双冷库循环的结冰与防冰试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及飞机及发动机部件结冰和防冰研宄的航空技术领域，具体地，涉及一种采用双冷库循环系统的结冰与防冰试验装置。
【背景技术】
[0002]飞机及发动机结冰问题是危及飞行安全的严重问题，与结冰有关的飞行事故每年都有发生。飞机飞过结冰云层其迎风面都有可能发生结冰现象，如风挡玻璃、机翼、尾翼、各种飞行传感器、发动机的进气系统部件等。飞机结冰会引起升力下降，阻力上升，操控性能下降；发动机进气系统结冰，会改变进气系统的空气动力特性，增加流动阻力，使进气流场分布不均，轻时发生气流畸变，从而影响发动机的工作稳定性，严重时它可能导致熄火停车；飞行传感器结冰会引起传感器失灵等。如果发动机进气系统结冰，防冰系统开启滞后，还会造成融化脱落的冰块被发动机吸入，产生发动机外来物损伤的严重问题。据美国国家运输安全委员会NTSB统计在1998-2007年间，由于结冰而引起的飞行事故达264起，其中引起重大事故94起，死亡202人。飞机及发动机结冰和防冰问题的研宄关系到航空安全问题，因此在航空发达国家对其研宄非常重视。针对飞机及发动机结冰和防冰的研宄包括理论分析、数值模拟和实验研宄。由于结冰受非常多的因素影响，如云层液态水的含量、过冷水滴的温度、过冷水滴的尺寸、飞行速度和姿态、发动机进气部件结构形式和材料的表面特性等，飞机及发动机进气系统结冰和防冰机理研宄仍是一个非常复杂的问题，因此实验研宄仍然是飞机及发动机结冰与防冰研宄的最主要的研宄手段。
[0003]实验研宄飞机及发动机结冰与防冰问题，需要提供能够模拟含过冷水滴云层的环境条件，包括云层过冷水的含量、过冷水滴的温度及过冷水滴的尺寸等。国内外通常采用冰风洞来提供通常能够模拟结冰云层的环境条件。但是建设冰风洞费用非常高并且建设周期大，后期冰风洞的维护成本较高，而且冰风洞一旦建成，其试验舱尺寸基本固定，改造试验舱参数和结构尺寸非常困难。
【发明内容】
[0004]针对目前飞机及发动机部件结冰和防冰试验设备建设费用高、周期长、维护成本高等问题，本发明的目的是提供一种经济实用的采用双冷库循环系统的结冰与防冰试验装置。
[0005]根据本发明提供的采用双冷库循环系统形成的结冰与防冰试验装置，可以为飞机、发动机进气部件以及其他领域需要进行结冰和防冰设计的产品提供一种开展试验研宄的经济适用的试验装置。
[0006]本发明提供的双冷库循环的结冰与防冰试验装置，包括试验气流冷却系统、试验舱、压力平衡管、第一气流输送管和第二气流输送管；
[0007]其中，所述试验气流冷却系统包括第一冷库和第二冷库；所述第一冷库的输出口依次通过所述第一气流输送管连通所述试验舱的入口 ；所述试验舱的出口通过所述第二气流输送管连通所述第二冷库的输入口 ；所述第二冷库的输出口通过所述压力平衡管连通所述第一冷库的输入口，从而构成一双冷库封闭循环的试验通道；
[0008]所述第一冷库用于降低空气温度，提供满足试验要求的低温气流；所述第二冷库用于降低经过试验舱被加热的气流。
[0009]优选地，所述第一气流输送管包括收缩管、风扇安装管、第一风扇导流管和喷雾系统；
[0010]所述收缩管呈漏斗状；所述收缩管的大口径端连通所述第一冷库的输出端；所述收缩管的小口径端依次通过所述风扇安装管、第一风扇导流管和所述喷雾系统连通所述试验舱的入口；
[0011]所述风扇安装管内设置有风扇，所述风扇将所述第一冷库通过所述收缩管输出的冷气吹入所述喷雾系统，进而输入所述试验舱；
[0012]所述喷雾系统用于将冷气模拟产生云中的过冷水滴，形成满足试验要求的过冷水滴粒径尺寸和粒径分布要求。
[0013]优选地，所述第二气流输送管包括第二风扇导流管、扩张管和过冷水收集筛；
[0014]其中，所述第二风扇导流管的一端连通所述试验舱的出口 ；所述第二风扇导流管的另一端连通所述扩张管的小口径端；所述扩张管的大口径端通过所述过冷水收集筛连通所述第二冷库的输入口 ；
[0015]所述过冷水收集筛用于收集试验后气流中所含的过冷水滴，防止试验舱输出的过冷水滴在第二冷库及后续管道内冻结。
[0016]优选地，所述压力平衡管包括多段依次首尾相连的压力平衡管段；相邻的压力平衡管段之间设置有拐角段；
[0017]所述拐角段内设置有导流片；所述导流片用于对气流的流动起进行导向以降低气流转弯过程中的流动损失。
[0018]优选地，还包括平衡段支架；所述压力平衡管设置在所述平衡段支架上。
[0019]优选地，所述试验舱的两侧设置有玻璃窗。
[0020]优选地，所述第一冷库和第二冷库均包括若干个串联的冷库。
[0021]优选地，所述第一冷库、所述收缩管、所述风扇安装管、第一风扇导流管、所述喷雾系统、所述试验舱、所述第二风扇导流管、所述扩张管、所述过冷水收集筛、所述第二冷库以及所述压力平衡管之间为可拆卸连接。
[0022]优选地，还包括辅助回流风扇；所述压力平衡管内设置有所述辅助回流风扇。
[0023]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0024]1、本发明借助冷库直接构建结冰和防冰的试验环境，冷库规格可以根据试验要求在成熟的产品中选取，建设周期短，建设费用低，同时可以方便的通过冷库串联实现试验所需冷量变化，从而改变试验所需条件；
[0025]2、本发明进口采用一个冷库，增加了气流进口稳定段容积，提高了试验舱来流的气流品质；试验舱出口冷库设计，可以在其空间内有效设置试验舱后气流中过冷水滴的收集装置，大大增加了试验系统的连续运行时间；
[0026]3、本发明中试验舱位于开放空间，有利于开展发动机内旋转试验件的结冰和防冰试验研宄；两个冷库之间管道可以针对不同试验要求方便拆装与更换，且更换费用较低。
【附图说明】
[0027]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0028]图1为本发明的一种结构示意图；
[0029]图2为本发明的另一种结构示意图。
[0030]图中:
[0031]I为试验舱；
[0032]2为喷雾系统；
[0033]3为玻璃窗；
[0034]4为第一风扇导流管；
[0035]5为风扇安装管；
[0036]6为收缩管；
[0037]7为第一冷库；
[0038]8为第二风扇导流管
[0039]9为扩张管
[0040]10为过冷水收集筛；
[0041]11为第二冷库；
[0042]12为第一压力平衡管；
[0043]13辅助回流风扇管；
[0044]14为第二压力平衡管；
[0045]15为平衡段支架；
【具体实施方式】
[0046]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0047]在本实施例中，本发明提供的双冷库循环的结冰与防冰试验装置，包括试验气流冷却系统、试验舱1、第一压力平衡管12、辅助回流风扇管13、第二压力平衡管14、第一气流输送管和第二气流输送管；其中，所述试验气流冷却系统包括第一冷库7和第二冷库11 ;所述第一冷库7的输出口依次通过所述第一气流输送管连通所述试验舱I的入口 ；所述试验舱I的出口通过所述第二气流输送管连通所述第二冷库11的输入口 ；所述第二冷库11的输出口通过所述第一压力平衡管12、辅助回流风扇管13与第二压力平衡管14连通所述第一冷库7的输入口，从而构成一双冷库封闭循环的试验通道；所述第一冷库7位于