CN111238759B - 一种结冰风洞测压试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种结冰风洞测压试验方法，在已有的结冰风洞模型结冰试验基础上，建立一种将模型结冰试验和冰形气动影响评估试验一体化进行的风洞试验方法，将有利于提高气动试验效率的同时，提高试验结果准度，首先按常规测压试验方法安装测压模型，将测压孔通过测压软管连接到扫描阀快速接头上；然后对不同速压下测压孔压力值进行标定并分组；在开展含云雾的气动试验时由外部气源对测压孔进行供压吹气；模型外表结冰后，关闭测压孔供气，按照常规方法开展带冰形的测压试验，最后得到含冰形模型的气动特性；本发明解决了结冰风洞的模型测压孔在云雾状态下无法进行测压试验的问题。
Description
技术领域
本发明涉及风洞试验领域，具体涉及到在风洞中或者在包含有喷雾、降水、扬沙、结冰等可能干扰常规测压设备测压孔的风洞试验方法。
背景技术
风洞的测压试验是一种常规的试验，是飞机设计过程中必不可少的一个环节。特别是在结冰风洞试验中，对飞行器机翼、发动机进气道等关键气动部件进行结冰试验，获取表面结冰情况，可以为开展结冰后的气动评估做基础。
现有的结冰风洞试验，是通过吹风获取被测模型表面在不同结冰气象环境下的冰形，在模型表面结冰的情况下，是无法对飞机表面的相关压力参数进行测量。需要在结冰结束后，将冰形完整的取下后，送往其他常规风洞进行常规的气动力评估试验。在这一过程中，存在冰模制作精度、冰模挂载精度、试验模型的二次安装精度等潜在影响因素，并且试验周期和代价较大。
而如何保持在结冰状态下完成对其气动力的评估试验，这就必须要涉及到被测模型表面结冰状态进行除冰，现有的飞机的防除冰方法常规采用的均是电加热除冰，或者超声波除冰。这两种除冰方法导致的除冰结果是大面积除冰，并不能做到定点除冰，而除冰的结果会破坏冰形，导致试验受到影响。
因此，要完成在结冰状态下的测压，是不能直接借鉴常规风洞的模型测压方法，需要采用新的方案来实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种结冰风洞测压试验方法，以实现模型结冰试验和冰形气动影响评估试验在结冰风洞一体化进行。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种结冰风洞测压试验方法，包括以下步骤：
S1: 按照常规测压试验方法将被测模型安装到结冰风洞中，将每一个测压孔单独通过一根测压软管连接到扫描阀；
S2: 在不开启结冰风洞喷雾情况下开展吹风测试，测量不同速压下测压孔各点速压值，作为标定结果；
S3：针对不同速压下测压孔的测量结果，根据压力值相近的原则将测压孔进行分组，同组的测压孔连接到同组的扫描阀上；
S4:在进行正式的试验前，对各组扫描阀进行供压吹气，使得压力探针出口压力高于试验速压5Pa以上；
S5: 在进行正式的试验前，将所有测压软管一端连接到高压气源上；
S6：启动风洞试验，对风洞进行喷雾，同时启动高压气源对测压软管进行供气；
S7：在高压气源提供的高压气流的冲击下，被测模型表面的测压孔所对应的位置无水珠或者沙尘堵塞，被测模型表面除开测压孔外的其他所有区域进行结冰；
S8: 关闭测压耙压力探针的供气，并根据冰形覆盖情况剔除或标记局部受影响测压孔，完成对被测模型表面的冰形测量；
S9: 关闭高压气源的供气，并将扫描阀与测压软管连通，使用常规压力扫描阀测量流程开展测压工作；
S10:重复S4-S9，完成对于不同吹风状态下的结冰测压试验。
在上述技术方案中的S4中，所述探针出口的压力上限不得超过10%当地速压。
在上述技术方案中，所述扫描阀包括测压模块和接头，所述接头与测压模块之间为分体结构。
在上述技术方案中，接头具有多个输入端，一个输入端与扫描阀测压模块连接，一个输入端与高压气源连通。
在上述技术方案中，测压模块通过一个接头连接到测压软管，高压气源通过一个接头连接到测压软管，测压模块与高压气源对应的接头为独立接头。
在上述技术方案中，高压气源为高压试验环境的热气流。
在上述技术方案中，所述风洞试验状态中可以为变气压吹风、含水雾吹风、含过冷水雾吹风中的任一一种。
在上述技术方案中，在测压试验中，流体可以为降水、扬沙、结冰或具有微小粒子的状态。
在上述技术方案中，在S10中，在同一冰形的情况下，改变风速或者被测模型的姿态进行测压试验。
在上述技术方案中，在S10中，在不同冰形的情况下进行被测模型的姿态改变进行测压试验。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
通过本发明的方案能实现对于结冰风洞可以就同一试验模型先后完成对于模型结冰过程中的测压试验以及对于结冰冰形的测量，并且其测量方法是在现有设施基础上进行，不会改变或者增加额外的设备，对于风洞流场不会造成额外的影响，能保障测试数据的精准性；
本发明解决了现有结冰风洞中冰形成型过程中无法进行压力测试的难点，实现了在同一环境下即可完成冰形外形测量，也可以同时实现结冰试验过程中的压力测量。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的试验流程图；
图2是本发明测压试验时吹扫示意图；
图3是本发明测压试验时测量示意图；
其中：1是被测模型，2是接头，3是压力阀，4是气源，5是扫描阀。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1 所示，是本实施例的测压流程示意图：
a）按照常规测压试验方法安装测压模型，将测压孔通过测压软管连接到扫描阀快速接头上；
b）将扫描阀快速接头按照常规操作与扫描阀模块相连，并进行气密性测试；
c）在不开启结冰风洞喷雾情况下开展吹风测试，对各分系统进行功能及稳定性检查，测量不同速压下测压孔各点速压值，作为标定结果；
d）针对不同速压下测压孔的测量结果，根据压力值相近的原则将测压孔进行分组，分别安装在一组及以上的扫描阀快速接头上；
e）清理模型、改变风速或云雾参数，到设定试验参数；
f）在包含喷雾的气动试验前，对各组扫描阀快速接头进行供压吹气，保证压力探针出口压力高于试验速压5Pa以上（参考当地雷诺数可适当提高，但出口压力上限不超过10%当地速压）；如果扫描阀模块压力量程裕度较大，可以考虑使用气源控制装置和控制校正模块，采用标定过程的吹气模式进行供压。如果扫描阀模块压力量程裕度较小或者对于吹气流量要求难以满足，可以配做快速接头接口，使用独立气源进行供气；
g）风洞开车，将风速调到给定值，同时喷雾启动，过冷云雾环境逐步稳定；
h）模型外表结冰，含喷雾结冰部分的气动试验结束；
i）关闭测压耙压力探针的供气，并根据冰形覆盖情况剔除或标记局部受影响测压孔；
j）使用常规压力扫描阀测量流程开展测压工作，
k）重复e-j，做完同一模型的所有试验内容。
实施例一
如图2所示，当在结冰风洞中，需要进行结冰吹风时，在测压管的一端通过接头连接上调压阀和气源，直接对测压管进行高压气源的供给，使得被测模型上的测压孔向模型外进行喷气，避免吹风试验中的含有的沙粒堵塞测压孔。因为在结冰吹风试验中，风洞内的温度非常低，且含有大量的水分，因此为了避免水汽在测压孔内结冰，高压气源采用具有一定温度的热气流，对测压孔进行喷射，从而避免测压孔进行结冰。
如图3所示，当在结冰风洞中，需要对被测模型表面的冰形进行压力测量时，快速的将调压阀去掉，在测压管的一端通过接头连接上压力扫描阀和用于参考的高压气源。利用扫描阀快速的对其每一个测压孔进行常规的压力测量。
在本实施例中，因为被测模型上设置的测压孔孔径非常小，因此孔径上喷射出的热气流并不会影响孔径周围模型上的结冰，因此对于整个被测模型上的冰形并不会产生影响，可以保证其测压孔上进行的准确的测量。
实施例二
在实施例一的基础上，为了经一步提高测量精度，将实施例一种接头设计为快速接头，快速接头具有多个输入端，且多个输入端之间的可以进行切换和截止。通过快速接头实现对于扫描阀和调压阀同时接入到快速接头上。
在试验过程中，通过控制快速接头实现高压气源和扫描阀在测压管路中的切换，减小在测量过程中的状态延迟，精准的实现对风洞内的状态实时测量。
上述的两个实施例针对的是在结冰风洞中结冰过程中的压力测量，对于常规的压力分布试验和常规的进气道测压试验可以参加已经公开的文献“王勋年等. 低速风洞试验[M]. 国防工业出版社，2002，146-150”、和“王勋年等. 低速风洞试验[M]. 国防工业出版社，2002，164-183”。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (9)
1.一种结冰风洞测压试验方法，包括以下步骤：
S1: 按照常规测压试验方法将被测模型安装到结冰风洞中，将每一个测压孔单独通过一根测压软管连接到扫描阀；
S2: 在不开启结冰风洞喷雾情况下开展吹风测试，测量不同速压下测压孔各点速压值，作为标定结果；
S3：针对不同速压下测压孔的测量结果，根据压力值相近的原则将测压孔进行分组，同组的测压孔连接到同组的扫描阀上；
其特征在于：
S4:在进行正式的试验前，对各组扫描阀进行供压吹气，使得压力探针出口压力高于试验速压5Pa以上；
S5: 在进行正式的试验前，将所有测压软管一端连接到高压气源上；
S6：启动风洞试验，对风洞进行喷雾，同时启动高压气源对测压软管进行供气；
S7：在高压气源提供的高压气流的冲击下，被测模型表面的测压孔所对应的位置无水珠或者沙尘堵塞，被测模型表面除开测压孔外的其他所有区域进行结冰；
S8: 关闭测压耙压力探针的供气，并根据冰形覆盖情况剔除或标记局部受影响测压孔，完成对被测模型表面的冰形测量；
S9: 关闭高压气源的供气，并将扫描阀与测压软管连通，使用常规压力扫描阀测量流程开展测压工作；
S10:重复S4-S9，完成对于不同吹风状态下的结冰测压试验。
2.根据权利要求1所述的一种结冰风洞测压试验方法，其特征在于在S4中，所述探针出口的压力上限不得超过10%当地速压。
3.根据权利要求1所述的一种结冰风洞测压试验方法，其特征在于所述扫描阀包括测压模块和接头，所述接头与测压模块之间为分体结构。
4.根据权利要求3所述的一种结冰风洞测压试验方法，其特征在于接头具有多个输入端，一个输入端与扫描阀测压模块连接，一个输入端与高压气源连通。
5.根据权利要求3所述的一种结冰风洞测压试验方法，其特征在于测压模块通过一个接头连接到测压软管，高压气源通过一个接头连接到测压软管，测压模块与高压气源对应的接头为独立接头。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种结冰风洞测压试验方法，其特征在于高压气源为高压试验环境的热气流。
7.根据权利要求1所述的一种结冰风洞测压试验方法，其特征在于：所述风洞的试验状态可以为变气压吹风、含水雾吹风、含过冷水雾吹风中任一一种。
8.根据权利要求1所述的一种结冰风洞测压试验方法，其特征在于在S10中，在同一冰形的情况下，改变风速或者被测模型的姿态进行测压试验。
9.根据权利要求1所述的一种结冰风洞测压试验方法，其特征在于在S10中，在不同冰形的情况下进行被测模型的姿态改变进行测压试验。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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