一种结冰试验装置及方法制造方法及图纸

本申请公开了一种结冰试验装置及方法，包括：试验环境隔断、对流换热系统、辐射换热系统、模拟云层装置以及控制系统。所述试验环境隔断采用透波玻璃围成一个六面体的密闭空间，所述透波玻璃具有开孔，在透波玻璃表面设置加热丝；所述对流换热系统包括蒸发器、送风风机、送回风风口及风门，风门设置在开孔的透波玻璃上，所述辐射换热系统在所述透波玻璃的六个方向进行设置；所述模拟云层装置包括：淋雨装置、喷雾装置和吹风机；所述控制系统包括：系统控制器以及各种传感器；整套装置安装在实验室内，实验室隔墙的内表面铺有反射层。本发明专利技术的优点是：实现简单，在控制系统的协调下，可以实现连续的结冰实验，并且能够实现样品温度为环境最低温度。

An Icing Testing Device and Method

【技术实现步骤摘要】
一种结冰试验装置及方法
本专利技术涉及一种结冰试验装置及方法。
技术介绍
现在地球大气层中的云层的海拔高度大约是2000至10000米。包括歼击机、民航客机、导弹预警飞艇等工作海拔高度接近或高于10000米的航空器，在飞行、降落过程中都可能遇到穿越云层的阶段。当航空器飞行在大气层的同温层时，航空器的表面及一些部组件的温度逐渐接近环境温度，温度较低。云层中有大量水蒸气/水滴，航空器在降低海拔穿过云层时，机身特别是机翼表面可能出现结冰，这将导致航空器无法正常飞行并可能产生重大事故。针对这一情况，航空器需要进行特殊的设计并进行验证。仅采用对流换热系统进行温度控制的问题是：为了维持试验空间的温度，需要蒸发器作为冷源，采用对流换热的方式对空间进行降温和恒温，从而降低试验空间的温度，进而降低样品的温度。很显然，整个环境的最低温度点始终是蒸发器，而不是样品。也就是说蒸发器温度低于试验舱内空气的温度，空气的温度即样品周围环境的温度低于样品的温度。也只有这样才能对样品1进行降温。结冰试验的目标是在样品表面结冰继而检查样品的性能。但由于蒸发器是最低温度点，所以在结冰试验过程中，大量的水蒸气会在蒸发器表面结冰，部分水滴和水蒸气在箱壁结冰，而不是在样品上结冰。特别是蒸发器表面结冰后，无法持续稳定地控制环境温度。实际工作中的航空器在穿过云层时，航空器表面温度低于环境温度。所以仅采用对流换热的方式进行温度控制是不够的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种结冰试验装置，其避免所有测试都采用实际的飞行测试。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种结冰试验装置，其特征在于，包括：试验环境隔断、对流换热系统、辐射换热系统、模拟云层装置以及控制系统。所述试验环境隔断采用透波玻璃围成一个六面体的密闭空间，所述透波玻璃具有开孔，在透波玻璃表面设置加热丝；所述对流换热系统包括蒸发器、送风风机、送回风风口及风门，风门设置在开孔的透波玻璃上，所述蒸发器中通入液氮，液氮在蒸发器中气化，蒸发器的温度降低，通过蒸发器和送风风机，采用对流换热的方式对试验空间进行冷却；所述辐射换热系统在所述透波玻璃的六个方向进行设置；所述模拟云层装置包括：淋雨装置、喷雾装置和吹风机；所述控制系统包括：系统控制器以及各种传感器；整套装置安装在实验室内，实验室隔墙的内表面铺有反射层。本专利技术的有益效果为：结构简单，包括：试验环境隔断、对流换热系统、辐射换热系统、模拟云层装置以及控制系统。所述试验环境隔断采用透波玻璃围成一个六面体的密闭空间，所述透波玻璃具有开孔，在透波玻璃表面设置加热丝；所述对流换热系统包括蒸发器、送风风机、送回风风口及风门，风门设置在开孔的透波玻璃上，所述蒸发器中通入液氮，液氮在蒸发器中气化，蒸发器的温度降低，通过蒸发器和送风风机，采用对流换热的方式对试验空间进行冷却；所述辐射换热系统在所述透波玻璃的六个方向进行设置；所述模拟云层装置包括：淋雨装置、喷雾装置和吹风机；所述控制系统包括：系统控制器以及各种传感器；整套装置安装在实验室内，实验室隔墙的内表面铺有反射层。在控制系统的协调下，可以实现连续的结冰实验，并且能够实现样品温度为环境最低温度。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1是本专利技术的结冰试验装置的实施例结构示意图。附图标记示意1——试验样品2——透波玻璃3——蒸发器4——制冷系统5——加热器6——送风风机7——送风口，设有风门8——回风口，设有风门9——淋雨装置10——喷雾装置11a——空间温度传感器11b——样品温度传感器11c——外太空模拟器表面温度传感器11d——透波玻璃表面温度传感器12——湿度传感器13——气压传感器14——实验室隔墙15——内反射层16——外太空模拟器17——吹风机22——透波玻璃加热丝23——系统控制器具体实施方式如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件，本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。本专利技术的结冰试验装置，包括：所述试验环境隔断是六面体，采用透波玻璃，透波玻璃表面设置加热丝，避免透波玻璃表面起雾、结露甚至结冰。对流换热系统包括蒸发器、加热器、送风风机、送回风风口及风门，风门设置在开孔的透波玻璃上。辐射换热系统包括外太空模拟器，可以环绕试验环境隔断来设置。模拟云层装置包括淋雨装置、喷雾装置和吹风机。控制系统包括系统控制器以及各种传感器，如温度传感器、湿度传感器、气压传感器等。整套装置安装在实验室内，实验室隔墙的内表面铺有反射层。本专利技术中，包含常规的对流换热系统。其中冷源为蒸发器3，蒸发器中通入液氮，液氮在蒸发器中气化，蒸发器的温度降低。通过蒸发器3和送风风机6，采用对流换热的方式对试验空间进行冷却。加热器2可以起到辅助控温的作用。等到样品1温度达到设定值后，向试验空间喷入水、水蒸汽，在样品1表面结冰。一种结冰试验方法，其特征在于，包括：A.预冷阶段：打开送风口7的风门和回风口8的风门。启动送风风机6，同时制冷系统4、加热器5在系统控制器23的控制下，对试验空间降温及恒温，伴随着试验空间温度的降低，样品1的温度达到试验温度，样品1的温度由样品温度传感器11b进行测量。B.试验阶段样品1的温度达到试验所需温度后，关闭送风风机6，然后关闭送风口7的风门和回风口8的风门，启动外太空模拟器16，采用辐射换热的方式对样品1进行降温，从而使得样品1的温度始终低于其周围环境的温度；启动淋雨装置9和/或喷雾装置10，将合适温度的水、水蒸气喷入试验空间，在试验空间内产生模拟云层的环境；结冰试验装置，包括：试验环境隔断、对流换热系统、辐射换热系统、模拟云层装置以及控制系统，所述试验环境隔断采用透波玻璃围成一个六面体的密闭空间，所述透波玻璃具有开孔，在透波玻璃表面设置加热丝；所述对流换热系统包括蒸发器、送风风机、送回风风口及风门，风门设置在开孔的透波玻璃上，所述蒸发器中通入液氮，液氮在蒸发器中气化，蒸发器的温度降低，通过蒸发器和送风风机，采用对流换热的方式对试验空间进行冷却；所述辐射换热系统在所述透波玻璃的六个方向进行设置；所述模拟云层装置包括：淋雨装置、喷雾装置和吹风机；所述控制系统包括：系统控制器以及各种传感器；整套装置安装在实验室内，实验室隔墙的内表面铺有反射层。请参照图1，本专利技术的工作方法为：A.预冷阶段：打开送风口7的风门和回风口8的风门。启动送风风机6，同时制冷系统4、加热器5在系统控制器23的控制下，对试验空间降温及恒温。伴随着试验空间温度的降低，样品1的温度达到试验温度。样品1的温度由样品温度传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结冰试验装置，其特征在于，包括：试验环境隔断、对流换热系统、辐射换热系统、模拟云层装置以及控制系统，所述试验环境隔断采用透波玻璃围成一个六面体的密闭空间，所述透波玻璃具有开孔，在透波玻璃表面设置加热丝；所述对流换热系统包括蒸发器、送风风机、送风口、回风口及风门，风门设置在开孔的透波玻璃上，所述蒸发器中通入液氮，液氮在蒸发器中气化，蒸发器的温度降低，通过蒸发器和送风风机，采用对流换热的方式对试验空间进行冷却；所述辐射换热系统在所述透波玻璃的六个方向进行设置；所述模拟云层装置包括：淋雨装置、喷雾装置和吹风机；所述控制系统包括：系统控制器以及各种传感器；整套装置安装在实验室内，实验室隔墙的内表面铺有反射层。

【技术特征摘要】
1.一种结冰试验装置，其特征在于，包括：试验环境隔断、对流换热系统、辐射换热系统、模拟云层装置以及控制系统，所述试验环境隔断采用透波玻璃围成一个六面体的密闭空间，所述透波玻璃具有开孔，在透波玻璃表面设置加热丝；所述对流换热系统包括蒸发器、送风风机、送风口、回风口及风门，风门设置在开孔的透波玻璃上，所述蒸发器中通入液氮，液氮在蒸发器中气化，蒸发器的温度降低，通过蒸发器和送风风机，采用对流换热的方式对试验空间进行冷却；所述辐射换热系统在所述透波玻璃的六个方向进行设置；所述模拟云层装置包括：淋雨装置、喷雾装置和吹风机；所述控制系统包括：系统控制器以及各种传感器；整套装置安装在实验室内，实验室隔墙的内表面铺有反射层。2.根据权利要求1所述的结冰试验装置，其特征在于，所述试验环境隔断上设置供取、放样品的门或窗。3.根据权利要求1所述的结冰试验装置，其特征在于，所述外太空模拟器环绕试验环境隔断来设置。4.根据权利要求1所述的结冰试验装置，其特征在于，所述各种传感器包括：温度传感器、湿度传感器、气压传感器等。5.根据权利要求1所述的结冰试验装置，其特征在于，所述对流换热系统还包括加热器。6.根据权利要求5所述的结冰试验装置，其特征在于，所述辐射换热系统采用液氮装置。7.根据权利要求5所述的结冰试验装置，其特征在于，所述辐射换热系统采用机械制冷系统。8.根据权利要求1所述的结冰试验装置，其特征在于，还包括淋雨装置和/...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪军，
申请(专利权)人：北京瑞尔腾普科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11