CN112629093B - 一种薄膜热刀、模型表面的生长冰型的去除方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于风洞试验技术领域，提供了一种薄膜热刀、模型表面的生长冰型的去除方法，其中，所述模型表面的生长冰型的去除方法包括步骤：加热薄膜热刀至设定温度；将薄膜热刀进行弯折，并将弯折后的薄膜热刀与模型表面贴合，所述模型表面上具有生长冰型；朝着模型的轴向方向，且保持所述薄膜热刀与模型表面贴合的方式拉动所述薄膜热刀。本发明在模型表面的生长冰型时，不会破坏模型结构、除冰效率高、且不具有安全隐患。

Description

一种薄膜热刀、模型表面的生长冰型的去除方法

技术领域

本发明属于风洞试验技术领域，尤其涉及一种薄膜热刀、模型表面的生长冰型的去除方法。

背景技术

结冰风洞试验主要用于评估飞行器在结冰云雾环境下飞行时表面结冰带来的性能改变影响。试验时，飞行器模型安装固定于风洞试验段内，通过制造产生飞行云雾环境来模拟飞行器在空中云雾环境下的飞行状态。结冰试验后，飞行器模型表面会凝结一定厚度的冰型，此生长出来的冰型即为试验结果，也是表征飞行器在对应云雾环境下飞行时外形表面的改变量，得出冰型结果后即可评估结冰会对飞行器带来怎样具体的气动性能改变等影响。

不同的云雾环境参数所生长出来的冰型是不一样的，从而结冰影响也不一样。通常结冰风洞试验需要摸索出所有状态参数下的结冰影响，即一条试验结束后，还需要开展下一条不同参数的试验。在下一条试验前，飞行器模型表面需要清除掉上一条试验所产生的冰型结果，即模型表面除冰，以确保此条试验的精度。常规除冰方法通过包含为三步：敲砸、火烧、布擦。模型表面生长出来的冰型一般比较坚硬和结实，所以首先需要用锤子进行敲砸，将坚硬大块的冰从模型表面砸掉，第二步需要用火烧，将敲砸过后残留在模型表面的小块冰型进行融化去除，第三步为布擦，用抹布将火烧过后的冰型残留水进行擦除。至此，将飞行器试验模型的表面恢复至原始状态，则可开始下一条的试验研究了。

以上常规除冰方法弊端较多，首先，敲砸方式带来的振动影响较大，飞行器模型表面一般为蒙皮结构，较大的振动对结构会产生一定的破坏影响，尤其是对于模型表面粘贴有温度传感器等仪器设备，振动损坏影响则巨大；其次，风洞内部不可能管道直供天然气，一般是自带手提式燃气瓶加减压阀装置实现点火，由于结冰试验时风洞内部温度均低于零度，温度较低，常规燃气瓶及减压阀等装置的耐低温能力不足，点火时稳定性不高，控制不灵活，经常出现火势骤变的情况，带来的安全隐患较大。

故急需研究发明新的一种结冰试验后模型表面除冰方法及装置，提升试验效率的同时减少安全隐患。

综上所述，在结冰风洞试验后，现有技术中在去除模型表面上的冰型时，存在以下缺陷：容易破坏模型结构；除冰效率低；具有一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种薄膜热刀、模型表面的生长冰型的去除方法，旨在解决现有技术中的存在的容易破坏模型结构、除冰效率低、具有一定的安全隐患的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种薄膜热刀，其包括第一保护层、第二保护层、第一绝缘导热层、第二绝缘导热层、加热控制层，其中，所述加热控制层设置在所述第一绝缘导热层、所述第二绝缘导热层之间，所述第一绝缘导热层设置在所述加热控制层和所述第一保护层之间，所述第二绝缘导热层设置在所述加热控制层和所述第二保护层之间，所述第一保护层、第二保护层、第一绝缘导热层、第二绝缘导热层、加热控制层均为薄膜状，且所述第一保护层、第二保护层、第一绝缘导热层、第二绝缘导热层、加热控制层可任意弯折；所述第一保护层的两端均具有第一孔，所述第二保护层的两端均具有第二孔，所述第一孔和所述第二孔重叠，由所述第一孔和所述第二孔形成了把手孔。

进一步地，所述加热控制层包括加热组件和温度传感组件，其中，所述加热组件为电加热丝或电加热薄片。

进一步地，所述温度传感组件为丝线结构。

进一步地，所述第一绝缘导热层、第二绝缘导热层选用聚酰亚胺，所述第一保护层、第二保护层选用耐磨金属或者耐磨塑料。

进一步地，所述第一保护层、第二保护层、第一绝缘导热层、第二绝缘导热层、加热控制层之间采用胶水粘接，并采用模具热压成型，所述胶水具有导热及耐高温特性。

第二方面，本发明提供了一种模型表面的生长冰型的去除方法，其包括如下步骤：

步骤S10：加热薄膜热刀至设定温度，其中，所述薄膜热刀包括第一保护层、第二保护层、第一绝缘导热层、第二绝缘导热层、加热控制层，其中，所述加热控制层设置在所述第一绝缘导热层、所述第二绝缘导热层之间，所述第一绝缘导热层设置在所述加热控制层和所述第一保护层之间，所述第二绝缘导热层设置在所述加热控制层和所述第二保护层之间，所述第一保护层、第二保护层、第一绝缘导热层、第二绝缘导热层、加热控制层均为薄膜状，且所述第一保护层、第二保护层、第一绝缘导热层、第二绝缘导热层、加热控制层可任意弯折；所述第一保护层的两端均具有第一孔，所述第二保护层的两端均具有第二孔，所述第一孔和所述第二孔重叠，由所述第一孔和所述第二孔形成了把手孔；

步骤S20：将薄膜热刀进行弯折，并将弯折后的薄膜热刀与模型表面贴合，所述模型表面上具有生长冰型；

步骤S30：朝着模型的轴向方向，且保持所述薄膜热刀与模型表面贴合的方式拉动所述薄膜热刀。

进一步地，所述步骤S30中，从上至下拉动所述薄膜热刀。

进一步地，还包括如下步骤：

步骤S40：将切除生长冰型后的模型表面的残留水份擦除。

进一步地，根据生长冰型的类型确定设定温度。

进一步地，当生长冰形为霜冰时，设定温度为100℃～150℃；当生长冰型为明冰或混合冰时，设定温度为150℃～180℃。

本发明相对于现有技术至少具有如下技术效果：

1.本发明创新地将薄膜加热的原理用于切割模型表面上的生长冰型，并设计了相应的薄膜结构；

2.本发明中，无需敲砸，通过薄膜热刀与模型表面贴合的方式拉动薄膜热刀即可，整个过程均不会对模型的结构造成破坏；另一方面，通过拉动薄膜热刀去除模型表面上的生长冰型的方式，可以去除模型表面上的大部分生长冰型，去除效率高；再者，在拉动薄膜热刀去除模型表面上的生长冰型的过程中，即使薄膜热刀并不能完全百分百地去除模型表面上的生长冰型，但是，未被去除的生长冰型在薄膜热刀的加热下，也会被融化；

3.本发明还根据生长冰型的类型确定设定温度，因而进一步提高了模型表面的生长冰型的去除效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一中的一种薄膜热刀的爆炸图；

图2是本发明实施例一中的一种薄膜热刀的俯视图；

图3是本发明实施例一中的加热组件的结构示意图；

图4是本发明实施例二中的一种模型表面的生长冰型的去除方法的示意图；

图5是本发明实施例二中的去除模型表面的生长冰型的示意图；

图6是本发明实施例二中的薄膜热刀与模型的位置关系图。

附图标记说明：

10-第一保护层；11-第二保护层；20-第一绝缘导热层；21-第二绝缘导热层；30-加热控制层；13-第一孔；14-第二孔；31-加热组件；32-温度传感组件；40-风洞壁板；100-薄膜热刀；311-供电线；321-温度反馈线；M-模型。

具体实施方式

在下文中将参考附图对本发明的各方面进行更充分的描述。然而，本发明可以具体化成许多不同形式且不应解释为局限于贯穿本发明所呈现的任何特定结构或功能。相反地，提供这些方面将使得本发明周全且完整，并且本发明将给本领域技术人员充分地传达本发明的范围。基于本文所教导的内容，本领域的技术人员应意识到，无论是单独还是结合本发明的任何其它方面实现本文所公开的任何方面，本发明的范围旨在涵盖本文中所公开的任何方面。例如，可以使用本文所提出任意数量的装置或者执行方法来实现。另外，除了本文所提出本发明的多个方面之外，本发明的范围更旨在涵盖使用其它结构、功能或结构和功能来实现的装置或方法。应可理解，其可通过权利要求的一或多个元件具体化本文所公开的任何方面。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或模型的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或模型。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例一

本发明实施例一提供了一种薄膜热刀，如图1所示为本发明实施例一中的一种薄膜热刀的爆炸图，如图2所示为本发明实施例一中的一种薄膜热刀的俯视图，本发明实施例一中的一种薄膜热刀包括第一保护层10、第二保护层11、第一绝缘导热层20、第二绝缘导热层21、加热控制层30，其中，所述加热控制层30设置在所述第一绝缘导热层20、所述第二绝缘导热层21之间，所述第一绝缘导热层20设置在所述加热控制层30和所述第一保护层10之间，所述第二绝缘导热层21设置在所述加热控制层30和所述第二保护层11之间，所述第一保护层10、第二保护层11、第一绝缘导热层20、第二绝缘导热层21、加热控制层30均为薄膜状，且所述第一保护层10、第二保护层11、第一绝缘导热层20、第二绝缘导热层21、加热控制层30可任意弯折；所述第一保护层10的两端均具有第一孔13，所述第二保护层11的两端均具有第二孔14，所述第一孔13和所述第二孔14重叠，由所述第一孔13和所述第二孔14形成了把手孔。

本发明实施例一中的薄膜热刀形成了厚度在1mm左右的薄膜片，内部布置了加热控制层30，通过控制电加热功率可使薄膜热刀温度上升至设定温度，薄膜热刀类似纸片，外形可任意弯折，以与模型表面贴合，以实现生长冰型的去除。

值得说明的是，本发明的创新之处并不在于对薄膜进行加热的技术，事实上对薄膜进行加热，属于一种常规技术，本发明的创新之一在于通过多层结构的设置，形成了一种薄膜热刀，也就是说，本发明的创新之一在于将薄膜加热的原理用于切割模型表面上的生长冰型，并设计了相应的薄膜结构。

如图3所示为本发明实施例一中的加热组件的结构示意图，所述加热控制层30包括加热组件31和温度传感组件32，其中，所述加热组件31为电加热丝或电加热薄片。

进一步地，为了保障薄膜热刀的柔性，以利于生长冰型的去除，所述温度传感组件32为丝线结构。

进一步地，所述第一绝缘导热层20、第二绝缘导热层21选用聚酰亚胺，以使所述第一绝缘导热层20、第二绝缘导热层21具有良好的绝缘性能的同时，还具有良好的导热性能，以将加热组件31的热量传递到第一保护层10、第二保护层11；

所述第一保护层10、第二保护层11选用耐磨金属或者耐磨塑料，以增加第一保护层10、第二保护层11，以延长使用寿命。

进一步地，为了方便制造，所述第一保护层10、第二保护层11、第一绝缘导热层20、第二绝缘导热层21、加热控制层30之间采用胶水粘接，并采用模具热压成型，所述胶水具有导热及耐高温特性。

实施例二

如图4所示为本发明实施例二中的一种模型表面的生长冰型的去除方法的示意图，本发明实施例二中的一种模型表面的生长冰型的去除方法包括如下步骤：

步骤S10：加热薄膜热刀100至设定温度，其中，所述薄膜热刀100包括第一保护层10、第二保护层11、第一绝缘导热层20、第二绝缘导热层21、加热控制层30，其中，所述加热控制层30设置在所述第一绝缘导热层20、所述第二绝缘导热层21之间，所述第一绝缘导热层20设置在所述加热控制层30和所述第一保护层10之间，所述第二绝缘导热层21设置在所述加热控制层30和所述第二保护层11之间，所述第一保护层10、第二保护层11、第一绝缘导热层20、第二绝缘导热层21、加热控制层30均为薄膜状，且所述第一保护层10、第二保护层11、第一绝缘导热层20、第二绝缘导热层21、加热控制层30可任意弯折；所述第一保护层10的两端均具有第一孔13，所述第二保护层11的两端均具有第二孔14，所述第一孔13和所述第二孔14重叠，由所述第一孔13和所述第二孔14形成了把手孔；

如图5所示为本发明实施例二中的去除模型表面的生长冰型的示意图，为了将使用时的薄膜热刀100与模型M的关系表示清楚，因此，在图5中将生长冰型省去。

模型M在结冰风洞试验时，安装在风洞壁板40上，在结冰风洞试验后，在模型M上形成了生长冰型；

供电线311用于向薄膜热刀100供电，温度反馈线321用于反馈薄膜热刀100的温度。

步骤S20：将薄膜热刀进行弯折，并将弯折后的薄膜热刀与模型表面贴合，所述模型表面上具有生长冰型；

图6为本发明实施例二中的薄膜热刀与模型的位置关系图；薄膜热刀100与模型表面贴合后，薄膜热刀100将介于生长冰型和模型表面之间。

步骤S30：朝着模型的轴向方向，且保持所述薄膜热刀与模型表面贴合的方式拉动所述薄膜热刀。

本发明实施例二中的一种模型表面的生长冰型的去除方法，无需敲砸，通过薄膜热刀与模型表面贴合的方式拉动薄膜热刀即可，整个过程均不会对模型的结构造成破坏；另一方面，通过拉动薄膜热刀去除模型表面上的生长冰型的方式，可以去除模型表面上的大部分生长冰型，去除效率高；再者，在拉动薄膜热刀去除模型表面上的生长冰型的过程中，即使薄膜热刀并不能完全百分百地去除模型表面上的生长冰型，但是，未被去除的生长冰型在薄膜热刀的加热下，也会被融化；最后，本发明实施例二中并不需要火烧的方式，操作非常安全。

进一步地，为了是切割分离下来的生长冰型或者是融化的水会往下掉，以避免带来二次结冰，因此，从上至下拉动所述薄膜热刀。

进一步地，为了防止模型表面的残留水份形成二次结冰，还包括步骤S40：将切除生长冰型后的模型表面的残留水份擦除。

进一步地，为了进一步提高模型表面的生长冰型的去除效率，根据生长冰型的类型确定设定温度。

具体地，当生长冰形为霜冰时，设定温度为100℃～150℃；当生长冰型为明冰或混合冰时，设定温度为150℃～180℃。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种薄膜热刀，其特征在于，包括第一保护层（10）、第二保护层（11）、第一绝缘导热层（20）、第二绝缘导热层（21）、加热控制层（30），其中，所述加热控制层（30）设置在所述第一绝缘导热层（20）、所述第二绝缘导热层（21）之间，所述第一绝缘导热层（20）设置在所述加热控制层（30）和所述第一保护层（10）之间，所述第二绝缘导热层（21）设置在所述加热控制层（30）和所述第二保护层（11）之间，所述第一保护层（10）、第二保护层（11）、第一绝缘导热层（20）、第二绝缘导热层（21）、加热控制层（30）均为薄膜状，且所述第一保护层（10）、第二保护层（11）、第一绝缘导热层（20）、第二绝缘导热层（21）、加热控制层（30）可任意弯折；所述第一保护层（10）的两端均具有第一孔（13），所述第二保护层（11）的两端均具有第二孔（14），所述第一孔（13）和所述第二孔（14）重叠，由所述第一孔（13）和所述第二孔（14）形成了把手孔。

2.如权利要求1所述的一种薄膜热刀，其特征在于，所述加热控制层（30）包括加热组件（31）和温度传感组件（32），其中，所述加热组件（31）为电加热丝或电加热薄片。

3.如权利要求2所述的一种薄膜热刀，其特征在于，所述温度传感组件（32）为丝线结构。

4.如权利要求3所述的一种薄膜热刀，其特征在于，所述第一绝缘导热层（20）、第二绝缘导热层（21）选用聚酰亚胺，所述第一保护层（10）、第二保护层（11）选用耐磨金属或者耐磨塑料。

5.如权利要求4所述的一种薄膜热刀，其特征在于，所述第一保护层（10）、第二保护层（11）、第一绝缘导热层（20）、第二绝缘导热层（21）、加热控制层（30）之间采用胶水粘接，并采用模具热压成型，所述胶水具有导热及耐高温特性。

6.一种模型表面的生长冰型的去除方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S10：加热薄膜热刀至设定温度，其中，所述薄膜热刀包括第一保护层（10）、第二保护层（11）、第一绝缘导热层（20）、第二绝缘导热层（21）、加热控制层（30），其中，所述加热控制层（30）设置在所述第一绝缘导热层（20）、所述第二绝缘导热层（21）之间，所述第一绝缘导热层（20）设置在所述加热控制层（30）和所述第一保护层（10）之间，所述第二绝缘导热层（21）设置在所述加热控制层（30）和所述第二保护层（11）之间，所述第一保护层（10）、第二保护层（11）、第一绝缘导热层（20）、第二绝缘导热层（21）、加热控制层（30）均为薄膜状，且所述第一保护层（10）、第二保护层（11）、第一绝缘导热层（20）、第二绝缘导热层（21）、加热控制层（30）可任意弯折；所述第一保护层（10）的两端均具有第一孔（13），所述第二保护层（11）的两端均具有第二孔（14），所述第一孔（13）和所述第二孔（14）重叠，由所述第一孔（13）和所述第二孔（14）形成了把手孔；

步骤S20：将薄膜热刀进行弯折，并将弯折后的薄膜热刀与模型表面贴合，所述模型表面上具有生长冰型；

步骤S30：朝着模型的轴向方向，且保持所述薄膜热刀与模型表面贴合的方式拉动所述薄膜热刀。

7.如权利要求6所述的一种模型表面的生长冰型的去除方法，其特征在于，所述步骤S30中，从上至下拉动所述薄膜热刀。

8.如权利要求7所述的一种模型表面的生长冰型的去除方法，其特征在于，还包括如下步骤：

步骤S40：将切除生长冰型后的模型表面的残留水份擦除。

9.如权利要求8所述的一种模型表面的生长冰型的去除方法，其特征在于，根据生长冰型的类型确定设定温度。

10.如权利要求9所述的一种模型表面的生长冰型的去除方法，其特征在于，当生长冰形为霜冰时，设定温度为100℃～150℃；当生长冰型为明冰或混合冰时，设定温度为150℃～180℃。

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