大型结冰风洞双供水供气喷雾控制系统研制

双供水供气系统是保证结冰风洞实现过冷大水滴(Super-cooled Large Droplet,SLD)云雾模拟能力的关键,针对现有喷雾系统存在SLD云雾模拟能力不足、运行包线有待扩展等问题,研制了一套大型结冰风洞双供水供气喷雾控制系统。针对喷雾系统控制变量多、测量点数大等特点,基于工业以太网络建立分布式控制系统,制定了试验流程、方法与策略,建立了完善的双供水供气喷雾试验技术,并开展了系统调试与验证。试验结果表明,双路水压、气压控制精度均稳定在1%以内,达到了系统设计指标,该系统可为后续我国飞行器适航审定提供有力支撑。

大型结冰风洞热气供气防除冰试验技术

在结冰风洞建立热气供气防除冰试验系统是开展热气防除冰试验的主要手段,为满足我国一系列国产飞机防除冰系统设计与结冰适航审定需求,中国空气动力研究与发展中心依托3 m×2 m大型结冰风洞开展了热气供气防除冰试验技术研究,自主研制了热气供气防除冰试验系统。设计并研制了数字阀流量控制单元、电加热器单元、流量控制单元等试验子系统,建立了试验流程与方法,构建了完善的多路热气供气防除冰试验技术,并对某小型航空发动机进气道部件开展了双路防除冰试验验证,试验结果表明:热气供气防除冰试验系统可模拟真实压气机引出的热气,具备多路热气供气试验能力,温度控制精度可达±1℃,流量控制精度可达±1%,性能指标优异,为下一步我国飞行器防除冰试验系统设计与适航审定提供了有力支撑。

大型结冰风洞中冰晶热/力平衡特性数值研究

为明晰大型结冰风洞中冰晶热/力平衡特性,发展了基于欧拉法的冰晶运动和传热传质耦合计算方法,模拟了典型大型结冰风洞构型内冰晶运动和传热过程,从沉降收缩、动量平衡和热平衡三个方面,考察了颗粒形状和体积密度的影响。结果表明:颗粒形状和体积密度对小尺寸冰晶的热/力平衡特性无显著影响。降低颗粒球形度和体积密度会抑制大尺寸冰晶沉降收缩,增大构型出口处冰晶云雾覆盖范围。减小颗粒球形度和体积密度会增大颗粒修正阻力系数和修正努塞尔数,提高颗粒动量跟随性和热跟随性,促使构型出口处大尺寸冰晶趋近动量平衡和热平衡状态。在典型大尺寸冰晶计算工况下,构型出口处球形颗粒的速度差和温度差约为21 m/s和8.6℃,而平板形低体积密度颗粒的参数偏差则分别约为1 m/s和5.8℃。

周期控制律电加热控制系统设计与应用

针对飞机防除冰试验研究需求,设计了适用于大型结冰风洞的多功能电加热控制系统。通过可编程控制器(PLC)与上位机远程交互,实现控制律开环和主回路通断、连续调压闭环温度控制,以满足不同飞机型号电热防/除冰电源制式和控制模式的要求。针对反独热编码控制律任意性的特点,设计控制律程序,并进行了型号模型结冰风洞电热防冰试验,结果表明系统运行稳定性好、可靠性高,应用效果好。相关研究的开展可为电加热控制系统设计及研究提供参考依据。