一种用于风洞结冰超声探测实验的蒙皮切片式机翼装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于风洞结冰超声探测实验的蒙皮切片式机翼装置，蒙皮切片式机翼装置包括：机翼蒙皮，机翼金属桁架，固定支架，压电传感器，电线等，具备自动监测结冰，分析结冰区域，计算结冰厚度等功能。公开的用于风洞结冰探测实验的蒙皮切片式机翼装置，可以实时监测实验时机翼表面各区域的结冰信号，探测结冰厚度。当结冰量达到一定程度后，会开启结冰预警系统发出预警信号，来配合飞机防/除冰系统，来降低飞机结冰失事的风险。本发明专利技术可通过对结冰信号探测和分析来控制防/除冰系统开关，降低飞机在复杂结冰气象条件下结冰可能性，保障飞行安全性，应用前景客观。应用前景客观。应用前景客观。

【技术实现步骤摘要】
一种用于风洞结冰超声探测实验的蒙皮切片式机翼装置
[0001]本专利技术涉及飞机防/除冰领域，尤其涉及一种用于风洞结冰超声探测实验的蒙皮切片式机翼装置。

技术介绍

[0002]飞机结冰被航空界认定为影响飞机飞行的六大因素之一，由于飞机结冰造成的飞行事故悉见不鲜。如果飞机机翼发生结冰现象，机翼上的冰层会影响附面层中的流动，使得飞机的气动性能急剧下降；飞机机翼等升力部件结冰会导致飞机的气动外形发生改变，如果出现羊角冰会使得飞机的升力系数大大减小，阻力系数则增加，升阻比也减小。飞机结冰会增加飞行的中的能量损失使得油耗增大，如果结冰在一些传感器表面会使得飞机仪器仪表示数不准确，特别是静压系统测量会变得十分困难，如果空速管发生结冰，会使得飞机飞行速度读数变得不准确，如果飞行员经验不足而误判了飞行速度，这将会给飞行带来巨大的安全隐患。采用结冰探测传感器对机翼表面结冰进行监测并发出结冰预警信号，能够保障飞行安全，是飞机环境控制系统中不可或缺的重要部分。
[0003]机翼模型前缘比较狭长且为弧形，在实验室环境下，进行风洞结冰探测试验时，一般使用压电陶瓷片来制造结冰探测传感器，但采用压电陶瓷片制备的结冰探测传感不易安装。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术旨在提供一种用于风洞结冰超声探测实验的蒙皮切片式机翼装置，该装置采用一种体积小，便于安装小型传感器。
[0005]技术方案：本申请提供一种用于风洞结冰超声探测实验的蒙皮切片式机翼装置，所述装置包括：机翼蒙皮，机翼金属桁架，固定支架，压电传感器，电线等；其中，蒙皮切片式机翼装置所选用机翼翼型为NACA0012，蒙皮嵌套机翼内部金属桁架，并用沉头螺钉固定；机翼蒙皮沿最大厚度方向分割为前缘部分和后缘部分，便于安装拆卸。由于结冰区域主要分布在机翼前缘，沿弦长的前15%的区域，所以分割式操作可以仅仅加工机翼前缘部分的蒙皮，节省加工成本；压电传感器位于机翼蒙皮内表面，分别沿机翼展向和前缘弧线按一定间距分布，使用Epoxy
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301导热胶粘接；由于机翼前缘比较狭长且为弧形，使用压电陶瓷片制备的结冰探测传感不易安装。为了便于安装小型传感器，机翼蒙皮前缘部分沿展向每20 mm间隔进行切割分块，每块蒙皮切片上有一对螺孔，通过沉头螺钉固定在金属桁架上，机翼左右最外侧切片沿前缘弧线方向排列多个螺孔，使用沉头螺钉紧固所有的蒙皮切片，防止实验中前缘出现缝隙；在沿弦长前15%的区域内，把每个蒙皮切片沿前缘弧线方向间隔2mm加工一个1mm厚的平台，使用Epoxy
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301导热胶将压电传感器粘接在平台上。
[0006]每个压电传感器焊接两根电线，电线经过机翼金属桁架a、b区域缝隙连接在信号采集仪器上；机翼金属桁架与固定支架通过螺栓相连接，固定在风道内部进行后续结冰探测实验。
[0007]在结冰风洞中进行结冰实验时，压电传感器利用超声脉冲回波进行结冰探测，通过信号源产生一个脉冲触发信号，脉冲触发信号通过换能器产生脉冲信号，此时的换能器既具有发射也具有接收功能，换能器接收到传递回来的一系列回波，然后通过采集系统将数据采集到电能中进行分析。
[0008]当机翼表面没有结冰时，回波中只有激励脉冲和结构回波的两个信号；当机翼表面开始结冰时，就会含有冰层的回波，再通过适当的回波提取算法，可以判别出冰层回波和结构回波，从而计算得到冰层厚度。
[0009]有益效果本申请蒙皮切片式机翼装置，具备便于安装压电传感器，自动监测结冰、计算机翼表面冰层厚度等功能：本申请提供的用于风洞结冰超声探测实验的蒙皮切片式机翼装置与现有的装置相比，安装方式不同，内部设置平台便于安装固定，便利了安装操作，同时拓展了安装位置，可以精确贴附在需要测量的区域，解决了由于前缘狭长无法贴附的问题。
[0010]公开的用于风洞结冰超声探测实验的蒙皮切片式机翼装置可定时监测飞机表面结冰情况，从而计算得到冰层厚度。本专利技术可以为后续结冰预警系统、防/除冰系统的开启和关闭提供控制参数，从而可降低飞机在复杂结冰气象条件下结冰可能性，保障飞行安全性，应用前景客观。
附图说明
[0011]图1为本申请用于风洞结冰超声探测实验的蒙皮切片式机翼装置爆炸图；图2为本申请用于风洞结冰超声探测实验的蒙皮切片式机翼装置的组合图；图3为传统机翼和切片式机翼对比图；其中，1为机翼前缘蒙皮，2为机翼后缘蒙皮，3为机翼金属桁架，4为支撑底座，a、b为压电传感器外界电线走线区域，5为压电传感器，6为机翼内部凸台，7为压电传感器外接电线，8为传统机翼前缘蒙皮。
具体实施方案
[0012]本申请提供一种用于风洞结冰超声探测实验的蒙皮切片式机翼装置，所述装置包括：机翼蒙皮，机翼金属桁架，固定支架，压电传感器，电线等；其中，蒙皮切片式机翼装置所选用机翼翼型为NACA0012，蒙皮嵌套机翼内部金属桁架，并用沉头螺钉固定；机翼蒙皮沿最大厚度方向分割为前缘部分和后缘部分，便于安装拆卸。由于结冰区域主要分布在机翼前缘，沿弦长的前15%的区域，所以分割式操作可以仅仅加工机翼前缘部分的蒙皮，节省加工成本；压电传感器位于机翼蒙皮内表面，分别沿机翼展向和前缘弧线按一定间距分布，
使用Epoxy
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301导热胶粘接；由于机翼前缘比较狭长且为弧形，使用压电陶瓷片制备的结冰探测传感不易安装。为了便于安装小型传感器，机翼蒙皮前缘部分沿展向每20 mm间隔进行切割分块，每块蒙皮切片上有一对螺孔，通过沉头螺钉固定在金属桁架上，机翼左右最外侧切片沿前缘弧线方向排列多个螺孔，使用沉头螺钉紧固所有的蒙皮切片，防止实验中前缘出现缝隙；在沿弦长前15%的区域内，把每个蒙皮切片沿前缘弧线方向间隔2mm加工一个1mm厚的平台，使用Epoxy
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301导热胶将压电传感器粘接在平台上。
[0013]每个压电传感器焊接两根电线，电线经过机翼金属桁架a、b区域缝隙连接在信号采集仪器上；机翼金属桁架与固定支架通过螺栓相连接，固定在风道内部进行后续结冰探测实验。
[0014]在结冰风洞中进行结冰实验时，压电传感器利用超声脉冲回波进行结冰探测，通过信号源产生一个脉冲触发信号，脉冲触发信号通过换能器产生脉冲信号，此时的换能器既具有发射也具有接收功能，换能器接收到传递回来的一系列回波，然后通过采集系统将数据采集到电能中进行分析。
[0015]当机翼表面没有结冰时，回波中只有激励脉冲和结构回波的两个信号；当机翼表面开始结冰时，就会含有冰层的回波，再通过适当的回波提取算法，可以判别出冰层回波和结构回波，从而计算得到冰层厚度。
[0016]本申请提供的用于风洞结冰超声探测实验的蒙皮切片式机翼装置与现有的装置相比，安装方式不同，内部设置平台便于安装固定，便利了安装操作，同时拓展了安装位置，可以精确贴附在需要测量的区域，解决了由于前缘狭长无法贴附的问题。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于风洞结冰超声探测实验的蒙皮切片式机翼装置，其特征在于，所述蒙皮切片式机翼装置包括切片式机翼蒙皮，所述切片式机翼蒙皮沿最大厚度方向分割为前缘部分和后缘部分，所述前缘部分为沿弦长的前15%的区域，在该区域的蒙皮，沿展向每设定长度x间隔进行切割分块，每个分块固定在金属桁架上；在该区域的蒙皮沿前缘弧线方向间隔设定长度y加工出一个设定厚度的平台，通过导热胶将压电传感器粘接在平台上。2.根据权利要求1所述的一种用于风洞结冰超声探测实验的蒙皮切片式机翼装置，其特征在于，所述蒙皮切片式机翼装置还包括机翼金属桁架，固定支架，电线；所述机翼金属桁...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱春玲，韩嘉妮，朱程香，赵宁，张杨，苗波，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：