一种低温研磨冰晶生成装置的制作方法

本发明涉及模拟航空发动机压气机叶片冰晶结冰地面模拟试验领域，尤其是涉及一种低温研磨冰晶生成装置。

背景技术：

1、一般认为，航空发动机压气机，尤其是高压压气机等温度较高的部件不会结冰，但是近几十年来，研究发现，当飞机在冰晶气象条件下飞行时，航空发动机吸入冰晶会导致其压气机叶片结冰，严重影响飞行安全。目前国内针对航空发动机压气机叶片冰晶结冰的研究尚处于理论研究阶段，没有进行相关的试验研究。

2、为了研究航空发动机压气机叶片冰晶结冰机理，迫切需要开展航空发动机叶片冰晶结冰地面模拟试验，在地面模拟试验中，冰晶的生成技术是该试验的关键。本产品的特点就是能够将常见的较大冰块，在地面研磨生成满足试验需求的小颗粒冰晶，冰晶直径约为30～200μm。

3、本产品解决了地面模拟空中气象环境中冰晶生成的问题，国内目前还没有同类产品。

技术实现思路

1、本发明的目的：

2、目前国内缺乏对于航空发动机压气机叶片冰晶结冰机理的试验研究。本发明为航空发动机叶片冰晶结冰地面模拟试验提供了一种冰晶制造生成技术，能够为相关试验制造出尺寸、含量等符合试验要求的冰晶，用于相关试验研究中。

3、本发明的技术方案是：

4、提出一种低温研磨冰晶生成装置，包括：驱动电机、研磨轮盘、过滤网、冷气源、第一冷气管路、第二冷气管路、冰晶引射管、冰晶喷流管、鼓风机；

5、研磨轮盘本体上设置有研磨轮盘冷气入口、研磨轮盘加冰口、研磨轮盘冰晶出口；驱动电机用于驱动研磨轮盘；

6、研磨轮盘冷气入口通过第一冷气管路与冷气源连通，研磨轮盘加冰口用于从研磨轮盘加冰，研磨轮盘冰晶出口位于研磨轮盘下方，通过冰晶引射管通入冰晶喷流管；冰晶喷流管位于冰晶引射管之前的位置上设置有鼓风机，鼓风机的入口既与大气连通，又通过第二冷气管路与冷气源连通。

7、进一步的，研磨轮盘包括研磨轮盘壳体、研磨轮盘本体、过滤网；

8、过滤网安装于研磨轮盘本体的外围，并与研磨轮盘本体存在一定间隙，研磨轮盘本体纵向安装于研磨轮盘壳体内，用于将上方研磨轮盘加冰口送入的冰块进行研磨，被研磨冰晶的尺寸小于或等于过滤网的孔径，在研磨轮盘本体中研磨刀片的作用下进入过滤网，并在重力和驱动电机振动的作用下，向下从研磨轮盘冰晶出口出去。

9、进一步的，第一阀门设置于第一冷气管路，起到开关的作用，还能调节冷气流量；第二阀门设置于第二冷气管路，起到开关的作用，还能调节冷气流量。

10、进一步的，鼓风机用于将大气和从冷气源引出的冷气混合，向冰晶引射管出口以一定流速喷气，使冰晶随喷气从冰晶喷流管喷出。

11、进一步的，间隙的尺寸范围为5-10mm。

12、进一步的，研磨轮盘本体还包括：轮盘轴和研磨刀片。

13、进一步的，所述装置还包括：第一温度测量探针和第二温度测量探针；

14、第一温度测量探针设置于靠近第一冷气管路出口的位置，用于测量引气的温度，为研磨轮盘的研磨环境提供足够低的温度；

15、第二温度测量探针位于鼓风机出口处，用于测量混合气体的温度，确保冰晶不会融化。

16、进一步的，当研磨轮盘本体的工作转速增大时，通过增大第一阀门的开度，以增大进入研磨轮盘冷气入口的冷气含量，以维持研磨过程所需的低温环境。

17、本发明的优点：

18、优点一：本方法中试验温度等条件均可进行调节，且能实时观测调节后的温度，通过反复调节能够获得理想的试验环境条件；

19、优点二：本发明通过过滤网对研磨的冰晶进行筛选，能够精确获得尺寸等符合试验条件的冰晶；

20、优点三：本发明装置结构不复杂，且实施过程中没有操作难度高的步骤，操作易于实现；

21、优点四：通过电机自身的振动作用，可以有效避免研磨后的冰晶在通过滤网时出现堵塞现象；

22、优点五：本发明中，冷气不仅为研磨提供了低温环境，防止了研磨过程中磨盘温度升高导致冰晶融化，同时为冰晶从冰晶喷流管喷出过程同样提供低温环境，维持了冰晶的物理状态。鼓风机喷出的冷气还将冰晶送至冰晶喷流管出口，并使冰晶以一定初速度喷出。本发明中冷气具有多种用途，实现了对成本的高效利用。

技术特征：

1.一种低温研磨冰晶生成装置，其特征在于，包括：驱动电机(1)、研磨轮盘、过滤网(16)、冷气源(3)、第一冷气管路(4)、第二冷气管路(5)、冰晶引射管(9)、冰晶喷流管(10)、鼓风机(11)；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，研磨轮盘包括研磨轮盘壳体(2)、研磨轮盘本体(17)、过滤网(16)；

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第一阀门(12)设置于第一冷气管路(4)，起到开关的作用，还能调节冷气流量；第二阀门(13)设置于第二冷气管路(5)，起到开关的作用，还能调节冷气流量。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，鼓风机用于将大气和从冷气源(3)引出的冷气混合，向冰晶引射管(9)出口以一定流速喷气，使冰晶随喷气从冰晶喷流管(10)喷出。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，间隙的尺寸范围为5-10mm。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，研磨轮盘本体(17)还包括：轮盘轴和研磨刀片。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第一温度测量探针(14)和第二温度测量探针(15)；

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当研磨轮盘本体(17)的工作转速增大时，通过增大第一阀门(12)的开度，以增大进入研磨轮盘冷气入口(6)的冷气含量，以维持研磨过程所需的低温环境。

技术总结
本发明涉及模拟航空发动机压气机叶片冰晶结冰地面模拟试验领域，尤其是涉及一种低温研磨冰晶生成装置。该装置包括：驱动电机、研磨轮盘、过滤网、冷气源、第一冷气管路、第二冷气管路、冰晶引射管、冰晶喷流管、鼓风机；研磨轮盘本体上设置有研磨轮盘冷气入口、研磨轮盘加冰口、研磨轮盘冰晶出口；驱动电机用于驱动研磨轮盘；研磨轮盘冷气入口通过第一冷气管路与冷气源连通，研磨轮盘加冰口用于从研磨轮盘加冰，研磨轮盘冰晶出口位于研磨轮盘下方，通过冰晶引射管通入冰晶喷流管；冰晶喷流管位于冰晶引射管之前的位置上设置有鼓风机，鼓风机的入口既与大气连通，又通过第二冷气管路与冷气源连通。

技术研发人员：田晓平,吴悠,牛宏伟,雷杰,侯亚东,任丁丁
受保护的技术使用者：中国飞行试验研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17