经配置控制喷嘴系统122中的水130的多个属性140，使得喷嘴系统122喷洒具有针对期望的结冰条件类型111的不同尺寸的水130的滴状物132，控制器128经配置选择用于多组喷嘴300中每组喷嘴的水130的水压202、空气压力204以及温度208中的至少一个，使得多组喷嘴300喷洒具有针对期望的结冰条件类型111的不同尺寸的水130的滴状物132。仍然在另一个变体中，结冰仿真系统110包括：其中在多组喷嘴中的一组喷嘴300与喷杆308关联。

在一个实例中，结冰仿真系统110进一步包括：喷杆平衡系统600，其经配置减少喷杆308喷洒具有期望的尺寸的水130的滴状物132的时间。

在另一个实例中，结冰仿真系统110进一步包括：经配置控制水130的水压202、空气压力204以及温度208中至少一个的多个阀402；以及经配置控制多个阀402的操作的计算机系统。在另一个实例中，结冰仿真系统110进一步包括：经配置检测水130的滴状物132的尺寸的传感器系统123。在另一个实例中，结冰仿真系统110包括：其中期望的结冰条件类型111是过度冷却的大滴状物结冰条件。

在一个示例中，结冰仿真系统110包括：其中第二结冰条件类型114包括具有大于约0.111mm的直径的水130的滴状物132。在另一个示例中，结冰仿真系统110包括：其中期望的结冰条件类型111进一步包括具有小于或等于约0.111mm的直径的额外的水130的滴状物。还在另一个示例中，结冰仿真系统110包括：其中风洞116包括配置为保持测试对象103的测试区段528。在另一个示例中，结冰仿真系统110包括：其中所述测试对象103选自翼面(airfoil)、飞行器、发动机、翼板(wing)、水平稳定器、垂直稳定器、起落架系统、机身、襟翼、飞行器风挡、机动车风挡、机动车、船舶、发动机罩以及船舶的甲板中的一个。

在一个方面中，公开了用于在风洞116中仿真期望的结冰条件类型111的方法，所述方法包括：控制被发送到喷嘴系统122的水130的多个属性140，其中所述多个属性140被控制，使得水130的滴状物132具有与期望的结冰条件类型111关联的不同尺寸；以及从风洞116中的喷嘴系统122喷洒水130的滴状物132，其中由喷嘴系统122喷洒的水130的滴状物132具有针对期望的结冰条件类型111的不同尺寸。在一个变体中，所述方法包括：其中控制被发送到喷嘴系统122的水130的多个属性140，其中所述多个属性140被控制、使得水130的滴状物132具有与期望的结冰条件类型111关联的不同尺寸包括：控制被发送到喷嘴系统122的水130的水压202、空气压力204以及温度208中的至少一个，其中所述多个属性140被控制，使得水130的滴状物132具有与期望的结冰条件类型111关联的不同尺寸。

在另一个变体中，所述方法包括：其中从风洞116中的喷嘴系统122喷洒水130的滴状物132，其中所述由喷嘴系统122喷洒的水130的滴状物132具有针对期望的结冰条件类型111的不同尺寸包括：从风洞116中的喷嘴系统122中的多组喷嘴300喷洒水130的滴状物132，其中所述由喷嘴系统喷洒的水130的滴状物132具有针对期望的结冰条件类型111的不同尺寸。还在另一个变体中，所述方法包括：其中控制被发送到喷嘴系统122的水130的多个属性140，其中所述多个属性被控制，使得水130的滴状物132具有与期望的结冰条件类型111关联的不同尺寸包括：选择用于多组喷嘴300中的每组喷嘴300的水130的水压202、空气压力204以及温度208中的至少一个，使得多组喷嘴300喷洒具有针对期望的结冰条件类型111的不同尺寸的水130的滴状物132。

还在另一个变体中，所述方法包括：其中从风洞116中的喷嘴系统122中的多组喷嘴300喷洒水130的滴状物132，其中所述由喷嘴系统122喷洒的水130的滴状物132具有针对期望的结冰条件类型111的不同尺寸包括：从风洞116中的喷嘴系统122中的多组喷嘴300喷洒水130的滴状物132，其中所述由喷嘴系统122喷洒的水130的滴状物132具有针对期望的结冰条件类型111的不同尺寸，其中所述多组喷嘴300中的一组喷嘴与喷杆关联。仍然在另一个变体中，所述方法包括：其中控制被发送到喷嘴系统122中的水130的多个属性140，其中所述多个属性140被控制，使得水130的滴状物132具有与期望的结冰条件类型111关联的不同尺寸包括：控制被发送到喷嘴系统122的水130的多个属性140，其中所述多个属性140被控制，使得水130的滴状物132具有与过度冷却的大滴状物结冰条件关联的不同尺寸。在一个实例中，所述方法进一步包括：将测试对象103放置在风洞116的测试区段528中，其中所述测试对象103选自翼面、飞行器、发动机、翼板、水平稳定器、垂直稳定器、起落架系统、机身、襟翼、飞行器风挡、机动车风挡、机动车、船舶、发动机罩以及船舶的甲板中的一个。

为了说明和描述的目的提供了不同说明性实施例的说明，并不意图穷举或限制所述实施例为公开的形式。许多修改和变化对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。

虽然关于飞行器描述了说明性实施例，但是说明性实施例也可以被应用于其他类型的平台以及用于这些平台的结构。例如但不限于，其他说明性实施例可以被应用于移动平台、静止平台、基于陆地的结构、基于水生的结构、基于空间的结构和/或一些其他合适的平台或用于这些平台的结构。更具体地，不同的说明性实施例可以应用于，例如但不限于，潜艇，公共汽车，个人输送车，坦克，火车，机动车，航天器，空间站，卫星，水面船舶和/或某些其他合适的平台。

进一步地，不同的说明性实施例可以提供与其他说明性实施例相比不同的特征。被选择的一个或多个实施例被选择和说明以便最好地解释实施例的原理、实践应用，并使得本领域的其他普通技术人员能够理解具有适合于预期的特定用途的各种修改的本公开的各种实施例。

Claims (13)

1.一种结冰仿真系统(110)，包括：

风洞(116)；

配置为在所述风洞(116)内喷洒水的滴状物(132)的喷嘴系统(122)；以及

控制器(128)，其配置为在所述喷嘴系统(122)中控制水(130)的多个属性(140)，使得所述喷嘴系统(122)喷洒具有针对期望的结冰条件类型(111)的不同尺寸的水(130)的滴状物(132)；以及

多个阀(402)，其配置为控制水(130)的水压(202)、空气压力(204)以及温度(208)中的至少一个，

其中所述喷嘴系统(122)包括多组喷嘴(300)和支撑结构，并且所述多组喷嘴(300)中的一组喷嘴与喷杆(308)关联，所述喷杆以喷洒模式或旁通模式操作，在所述旁通模式中，阀被关闭而旁通阀打开使得从供水装置流出的水流过所述喷杆的支撑结构中的水管路、然后在水返回输出端的所述喷杆流出并且流到回水装置，并且在所述喷洒模式中，阀被打开而旁通阀关闭，以便允许水的滴状物从喷嘴喷出。

2.根据权利要求1所述的结冰仿真系统(110)，其中所述多个属性(140)选自水压(202)、空气压力(204)以及温度(208)中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的结冰仿真系统(110)，其中所述结冰仿真系统(110)配置为控制所述喷嘴系统(122)中的水(130)的多个属性(140)，使得所述喷嘴系统(122)喷洒具有针对所述期望的结冰条件类型(111)的不同尺寸的水(130)的滴状物(132)，所述控制器(128)配置为选择用于所述多组喷嘴(300)中的每组喷嘴的水(130)的水压(202)、空气压力(204)以及温度(208)中的至少一个，使得所述多组喷嘴(300)喷洒具有针对所述期望的结冰条件类型(111)的不同尺寸的水(130)的滴状物(132)。

4.根据权利要求1所述的结冰仿真系统(110)，进一步包括：

喷杆平衡系统(600)，其配置为减少所述喷杆(308)喷洒具有期望的尺寸的水(130)的滴状物(132)的时间。

5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的结冰仿真系统(110)，进一步包括：

计算机系统，其配置为控制所述多个阀(402)的操作。

6.根据权利要求5所述的结冰仿真系统(110)，进一步包括：

配置为检测水(130)的滴状物(132)的尺寸的传感器系统(123)。

7.一种用于在风洞(116)中仿真期望的结冰条件类型(111)的方法，所述方法包括：

控制被发送到喷嘴系统(122)的水(130)的多个属性(140)，其中所述多个属性(140)被控制，使得水(130)的滴状物(132)具有与所述期望的结冰条件类型(111)关联的不同尺寸；以及

从所述风洞(116)中的所述喷嘴系统(122)喷洒水(130)的滴状物(132)，其中由所述喷嘴系统(122)喷洒的水(130)的滴状物(132)具有针对所述期望的结冰条件类型(111)的不同尺寸，

其中所述喷嘴系统(122)包括多组喷嘴(300)和支撑结构，并且多组喷嘴(300)中的一组喷嘴与喷杆(308)关联，所述喷杆以喷洒模式或旁通模式操作，在所述旁通模式中，阀被关闭而旁通阀打开使得从供水装置流出的水流过所述喷杆的支撑结构中的水管路、然后在水返回输出端的喷杆流出并且流到回水装置，并且在所述喷洒模式中，阀被打开而旁通阀关闭，以便允许水的滴状物从喷嘴喷出。

8.根据权利要求7所述的方法，其中控制被发送到所述喷嘴系统(122)的水(130)的多个属性(140)，其中所述多个属性(140)被控制，使得水(130)的滴状物(132)具有与所述期望的结冰条件类型(111)关联的不同尺寸包括：

控制被发送到所述喷嘴系统(122)的水(130)的水压(202)、空气压力(204)以及温度(208)中的至少一个，其中所述多个属性(140)被控制，使得水(130)的滴状物(132)具有与所述期望的结冰条件类型(111)关联的不同尺寸。

9.根据权利要求7或8中任一项所述的方法，其中从所述风洞(116)中的所述喷嘴系统(122)喷洒水(130)的滴状物(132)，其中由所述喷嘴系统(122)喷洒的水(130)的滴状物(132)具有针对所述期望的结冰条件类型(111)的不同尺寸包括：

从所述风洞(116)中的所述喷嘴系统(122)中的多组喷嘴(300)喷洒水(130)的滴状物(132)，其中由所述喷嘴系统喷洒的水(130)的滴状物(132)具有针对所述期望的结冰条件类型(111)的不同尺寸。

10.根据权利要求9所述的方法，其中控制被发送到所述喷嘴系统(122)的水(130)的多个属性(140)，其中所述多个属性被控制，使得水(130)的滴状物(132)具有与所述期望的结冰条件类型(111)关联的不同尺寸包括：

选择用于所述多组喷嘴(300)中的每组喷嘴(300)的水(130)的水压(202)、空气压力(204)以及温度(208)中的至少一个，使得所述多组喷嘴(300)喷洒具有针对所述期望的结冰条件类型(111)的不同尺寸的水(130)的滴状物(132)。

11.根据权利要求7所述的方法，其中控制被发送到所述喷嘴系统(122)的水(130)的多个属性(140)，其中所述多个属性(140)被控制，使得水(130)的滴状物(132)具有与所述期望的结冰条件类型(111)关联的不同尺寸包括：

控制被发送到所述喷嘴系统(122)的水(130)的多个属性(140)，其中所述多个属性(140)被控制，使得水(130)的滴状物(132)具有与过度冷却的大滴状物结冰条件关联的不同尺寸。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

将测试对象(103)放置在所述风洞(116)的测试区段(528)中，其中所述测试对象(103)选自翼面、发动机、翼板、水平稳定器、垂直稳定器、起落架系统、机身、襟翼、飞行器风挡、机动车风挡、发动机罩以及船舶的甲板中的一个。

13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

将测试对象(103)放置在所述风洞(116)的测试区段(528)中，其中所述测试对象(103)选自飞行器、机动车、船舶中的一个。