JP4620002B2 - 液滴衝突センサ装置および防除氷装置 - Google Patents
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各センサ部をそれぞれ加熱する加熱手段と、
各センサ部の外表面温度を検出する表面温度検出手段と、
加熱手段によって各センサ部に与えられる熱量、および表面温度検出手段によって検出される各センサ部の外表面の温度に基づいて、混合ガスに含まれる液滴の含有率および平均粒子径を演算する演算手段と、
混合ガス流の速度を検出するガス流速度検出手段と、
混合ガス流の温度を検出するガス流温度検出手段と、
混合ガス流の圧力を検出するガス流圧力検出手段とを備え、
演算手段は、
加熱手段によって各センサ部に与えられる熱量、および表面温度検出手段によって検出される各センサ部の外表面の温度に基づいて、各センサ部に対する液滴の衝突量をそれぞれ演算して求め、
ガス流速度検出手段によって検出される混合ガス流の速度、ガス流温度検出手段によって検出される混合ガス流の温度、およびガス流圧力検出手段によって検出される混合ガス流の圧力に基づいて、センサ部毎に、液滴の衝突率と平均粒子径との関係をそれぞれ演算して求め、
各センサ部に対する液滴の衝突量、および液滴の衝突率と平均粒子径との関係に基づいて、センサ部毎に、液滴の含有率と平均粒子径との関係をそれぞれ演算して求め、
センサ部毎の液滴の含有率と平均粒子径との関係が一致する点における値を、液滴の含有率および平均粒子径の計測結果として確定することを特徴とする液滴衝突センサ装置である。
防除氷対象物を防除氷する防除氷手段と、
液滴衝突センサ装置の出力に応答し、防除氷手段で消費されるエネルギ量が、液滴衝突センサ装置によって計測される水滴の含有率および平均粒子径に応じたエネルギ量となるように防除氷手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする防除氷装置である。
Trajectory Computation on a Three-Dimensional Engine Inlet,” NASA CR-175023,
Jan. 1986.), 文献(AIAA−89−0759,P4,Fig. 4)等に示されるように、
水滴の通過量または衝突量に関する比率である。式で表すとWlocal/W∞となる。ここで W∞:自由流中での気流速度方向に垂直な面に対する水滴通過量(kg/m2−s)(水滴と気流とは同じ速度で移動していると仮定)、Wlocal:物体の衝突面における水滴衝突量(kg/m2−s)である。このとき、Wlocalは物体の表面が基準であり、衝突面は必ずしも速度方向に垂直とは限らない。たとえば、β=0.6は、物体のある点P0における水滴衝突量が自由流の水滴通過量の60%であることを意味する。
:(SAE Technical Committee of the Society of Automotive Engineers: SAE
Aerospace Applied Thermodynamics Manual,ARP-1168, 2nd Edition, 1969.)に示される簡易解析式、文献:(ICA2004-7.5.R,S,Nishio and S.Kato,“Development of Ice
Accretion and Anti-Icing System Simulation”,Ruff, G. A., and Berkowitz, B. M.,
“USERS Manual for the NASA Lewis Ice Accretion Prediction Code (LEWICE), ”
NASA CR-185129, 1990, Morency, F., Tezok, F., and Paraschivoiu, I., “Anti-
Icing System Simulation Using CANICE, “ Journal of Aircraft, Vol.36, No.6,
Nov.-Dec. 1999, pp. 999 - 1006.やAl-Khalil, K. M., Keith, Jr. T. G., De Witt,
K. J., Natmann, J. K., and Dietrich, D. A., “ Thermal Analysis of Engine Inlet
Anti-Icing Systems, “ AIAA Paper 89-0759, 27th Aerospace Sciences Meeting,
1989.)に示される防氷計算コード、文献:(Kato,S.,“Analytical Solution for the
Anti-Icing System Simulation for an Aircraft” Kato, S. ”Solution for Aircraft
Anti-Icing System Simulation by a modified Perturbation Method,” Journal of
Aircraft, Vol.43, No.2, March-April 2006, pp. 544 - 554.)に示される解析解など、公知の演算を採用して得ることができる。さらに、たとえば着氷風洞を用いる風洞試験によってq、Tw、Wimpの関係を計測して、各センサの表面温度の計算結果と測定結果を比較することによって、修正係数を求めることにより、計算精度を上げることができる。q、Tw、Wimpの関係は、上記で取得した修正係数を用いて前もって演算を行い、記憶手段19に入れておくか、または、運用中/運転中に修正係数を用いた演算を直接行って、得ることができる。なお、これらの演算の結果は、T∞、P∞、V∞、LWC,d,D等のパラメータに依存している。
“Aircraft Icing Handbook”,Volume 1 of 3,AD-A238-039,DOT/FAA/CT-88/8-1, March
1 991.)に示されている。式(2)は、式(2a)および式(2b)からなる。
Engineers:SAE Aerospace Applied Thermodynamics Manual,ARP-1168,2nd Edition,1969.およびBowden,D.T.,et.al.,“Engineering Summary of Airframe Icing Technical
Data”,AD-608865,March 1964.)に示されるデータ、または文献:(ICA2004-7.5.R,S,
Nishio and S.Kato,“Development of Ice Accretion and Anti-Icing System
Simulation”、およびRuff, G. A., and Berkowitz, B. M., “USERS Manual for the
NASA Lewis Ice Accretion Prediction Code (LEWICE), ” NASA CR-185129, 1990)に示される解析演算など、公知のデータまたは演算を用いて、求めることができる。
“USERS Manual for the NASA Lewis Ice Accretion Prediction Code (LEWICE), ”
NASA CR-185129, 1990, (pp.11-22)
(b) Kim, J. J., “Particle Trajectory Computation on a Three-Dimensional
Engine Inlet,” NASA CR-175023, Jan. 1986.
(c) Al-Khalil, K. M., Keith, Jr. T. G., De Witt, K. J., Natmann, J. K., and
Dietrich, D. A., “ Thermal Analysis of Engine Inlet Anti-Icing Systems, “
AIAA Paper 89-0759, 27th Aerospace Sciences Meeting, 1989.)などに示される気流中での水滴軌道を計算することにより得られる。このようにパラメータK0、衝突率βを求めることによって、パラメータK0と衝突率βとの関係を求めることができる。
Accretion Prediction Code (LEWICE), ” NASA CR-185129, 1990、や Kim, J. J.,
“Particle Trajectory Computation on a Three-Dimensional Engine Inlet,” NASA
CR-175023, Jan. 1986.等)に示されている解析を用いることができる。
11 センサ基体
12 加熱手段
13 よどみ点温度検出手段
14 気流速度検出手段
15 気流温度検出手段
16 気流圧力検出手段
17 演算手段
18 出力手段
19 記憶手段
21,22 加熱部
23,24 よどみ点温度検出部
25,26 センサ部
30 水滴
40 防除氷装置
41 防除氷手段
42 制御手段
Claims (2)
- 液滴を含む混合ガス流中に設けられる複数のセンサ部を有し、各センサ部は、寸法および形状のうち少なくともいずれか一方が異なるセンサ基体と、
各センサ部をそれぞれ加熱する加熱手段と、
各センサ部の外表面温度を検出する表面温度検出手段と、
加熱手段によって各センサ部に与えられる熱量、および表面温度検出手段によって検出される各センサ部の外表面の温度に基づいて、混合ガスに含まれる液滴の含有率および平均粒子径を演算する演算手段と、
混合ガス流の速度を検出するガス流速度検出手段と、
混合ガス流の温度を検出するガス流温度検出手段と、
混合ガス流の圧力を検出するガス流圧力検出手段とを備え、
演算手段は、
加熱手段によって各センサ部に与えられる熱量、および表面温度検出手段によって検出される各センサ部の外表面の温度に基づいて、各センサ部に対する液滴の衝突量をそれぞれ演算して求め、
ガス流速度検出手段によって検出される混合ガス流の速度、ガス流温度検出手段によって検出される混合ガス流の温度、およびガス流圧力検出手段によって検出される混合ガス流の圧力に基づいて、センサ部毎に、液滴の衝突率と平均粒子径との関係をそれぞれ演算して求め、
各センサ部に対する液滴の衝突量、および液滴の衝突率と平均粒子径との関係に基づいて、センサ部毎に、液滴の含有率と平均粒子径との関係をそれぞれ演算して求め、
センサ部毎の液滴の含有率と平均粒子径との関係が一致する点における値を、液滴の含有率および平均粒子径の計測結果として確定することを特徴とする液滴衝突センサ装置。 - 請求項1記載の液滴衝突センサ装置であって、液滴として空気中に含まれる水滴の含有率および平均粒子径を計測する液滴衝突センサ装置と、
防除氷対象物を防除氷する防除氷手段と、
液滴衝突センサ装置の出力に応答し、防除氷手段で消費されるエネルギ量が、液滴衝突センサ装置によって計測される水滴の含有率および平均粒子径に応じたエネルギ量となるように防除氷手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする防除氷装置。
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