【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及航空飛機(jī)螺旋槳結(jié)冰測試領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)場條件下螺旋槳動態(tài)結(jié)冰測試系統(tǒng)及測試方法。
技術(shù)介紹
1、螺旋槳在航空器的飛行中起著至關(guān)重要的作用，特別是在固定翼飛機(jī)、直升機(jī)和無人機(jī)等多種飛行器上。當(dāng)螺旋槳在低溫環(huán)境中運行時，空氣中的水蒸氣容易在螺旋槳表面凝結(jié)并形成冰層。這種結(jié)冰現(xiàn)象不僅會增加螺旋槳的重量，還會改變其空氣動力學(xué)特性，導(dǎo)致推力下降，甚至可能引發(fā)螺旋槳失效等嚴(yán)重問題。結(jié)冰問題對飛行器的安全性和性能造成極大威脅，因此，對螺旋槳的結(jié)冰特性進(jìn)行深入研究和測試顯得尤為重要。
2、目前，已有的結(jié)冰測試方法和設(shè)備主要集中在靜態(tài)測試和模擬環(huán)境實驗室中。這些方法通常通過在實驗室內(nèi)創(chuàng)建不同環(huán)境來測試材料和結(jié)構(gòu)的結(jié)冰特性。然而，這類靜態(tài)測試方法無法全面反映飛行過程中動態(tài)氣流對螺旋槳結(jié)冰行為的影響。其次，靜態(tài)環(huán)境無法模擬飛行中螺旋槳的實際工作狀態(tài)，測試結(jié)果的可靠性和實用性受到限制。此外，極少數(shù)動態(tài)結(jié)冰監(jiān)測系統(tǒng)無法對風(fēng)速以及風(fēng)向等因素進(jìn)行考慮，進(jìn)而忽略不同風(fēng)場環(huán)境下螺旋槳結(jié)冰對轉(zhuǎn)速、結(jié)冰厚度和分布等參數(shù)的影響。最后，當(dāng)測試過程中針對水和冰的飛濺及脫落無法做到收集，因此對良好的測試實驗環(huán)境提出考驗。
3、綜上所述，為了解決不同風(fēng)速、風(fēng)向下螺旋槳動態(tài)結(jié)冰對轉(zhuǎn)速、振動、結(jié)冰厚度和分布等影響，開發(fā)一種能夠在風(fēng)場條件下對螺旋槳進(jìn)行動態(tài)結(jié)冰測試系統(tǒng)和測試方法迫在眉睫。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中缺乏對螺旋槳動態(tài)結(jié)冰進(jìn)行測試的技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供一種風(fēng)場條件下螺旋
2、本專利技術(shù)的目的是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本專利技術(shù)提出的一種風(fēng)場條件下螺旋槳動態(tài)結(jié)冰測試系統(tǒng)，包括環(huán)境倉，所述環(huán)境倉內(nèi)設(shè)有可調(diào)節(jié)風(fēng)向、風(fēng)速的風(fēng)場系統(tǒng)，風(fēng)場系統(tǒng)后側(cè)設(shè)有可調(diào)節(jié)噴霧速度、霧滴直徑的噴霧系統(tǒng)，風(fēng)場系統(tǒng)連接有用于調(diào)節(jié)風(fēng)場系統(tǒng)方向的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，風(fēng)場系統(tǒng)的前方設(shè)有螺旋槳臺架，螺旋槳臺架上轉(zhuǎn)動設(shè)置螺旋槳、用于監(jiān)測螺旋槳的速度傳感器及振動傳感器，環(huán)境倉內(nèi)壁設(shè)有朝向螺旋槳的高速相機(jī)、用于調(diào)節(jié)環(huán)境倉溫度的溫度控制系統(tǒng)，螺旋槳臺架下方設(shè)置集水裝置；環(huán)境倉外側(cè)設(shè)有遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)與噴霧系統(tǒng)、風(fēng)場系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、高速相機(jī)、驅(qū)動螺旋槳的驅(qū)動電機(jī)、速度傳感器及振動傳感器電連接。
3、進(jìn)一步的，所述噴霧系統(tǒng)包括水泵、用于儲存噴霧用水的水箱、噴嘴、出水控制閥、遠(yuǎn)程連接器；水泵的進(jìn)水口與水箱連接、出水口與噴嘴連接，出水控制閥設(shè)置在水泵與噴嘴之間的管道上，遠(yuǎn)程連接器與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、水泵、出水控制閥連接。
4、進(jìn)一步的，所述風(fēng)場系統(tǒng)包括風(fēng)場外殼、風(fēng)扇、支撐桿、風(fēng)扇控制按鈕；風(fēng)扇通過支撐桿固定于風(fēng)場外殼內(nèi)部；風(fēng)場外殼內(nèi)部設(shè)有多個前后貫通的腔室，每個腔室均設(shè)有風(fēng)扇，風(fēng)場外殼外壁設(shè)置風(fēng)扇控制按鈕。
5、進(jìn)一步的，所述風(fēng)場外殼連接轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
6、進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括底座、磁流體驅(qū)動軸、電磁線圈、主動齒輪、從動齒輪、轉(zhuǎn)向軸、中心軸、智能控制模塊、磁流體腔體；底座上轉(zhuǎn)動設(shè)置磁流體驅(qū)動軸，磁流體驅(qū)動軸外壁套設(shè)磁流體腔體，磁流體腔體內(nèi)部設(shè)有磁流體，智能控制模塊固定設(shè)置在底座上；電磁線圈固定設(shè)置在磁流體驅(qū)動軸的兩側(cè)，主動齒輪固定在磁流體驅(qū)動軸上，從動齒輪固定在轉(zhuǎn)向軸的一端；轉(zhuǎn)向軸的另一端固定中心軸，中心軸與風(fēng)場系統(tǒng)的風(fēng)場外殼連接。
7、進(jìn)一步的，所述螺旋槳臺架包括支架、速度傳感器、振動傳感器、控制單元、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動電機(jī)；支架上設(shè)置控制單元、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、速度傳感器、振動傳感器；驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上固定設(shè)置螺旋槳，驅(qū)動電機(jī)固定在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上，驅(qū)動電機(jī)、速度傳感器、振動傳感器、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與控制單元連接，控制單元與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)連接。
8、進(jìn)一步的，所述集水裝置包括收集槽、加熱裝置、集水裝置外殼、排放控制閥；集水裝置外殼固定于環(huán)境倉的底部，并向上開口，收集槽由兩個對稱的斜板組成并設(shè)置在集水裝置外殼內(nèi)部，加熱裝置位于斜板之下，排放控制閥置于收集槽的底部，與環(huán)境倉的外界連通。
9、一種風(fēng)場條件下螺旋槳動態(tài)結(jié)冰測試方法，包括以下步驟：
10、(1)啟動溫度控制系統(tǒng)、高速相機(jī)；
11、(2)待環(huán)境倉溫度穩(wěn)定在低于0度的設(shè)定值，控制螺旋槳臺架運行，啟動驅(qū)動電機(jī)，控制螺旋槳的轉(zhuǎn)速，速度傳感器和振動傳感器開啟監(jiān)測；
12、(3)設(shè)定風(fēng)速及風(fēng)向并開啟風(fēng)場系統(tǒng)，待風(fēng)速穩(wěn)定后，控制并開啟噴霧系統(tǒng)開始測試，高速相機(jī)對螺旋槳的工況進(jìn)行實時拍攝，利用高速相機(jī)記錄螺旋槳結(jié)冰過程，并將圖像數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)；
13、(4)當(dāng)高速相機(jī)觀測到螺旋槳完全結(jié)冰時，關(guān)閉噴霧系統(tǒng)、風(fēng)場系統(tǒng)和螺旋槳，調(diào)節(jié)溫度控制系統(tǒng)使得環(huán)境倉內(nèi)溫度為0度以上，待螺旋槳上所有冰粒融化并干燥；
14、(5)重復(fù)上述步驟(1)至步驟(4)，同時調(diào)節(jié)風(fēng)速及風(fēng)向并進(jìn)行多次測試；
15、(6)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)對圖像數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析螺旋槳不同位置的結(jié)冰順序以及過程變化，各風(fēng)速及風(fēng)向?qū)β菪龢霓D(zhuǎn)速和振動的具體影響，對結(jié)冰全部完成的螺旋槳不同位置的結(jié)冰量進(jìn)行分析；分析歸納風(fēng)速與風(fēng)向分別對螺旋槳的轉(zhuǎn)速和震動的影響，并找出產(chǎn)生最小影響的風(fēng)速與風(fēng)向角度。
16、(7)依據(jù)步驟(6)的分析，調(diào)節(jié)至對應(yīng)最小影響的風(fēng)速及風(fēng)向，重復(fù)上述步驟(1)至步驟(4)；
17、(8)利用遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)回放觀察綜合風(fēng)場條件下螺旋槳動態(tài)結(jié)冰測試過程，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)對圖像數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行過程分析，估計實際風(fēng)場條件下動態(tài)結(jié)冰過程對螺旋槳的性能影響。
18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益之處在于：
19、(1)通過在環(huán)境倉中引入風(fēng)場和噴霧系統(tǒng)，將螺旋槳臺架固定，通過改變風(fēng)場等外界條件，更真實地模擬螺旋槳在實際條件下的動態(tài)結(jié)冰過程。
20、(2)該系統(tǒng)能夠在不同風(fēng)速、風(fēng)向條件下，全面評估螺旋槳結(jié)冰對轉(zhuǎn)速、振動等關(guān)鍵參數(shù)的影響；通過精確控制和數(shù)據(jù)采集，提供詳盡的測試方法和實驗數(shù)據(jù)，支持螺旋槳的優(yōu)化設(shè)計和防冰措施的制定。
21、(3)該系統(tǒng)的設(shè)計可以實現(xiàn)操作的簡便性和測試的高效性，能夠快速完成安裝、調(diào)試和測試過程，減少實驗時間和人力資源投入；同時，通過遠(yuǎn)程控制模塊，可以實現(xiàn)對測試過程的遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)整，進(jìn)一步提升操作便利性。
22、上述說明僅是本專利技術(shù)技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本專利技術(shù)的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本專利技術(shù)的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。
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1.一種風(fēng)場條件下螺旋槳動態(tài)結(jié)冰測試系統(tǒng)，包括環(huán)境倉，其特征在于：所述環(huán)境倉內(nèi)設(shè)有可調(diào)節(jié)風(fēng)向、風(fēng)速的風(fēng)場系統(tǒng)，風(fēng)場系統(tǒng)后側(cè)設(shè)有可調(diào)節(jié)噴霧速度、霧滴直徑的噴霧系統(tǒng)，風(fēng)場系統(tǒng)連接有用于調(diào)節(jié)風(fēng)場系統(tǒng)方向的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，風(fēng)場系統(tǒng)的前方設(shè)有螺旋槳臺架，螺旋槳臺架上轉(zhuǎn)動設(shè)置螺旋槳、用于監(jiān)測螺旋槳的速度傳感器及振動傳感器，環(huán)境倉內(nèi)壁設(shè)有朝向螺旋槳的高速相機(jī)、用于調(diào)節(jié)環(huán)境倉溫度的溫度控制系統(tǒng)，螺旋槳臺架下方設(shè)置集水裝置；環(huán)境倉外側(cè)設(shè)有遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)與噴霧系統(tǒng)、風(fēng)場系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、高速相機(jī)、驅(qū)動螺旋槳的驅(qū)動電機(jī)、速度傳感器及振動傳感器電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)場條件下螺旋槳動態(tài)結(jié)冰測試系統(tǒng)，其特征在于：所述噴霧系統(tǒng)包括水泵、用于儲存噴霧用水的水箱、噴嘴、出水控制閥、遠(yuǎn)程連接器；水泵的進(jìn)水口與水箱連接、出水口與噴嘴連接，出水控制閥設(shè)置在水泵與噴嘴之間的管道上，遠(yuǎn)程連接器與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、水泵、出水控制閥連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)場條件下螺旋槳動態(tài)結(jié)冰測試系統(tǒng)，其特征在于：所述風(fēng)場系統(tǒng)包括風(fēng)場外殼、風(fēng)扇、支撐桿、風(fēng)扇控制按鈕；風(fēng)扇通
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種風(fēng)場條件下螺旋槳動態(tài)結(jié)冰測試系統(tǒng)，其特征在于：所述風(fēng)場外殼連接轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種風(fēng)場條件下螺旋槳動態(tài)結(jié)冰測試系統(tǒng)，其特征在于：所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括底座、磁流體驅(qū)動軸、電磁線圈、主動齒輪、從動齒輪、轉(zhuǎn)向軸、中心軸、智能控制模塊、磁流體腔體；底座上轉(zhuǎn)動設(shè)置磁流體驅(qū)動軸，磁流體驅(qū)動軸外壁套設(shè)磁流體腔體，磁流體腔體內(nèi)部設(shè)有磁流體，智能控制模塊固定設(shè)置在底座上；電磁線圈固定設(shè)置在磁流體驅(qū)動軸的兩側(cè)，主動齒輪固定在磁流體驅(qū)動軸上，從動齒輪固定在轉(zhuǎn)向軸的一端；轉(zhuǎn)向軸的另一端固定中心軸，中心軸與風(fēng)場系統(tǒng)的風(fēng)場外殼連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)場條件下螺旋槳動態(tài)結(jié)冰測試系統(tǒng)，其特征在于：所述螺旋槳臺架包括支架、速度傳感器、振動傳感器、控制單元、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動電機(jī)；支架上設(shè)置控制單元、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、速度傳感器、振動傳感器；驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上固定設(shè)置螺旋槳，驅(qū)動電機(jī)固定在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上，驅(qū)動電機(jī)、速度傳感器、振動傳感器、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與控制單元連接，控制單元與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)場條件下螺旋槳動態(tài)結(jié)冰測試系統(tǒng)，其特征在于：所述集水裝置包括收集槽、加熱裝置、集水裝置外殼、排放控制閥；集水裝置外殼固定于環(huán)境倉的底部，并向上開口，收集槽由兩個對稱的斜板組成并設(shè)置在集水裝置外殼內(nèi)部，加熱裝置位于斜板之下，排放控制閥置于收集槽的底部，與環(huán)境倉的外界連通。
8.一種風(fēng)場條件下螺旋槳動態(tài)結(jié)冰測試方法，其特征在于：包括以下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種風(fēng)場條件下螺旋槳動態(tài)結(jié)冰測試系統(tǒng)，包括環(huán)境倉，其特征在于：所述環(huán)境倉內(nèi)設(shè)有可調(diào)節(jié)風(fēng)向、風(fēng)速的風(fēng)場系統(tǒng)，風(fēng)場系統(tǒng)后側(cè)設(shè)有可調(diào)節(jié)噴霧速度、霧滴直徑的噴霧系統(tǒng)，風(fēng)場系統(tǒng)連接有用于調(diào)節(jié)風(fēng)場系統(tǒng)方向的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，風(fēng)場系統(tǒng)的前方設(shè)有螺旋槳臺架，螺旋槳臺架上轉(zhuǎn)動設(shè)置螺旋槳、用于監(jiān)測螺旋槳的速度傳感器及振動傳感器，環(huán)境倉內(nèi)壁設(shè)有朝向螺旋槳的高速相機(jī)、用于調(diào)節(jié)環(huán)境倉溫度的溫度控制系統(tǒng)，螺旋槳臺架下方設(shè)置集水裝置；環(huán)境倉外側(cè)設(shè)有遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)與噴霧系統(tǒng)、風(fēng)場系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、高速相機(jī)、驅(qū)動螺旋槳的驅(qū)動電機(jī)、速度傳感器及振動傳感器電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)場條件下螺旋槳動態(tài)結(jié)冰測試系統(tǒng)，其特征在于：所述噴霧系統(tǒng)包括水泵、用于儲存噴霧用水的水箱、噴嘴、出水控制閥、遠(yuǎn)程連接器；水泵的進(jìn)水口與水箱連接、出水口與噴嘴連接，出水控制閥設(shè)置在水泵與噴嘴之間的管道上，遠(yuǎn)程連接器與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、水泵、出水控制閥連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)場條件下螺旋槳動態(tài)結(jié)冰測試系統(tǒng)，其特征在于：所述風(fēng)場系統(tǒng)包括風(fēng)場外殼、風(fēng)扇、支撐桿、風(fēng)扇控制按鈕；風(fēng)扇通過支撐桿固定于風(fēng)場外殼內(nèi)部；風(fēng)場外殼內(nèi)部設(shè)有多個前后貫通的腔室，每個腔室均設(shè)有風(fēng)扇，風(fēng)場外殼外壁設(shè)置風(fēng)扇控制按鈕。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種風(fēng)場條件下螺旋槳動態(tài)結(jié)冰測試系統(tǒng)，其特征在于：所述風(fēng)場外殼連接轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。<...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李安玲，李佩文，張發(fā)鵬，殷亮，郭琦，
申請(專利權(quán))人：中國民用航空飛行學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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