用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置
阅读说明：本技术 用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置 (Height-variable spraying device for large airplane surface icing test ) 是由 陈勇 王彬文 钟科林 刘洪� 孔维梁 吴敬涛 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置。该变高度喷雾装置包括可移动底座、内筒风机段、外筒导流段、喷雾收缩段、以及升降系统；内筒风机段安装在可移动底座上,且包括内筒和风机；外筒导流段包括依次连接的竖直段、拐角段和水平段,竖直段套设在内筒的外侧,设置有第一和第二耳式支撑；喷雾收缩段连接至水平段；升降系统包括三个升降机,它们的下端都固定在可移动底座上,第一和第二升降机的上端分别固定至第一和第二耳式支撑,第三升降机的上端固定至水平段。根据上述技术方案,本发明能起到以下有益技术效果：实现喷雾高度连续可调,能够符合大型飞机不同高度部件结冰试验需求。(The invention relates to a height-variable spraying device for a large airplane surface icing test. The height-variable spraying device comprises a movable base, an inner cylinder fan section, an outer cylinder flow guide section, a spraying contraction section and a lifting system; the inner cylinder fan section is arranged on the movable base and comprises an inner cylinder and a fan; the outer cylinder flow guide section comprises a vertical section, a corner section and a horizontal section which are sequentially connected, the vertical section is sleeved on the outer side of the inner cylinder, and a first ear type support and a second ear type support are arranged on the vertical section; the spray constriction section is connected to the horizontal section; the lifting system includes three lifts, both of which are fixed at their lower ends to the movable base, the upper ends of the first and second lifts being fixed to the first and second ear supports, respectively, and the upper end of the third lift being fixed to the horizontal section. According to the technical scheme, the invention can achieve the following beneficial technical effects: the spraying height can be continuously adjusted, and the requirements of icing tests of parts with different heights of large airplanes can be met.)
技术领域
本发明涉及航空技术领域，尤其涉及一种用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置。
背景技术
由于高空中的云雾温度通常低于0℃，当飞机穿越云层，会导致暴露在飞机表面的部件结冰，比如机翼、空速管、发动机叶片及短舱等，影响飞行性能，对飞行安全构成严重威胁，故所设计的飞行器需进行防除冰设计并满足防冰性能要求。先进有效的结冰试验平台对相关设计与试验非常重要。
目前开展结冰试验的主要方法包括结冰风洞、开放式结冰试验台及空中喷雾等，结冰风洞由于尺寸限制，多数情况下只能进行单个部件缩比模型的结冰试验，开放式的结冰试验平台大多尺寸比较固定，而空中喷雾结冰试验对空中环境及大型喷雾飞机要求较多。虽然飞行器设计过程中各个部件进行了严格的设计，包括数值模拟与结冰试验等，但整机应对结冰环境的能力及防除冰性能是飞行器是否满足最终设计要求的评价标准。由于大型飞机各部件所处高度相差较大，目前缺乏用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置，很难符合大型飞机不同高度部件结冰试验需求。
发明内容
本发明的一个目的在于，提供一种用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置，实现喷雾高度连续可调，能够符合大型飞机不同高度部件结冰试验需求。
本发明的以上目的通过一种用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置来实现，所述用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置包括可移动底座、内筒风机段、外筒导流段、喷雾收缩段、以及升降系统；
其中，所述内筒风机段安装在所述可移动底座上，且包括内筒和安装在所述内筒内的风机；
其中，所述外筒导流段包括依次连接的竖直段、拐角段和水平段，所述竖直段套设在所述内筒的外侧，所述竖直段上设置有从所述竖直段向外水平延伸的第一耳式支撑和第二耳式支撑；
其中，所述喷雾收缩段连接至所述外筒导流段的水平段；
其中，所述升降系统包括三个升降机，即，第一升降机、第二升降机和第三升降机，三个升降机的下端都固定在所述可移动底座上，所述第一升降机和所述第二升降机的上端分别固定至所述第一耳式支撑和所述第二耳式支撑，所述第三升降机的上端固定至所述外筒导流段的水平段，从而实现喷雾高度的自由调节。
根据上述技术方案，本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置能起到以下有益技术效果：实现喷雾高度连续可调，能够符合大型飞机不同高度部件结冰试验需求。
较佳的是，所述用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置还包括密封系统，所述密封系统包括密封圈、喉箍和喉箍紧锁件，所述喉箍套设在所述密封圈的外侧，所述喉箍紧锁件用于紧锁所述喉箍，从而将所述密封圈压紧在所述内筒上。
根据上述技术方案，本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置能起到以下有益技术效果：能在喷雾装置完成高度升降后对装置筒体(内筒和外筒)实施密封。
较佳的是，所述密封圈的上部嵌入所述竖直段，所述密封圈的下部插入所述喉箍。
根据上述技术方案，本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置能起到以下有益技术效果：能在喷雾装置完成高度升降后更好地对装置筒体(内筒和外筒)实施密封。
较佳的是，所述内筒在其外侧设置有内筒凸起部，所述喉箍紧锁件紧锁所述喉箍，从而将所述密封圈压紧在所述内筒凸起部上。
根据上述技术方案，本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置能起到以下有益技术效果：内筒凸起部即表示将内筒外侧加工为粗糙表面，能在喷雾装置完成高度升降后更好地对装置筒体(内筒和外筒)实施密封。
较佳的是，所述喉箍是开口箍状件，且在其末端设置有多个孔，所述喉箍紧锁件设置有插销，以用于插入所述喉箍的多个孔之一。
根据上述技术方案，本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置能起到以下有益技术效果：通过适当形式的喉箍和喉箍紧锁件，能在喷雾装置完成高度升降后更好地对装置筒体(内筒和外筒)实施密封，而且喉箍的多个孔对应于不同的密封程度。
较佳的是，所述可移动底座包括平板和安装在所述平板下的滚轮。
根据上述技术方案，本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置能起到以下有益技术效果：喷雾装置能根据试验需求自由移动。
较佳的是，所述内筒风机段还包括用于支撑所述内筒的内筒支架。
根据上述技术方案，本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置能起到以下有益技术效果：内筒支架能将内筒稳固地支撑在可移动底座上。
较佳的是，所述外筒导流段还包括设置在所述拐角段内的导流片，用于对流经所述拐角段的风进行整流。
根据上述技术方案，本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置能起到以下有益技术效果：导流片能对流经拐角段的风进行整流，从而使后续喷雾的效果更好。
较佳的是，所述喷雾收缩段包括安装有喷嘴的喷雾耙、供气部件、供水部件和收缩部。
根据上述技术方案，本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置能起到以下有益技术效果：喷雾耙由雾化喷嘴组合而成，利用供气部件及供水部件的协同控制作用使喷雾耙进行喷雾，喷雾在风机产生的风力作用下经收缩段加速喷出。
较佳的是，所述用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置还包括部件试验系统，所述部件试验系统距所述喷雾收缩段的喷雾口一定距离，且包括结冰探测及测试部件。
根据上述技术方案，本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置能起到以下有益技术效果：能对飞机机体部件有效地开展结冰试验。
附图说明
图1是本发明一实施例的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置的处于一较低位置时的示意图。
图2是本发明一实施例的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置的处于一较高位置时的示意图。
图3A是本发明一实施例的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置中的密封系统的处于密封前状态的示意图。
图3B是本发明一实施例的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置中的密封系统的处于密封后状态的示意图。
附图标记列表
1：可移动底座；
11：平板；
12：滚轮；
2：内筒风机段；
21：风机；
22：内筒；
23：内筒凸起部；
24：内筒支架；
3：外筒导流段；
31：竖直段；
32：拐角段；
33：水平段；
34：导流片；
4：喷雾收缩段；
41：喷雾耙；
42：供气部件；
43：供水部件；
44：收缩部；
5：部件试验系统；
51：飞机机体部件；
52：喷雾；
53：第一相机；
54：第二相机；
6：升降系统；
61：第一升降机；
611：第一耳式支撑；
62：第二升降机；
621：第二耳式支撑；
63：第三升降机；
7：密封系统；
71：密封圈；
72：喉箍紧锁件；
73：喉箍。
具体实施方式
以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计、制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。
除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。
图1是本发明一实施例的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置的处于一较低位置时的示意图。图2是本发明一实施例的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置的处于一较高位置时的示意图。图3A是本发明一实施例的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置中的密封系统的处于密封前状态的示意图。图3B是本发明一实施例的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置中的密封系统的处于密封后状态的示意图。
如图1-图3B所示，根据本发明的一实施例，用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置包括可移动底座1、内筒风机段2、外筒导流段3、喷雾收缩段4、以及升降系统6；
其中，内筒风机段2安装在可移动底座1上，且包括内筒22和安装在内筒22内的风机21；
其中，外筒导流段3包括依次连接的竖直段31、拐角段32和水平段33，竖直段31套设在内筒22的外侧，竖直段31上设置有从竖直段31向外水平延伸的第一耳式支撑611和第二耳式支撑621；
其中，喷雾收缩段4连接至外筒导流段3的水平段33；
其中，升降系统6包括三个升降机，即，第一升降机61、第二升降机62和第三升降机63，三个升降机的下端都固定在可移动底座1上，第一升降机61和第二升降机62的上端(例如作动筒顶端)分别固定至第一耳式支撑611和第二耳式支撑621，第三升降机63的上端(例如作动筒顶端)固定至外筒导流段3的水平段33，从而实现喷雾高度的自由调节。
根据上述技术方案，本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置能起到以下有益技术效果：实现喷雾高度连续可调，能够符合大型飞机不同高度部件结冰试验需求。
具体地说，本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置在可控的气候环境室内，能够开展结冰试验；能够根据结冰部件位置移动喷雾装置，能够根据大型飞机所需结冰部件的高度调节喷雾装置的高度以对齐进行喷雾结冰试验，有利于高效开展全尺寸整机结冰试验。
在一些实施例中，如图1-图3B所示，用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置还包括密封系统7，密封系统7包括密封圈71、喉箍73和喉箍紧锁件72，喉箍73套设在密封圈71的外侧，喉箍紧锁件72用于紧锁喉箍73，从而将密封圈71压紧在内筒22上。根据上述技术方案，本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置能起到以下有益技术效果：能在喷雾装置完成高度升降后对装置筒体(内筒和外筒)实施密封。
在一些实施例中，如图1-图3B所示，密封圈71是圆形橡胶密封圈。
在一些实施例中，如图3A-图3B所示，密封圈71的上部嵌入竖直段31，密封圈71的下部插入喉箍73。根据上述技术方案，本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置能起到以下有益技术效果：能在喷雾装置完成高度升降后更好地对装置筒体(内筒和外筒)实施密封。
在一些实施例中，如图3A-图3B所示，内筒22在其外侧设置有内筒凸起部23，喉箍紧锁件72紧锁喉箍73，从而将密封圈71压紧在内筒凸起部23上。根据上述技术方案，本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置能起到以下有益技术效果：内筒凸起部23即表示将内筒22外侧加工为粗糙表面(例如波浪形)，能在喷雾装置完成高度升降后更好地对装置筒体(内筒和外筒)实施密封。
在一些实施例中，喉箍73是开口箍状件，且在其末端设置有多个孔，喉箍紧锁件72设置有插销，以用于插入喉箍73的多个孔之一。根据上述技术方案，本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置能起到以下有益技术效果：通过适当形式的喉箍73和喉箍紧锁件72，能在喷雾装置完成高度升降后更好地对装置筒体(内筒和外筒)实施密封，而且喉箍73的多个孔对应于不同的密封程度。
在一些实施例中，如图1-图2所示，可移动底座1包括平板11和安装在平板11下的滚轮12。根据上述技术方案，本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置能起到以下有益技术效果：喷雾装置能根据试验需求自由移动。也就是说，变高度喷雾装置的大多数部件(例如，内筒风机段2、外筒导流段3、喷雾收缩段4、升降系统6、和/或密封系统7等)可以直接地或间接地安装在平板11上，平板11依靠滚轮12支撑，在滚轮12的作用下，喷雾装置能根据试验需求自由移动。
在一些实施例中，如图1-图2所示，内筒风机段2还包括用于支撑内筒22的内筒支架24。根据上述技术方案，本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置能起到以下有益技术效果：内筒支架24能将内筒22稳固地支撑在可移动底座1上。
在一些实施例中，如图1-图2所示，内筒22为圆筒形，风机21安装在靠近内筒22的底端，内筒22底端末端加工为喇叭口式。
在一些实施例中，如图1-图2所示，内筒支架24由四根支柱加工而成。
在一些实施例中，如图1-图2所示，外筒导流段3还包括设置在拐角段32内的导流片34，用于对流经拐角段32的风进行整流。根据上述技术方案，本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置能起到以下有益技术效果：导流片34能对流经拐角段32的风进行整流，从而使后续喷雾的效果更好。
在一些实施例中，如图1-图2所示，外筒导流段3亦为圆筒形，内径(即，竖直段31的内径)稍大于内筒22的外径。竖直段31套设在内筒22的外侧，风机21驱动风经拐角段32从垂直段31进入水平段33，接着进入喷雾收缩段4。
在一些实施例中，如图1-图2所示，喷雾收缩段4包括安装有喷嘴的喷雾耙41、供气部件42、供水部件43和收缩部44。根据上述技术方案，本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置能起到以下有益技术效果：喷雾耙41由雾化喷嘴组合而成，利用供气部件42及供水部件43的协同控制作用使喷雾耙41进行喷雾，喷雾52在风机产生的风力作用下经收缩段44加速喷出。
在一些实施例中，如图1所示，用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置还包括部件试验系统5，部件试验系统5距喷雾收缩段4的喷雾口一定距离，且包括结冰探测及测试部件。根据上述技术方案，本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置能起到以下有益技术效果：能对飞机机体部件51有效地开展结冰试验。
在一些实施例中，如图1所示，部件试验系统5包括飞机机体部件51、第一相机53和第二相机54。第一相机53和第二相机54即结冰探测及测试部件。飞机机体部件51示意整机所需开展结冰试验的各个部件。喷雾52在低温环境的作用下形成过冷云雾，第一相机53和第二相机54从不同角度对结冰进行探测及测试。
如图1-图3B所示，根据本发明的一实施例，使用本发明的用于大型飞机表面结冰试验的变高度喷雾装置来进行结冰试验的方法包括以下步骤：首先，在低温环境下，根据所需结冰试验的大型飞机部件51的位置通过可移动底座1移动到所需位置。其次，根据结冰试验部件高度，开启升降系统6，在作动筒的作用下升降喷雾装置达到所需高度后，利用升降系统6对喷雾装置的高度进行锁定。然后，利用密封系统7中的喉箍紧锁件72将喉箍73箍紧压缩密封圈71紧贴内筒22实现筒体密封。最后，根据标定好的供气与供水参数，开启供气部件42与供水部件43进行喷雾，利用第一相机53与第二相机54对结冰进行探测及测试，开始大型飞机表面结冰试验。
以上对本发明的具体实施方式进行了描述，但本领域技术人员将会理解，上述具体实施方式并不构成对本发明的限制，本领域技术人员可以在以上公开内容的基础上进行多种修改，而不超出本发明的范围。
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