使飞机各部件的迎风面出现冰积聚,风洞也可以生产更大尺寸的颗粒

[据美国《国际航空新闻网》2014年4月5日报道]来自NASA格林研究中心推进系统试验室的科学家们成功开发了可以重现发动机高空结冰现象的试验设施。这种试验能力是航空业界期待已久的,可以让人们应付一个知之甚少的危险。

新华社成都6月22日电我国大型结冰风洞完成美国国家航空咨询委员会颁布的标准翼型的结冰试验,试验结果符合预期,标志着我国大型结冰风洞已具备按照国际标准开展结冰试验验证能力,满足了我国航空飞行器在结冰条件下的飞行安全评估与鉴定需求。
22日在成都召开的第三届全国飞行器结冰与防除冰学术会议上,中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所副总工程师李明做出上述表示。
飞机在穿越云层时极易发生结冰现象,使飞机各部件的迎风面出现冰积聚,结冰会改变飞机原有的光滑外形,影响飞机的空气动力学特性,严重威胁飞行安全。结冰风洞就是研究飞机结冰问题的重要地面设备,试验原理是在风洞中构建低温、低压以及高湿的云雾环境,并通过气流运动实现飞机部件与云雾的相对运动,从而模拟飞机部件在穿越云层过程中的结冰过程。
中国空气动力研究与发展中心结冰空气动力学研究室主任倪章松表示,目前,我国3米×2米大型结冰风洞已经解决了试验参数的精确模拟问题,具备常规结冰试验、带进气模拟的发动机进气道结冰试验、热气防除冰试验和电热防除冰试验等能力,实现了我国大型工程结冰问题研究设备零的突破,先后完成了大型运输机、无人机、支线客机、通用飞机、直升机、航空发动机等在研型号的结冰与防除冰试验验证,为我国航空飞行器的研制做出了重要贡献。
随着国际适航规章对结冰条款的修订,过冷大水滴结冰和冰晶结冰问题已经成为国际关注的热点,美国、意大利、加拿大等国多家研究机构相继开展了对现有结冰风洞的改进升级,甚至新建满足过冷大水滴结冰和冰晶结冰试验验证能力的专用结冰风洞。面对新的研究趋势,中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所总工程师姜裕标说,我国大型结冰风洞也在这个领域展开了研究,推进我国在新的结冰问题、新的结冰防护方法和结冰风洞试验技术上取得突破。

研究人员在一个可变压力的风洞之上进行了修改,该风洞之前一直在进行发动机高空模拟试验。现在这个风洞可以在12192米和马赫数0.8的条件下产生冰晶颗粒。该风洞最低工作温度可到-60℃。水通过喷淋棒进入设施,可以让研究人员控制冰云中冰晶的尺寸和数量。结冰工程技术负责人Judith
Foss Van Zante表示,风洞产生的冰颗粒呈现出球形。

Van
Zante表示,生产的冰颗粒可以小到15微米。而实际上,15微米只是中等体积直径,这是一个有关粒子分布的专业术语。风洞也可以生产更大尺寸的颗粒,但是如果想要达到试验效果,MVD要小于100微米。

Michael
Oliver博士表示,更小的颗粒可以更容易地被风携带,之后才能进入到发动机核心机中。更大的颗粒击中风扇的概率更大,它们或者会分解成更小的颗粒,或者进入发动机外涵,无法达到试验效果。

到目前为止,PSL只进行了一个系列的试验,那就是在去年2月进行了历时80小时的试验。研究人员使用了一台报废的8000磅推力的霍尼韦尔ALF502-R5涡扇发动机进行了试验,这台发动机曾经遭遇过结冰问题,目前该问题已经得到解决。