CN116625917A - 直升机海水-超冷空气界面环境适应性试验系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于航空设备环境适应性评估技术领域，具体涉及直升机海水‑超冷空气界面环境适应性试验系统及方法，构建模拟试验环境及试验系统，在大型气候环境实验室内设置一模拟试验环境，所述模拟试验环境包括盛装一定量海水的容器，容器内设置有一放置被试设备的平台；所述容器内设有驱动海水流动的机构、加热机构，容器内海水在机构驱动下朝设定方向流动；容器内在设置加热机构位置定义为加温区，海水经加热机构加热后挥发，并在低温区冷凝后构成一个循环重新进入容器内。可以充分考核直升机机载的救生、任务、科考设备从液态海水被拉至极冷空气中时的界面环境适应性，为直升机机载的救生、任务、科考设备的极地海域界面环境适应性提供了考核方法。
Description
技术领域
本发明属于航空设备环境适应性评估技术领域，具体涉及一种直升机海水-超冷空气界面环境适应性试验方法，用于考核直升机救生、任务、科考设备在极地海域的环境适应性，涉及到极地、直升机、救生、环境适应性等技术设备的性能考核。
背景技术
直升机在南极、北极海域的应用需求不断增强，在极地环境下，液态海水表面的空气温度很低，最低可达零下-40℃左右，而海水由于巨大的潮汐能量，仍处于液体状态不结冰。
在极地海域，直升机机载的救生、任务、科考设备有从液态海水被拉至极冷空气中的任务剖面，在此任务剖面下，液态海水会附着在设备表面、缝隙、内部，且在被拉出海水的瞬间结冰，有可能会对设备造成损伤。为避免损伤的形成，需开展相关的环境适应性设计，考核设备的耐极地海洋环境性能；并在国内模拟环境下对该种界面环境适应性进行试验验证，从而保证各类设备在极地海域的安全服役，为直升机机载设备的研发提供重要数据支撑。
发明内容
本发明的目的：为了填补直升机极地海域服役海水-超冷空气界面环境适应性考核的空白，本发明提供一种海水-超冷空气界面环境适应性的环境试验方法，该方法可以充分考核直升机机载设备在对海水-超冷空气界面环境的适应能力。
技术方案：本发明一方面提出了一种用于直升机海水-超冷空气界面环境适应性评估的试验系统，所述试验系统在大型气候环境实验室内设置一模拟试验环境，所述模拟试验环境包括盛装一定量海水的容器，容器内设置有一放置被试设备的平台；所述容器内设有驱动海水流动的机构、加热机构，容器内海水在机构驱动下朝设定方向流动；容器内在设置加热机构位置定义为加温区，海水经加热机构加热后挥发，并在低温区冷凝后构成一个循环重新进入容器内。
进一步的，盛装海水容器为试验水池，下半部分为加热区，上半部分为试验区，上方开放便于观察设备试验状态。
进一步的，试验水池置于大型气候环境实验室内，实验室体积足够大，一般不小于试验水池的10倍。
进一步的，所述驱动海水流动的机构为对流驱动装置；具体的，所述对流驱动装置是在水池的左部配备电动液压泵，从右侧进水，向上部喷出；在水池的右侧布置电动液压泵，从上部进水，从左侧喷出，构成一个完整的对流驱动装置，使冷热水间循环流动，趋向于基本恒温。
本发明另一方面还提出了一种直升机海水-超冷空气界面环境适应性试验方法，所述试验方法基于如上所述的试验系统，包括以下步骤：
步骤S1、将盛装一定浓度海水的容器放置在大型气候环境实验室内；容器内浓度；
步骤S2、启动大型气候环境实验室使其降温，直至降至设定的目标温度；
步骤S3、启动试验水池的加热设备和热对流设备，使海水温度保持在-4～0℃，保持液体状态；
步骤S4、在试验水池和大型气候环境试验室的温度达到平衡后，模拟直升机使用剖面，使用电动绞车、液压绞车等设备将被试设备沉入试验水池的上半部分，完成规定的工作项目后并测试其功能性能；
步骤S5、将设备拉出，观察其出水状态、结冰情况、设备结构和外观损伤情况，除冰后测试器功能性能；
步骤S6、试验结束。
进一步的，上述试验方法中，海水浓度及大型气候环境实验室的目标温度均可根据研制要求具体设定。
有益技术效果：可以充分考核直升机机载的救生、任务、科考设备从液态海水被拉至极冷空气中时的界面环境适应性，为直升机机载的救生、任务、科考设备的极地海域界面环境适应性提供了考核方法。
附图说明
图1为本发明试验系统架构图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明设计一种用于直升机海水-超冷空气界面环境适应性评估的试验系统，所述试验系统在大型气候环境实验室内设置一模拟试验环境，所述模拟试验环境包括盛装一定量海水的容器，容器内设置有一放置被试设备的平台；所述容器内设有驱动海水流动的机构、加热机构，容器内海水在机构驱动下朝设定方向流动；容器内在设置加热机构位置定义为加温区，海水经加热机构加热后挥发，并在低温区冷凝后构成一个循环重新进入容器内。
具体实施时，参见附图1，构建模拟试验环境：构建过程是
①制造一试验水池(面积约9平方米、高度约2米)，分成上下两部分，下半部分为加热区，上半部分为试验区，采用对流驱动装置促进上下两部分的液体流动；
②将大型水池放置在大型气候环境实验室，实验室体积应足够大，一般不小于试验水池的10倍，在水池中放置浓度为3.5％的海水(海水浓度按研制要求)；
③启动大型气候环境实验室使其降温，目标温度设定为-40℃(温度可按研制要求调整)；
具体试验时，采用电动绞车、液压绞车模拟直升机的悬挂装置将设备吊在水池上方，模拟直升机悬停在海面上空、任务设备未入水状态，此种实施步骤有助于同步验证绞车本体牵引拉伸出水快速结冰线缆的能力。
④启动试验水池的加热设备和热对流设备，使海水温度保持在-4～0℃，保持液体状态；
⑤在试验水池和大型气候环境试验室的温度达到平衡后，模拟直升机使用剖面，使用电动绞车、液压绞车等设备将被试设备沉入试验水池的上半部分，完成规定的工作项目后并测试其功能性能；
⑥将设备拉出，观察设备其出水状态、结冰情况、设备结构和外观损伤情况，除冰后测试器功能性能。
试验中，如悬挂设备的线缆有结冰现象，则观察并记录电动绞车、液压绞车的绞车本体拉出带冰线缆的工作情况，牵引速率。
⑦试验结束。
本发明关键点如下：
关键点1：设计试验水池、大型气候环境试验室双重试验箱装置，从而模拟极地海域的界面环境；
关键点2：试验水池设计成下部加热区和上部试验区两个区域，从而在上部试验区模拟海水受大海潮汐能不结冰的状态；
关键点3：试验水池与大型气候环境试验室的最低比例要求；
关键点4：极地直升机设备在极地海域界面环境适应性考核的必要性。
以上具体实施方式或案例仅用于解释说明本发明的技术方案，并非对本申请进行限制，未详细说明部分均视为本领域常规技术手段或公知常识；本领域的普通技术人员应当理解：基于本申请的设计思想，应当可以对前述实施方式所记载的技术方案进行适应性修改，或对其中部分或全部技术特征进行等同替换，这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种用于直升机海水-超冷空气界面环境适应性评估的试验系统，其特征在于，所述试验系统在大型气候环境实验室内设置一模拟试验环境，所述模拟试验环境包括盛装一定量海水的容器，容器内设置有一放置被试设备的平台；所述容器内设有驱动海水流动的机构、加热机构，容器内海水在机构驱动下朝设定方向流动；容器内在设置加热机构位置定义为加温区，海水经加热机构加热后挥发，并在低温区冷凝后构成一个循环重新进入容器内。
2.如权利要求1所述的用于直升机海水-超冷空气界面环境适应性评估的试验系统，其特征在于，盛装海水容器为试验水池，下半部分为加热区，上半部分为试验区，上方开放便于观察设备试验状态。
3.如权利要求2所述的用于直升机海水-超冷空气界面环境适应性评估的试验系统，其特征在于，试验水池置于大型气候环境实验室内，实验室体积足够大，不小于试验水池的10倍。
4.如权利要求1所述的用于直升机海水-超冷空气界面环境适应性评估的试验系统，其特征在于，所述驱动海水流动的机构为对流驱动装置。
5.如权利要求4所述的用于直升机海水-超冷空气界面环境适应性评估的试验系统，其特征在于，所述对流驱动装置是在水池的左部配备电动液压泵，从右侧进水，向上部喷出；在水池的右侧布置电动液压泵，从上部进水，从左侧喷出，构成一个完整的对流驱动装置，使冷热水间循环流动，趋向于基本恒温。
6.一种直升机海水-超冷空气界面环境适应性试验方法，所述试验方法基于如权利要求1～5任意一项所述的试验系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、将盛装一定浓度海水的容器放置在大型气候环境实验室内；
步骤S2、启动大型气候环境实验室使其降温，直至降至设定的目标温度；
步骤S3、启动试验水池的加热设备和热对流设备，使海水温度保持在-4～0℃，保持液体状态；
步骤S4、在试验水池和大型气候环境试验室的温度达到平衡后，模拟直升机使用剖面，使用电动绞车、液压绞车设备将被试设备沉入试验水池的上半部分，完成规定的工作项目后并测试其功能性能；
步骤S5、将设备拉出，观察其出水状态、结冰情况、设备结构和外观损伤情况，除冰后测试器功能性能；
步骤S6、试验结束。
7.如权利要求6所述的直升机海水-超冷空气界面环境适应性试验方法，其特征在于，步骤S5中、悬挂设备的线缆有结冰现象，则观察并记录电动绞车、液压绞车的绞车本体拉出带冰线缆的工作情况，牵引速率。
8.如权利要求6所述的直升机海水-超冷空气界面环境适应性试验方法，其特征在于，海水浓度及大型气候环境实验室的目标温度均可根据研制要求具体设定。
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