創(chuàng)新是人類發(fā)展永恒的主題，也是國家興旺發(fā)達的不竭動力。

航空工業(yè)氣動院結(jié)冰團隊始終以保障飛機結(jié)冰飛行安全為終極目標(biāo)，持續(xù)發(fā)展結(jié)冰相關(guān)測試技術(shù)和新型防除冰技術(shù)。“十四五”開局以來，他們以科技創(chuàng)新為抓手，發(fā)展技術(shù)，服務(wù)型號，在結(jié)冰試驗技術(shù)方面不斷取得新突破。

FL-61風(fēng)洞實現(xiàn)部分狀態(tài)點過冷大水滴結(jié)冰試驗?zāi)芰?/span>

在特定的氣象條件下，云層中會含有一種水滴。這種水滴在溫度低于零攝氏度狀態(tài)下，仍能以液態(tài)水的形式存在——這就是過冷水滴。當(dāng)飛機在中低空以亞聲速穿越含有過冷水滴的云層時，水滴會撞擊到飛機的表面，就會發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象。

影響飛機結(jié)冰的因素模擬圖

過冷大水滴（以下簡稱SLD）條件下的結(jié)冰與防除冰分析是評估飛機在極端天氣下安全性能的重要工作之一。隨著SLD結(jié)冰條件逐步加入適航標(biāo)準(zhǔn)中，SLD結(jié)冰試驗技術(shù)的發(fā)展迫在眉睫。根據(jù)適航標(biāo)準(zhǔn)要求，在冰風(fēng)洞中模擬SLD云霧環(huán)境的關(guān)鍵難點是，不僅要制造出目標(biāo)尺寸的過冷水滴粒子，并且粒子直徑的分布比例曲線還要與目標(biāo)曲線重合，在此基礎(chǔ)上還需要滿足水含量、均勻性等多項指標(biāo)。

FL-61風(fēng)洞螺旋槳結(jié)冰試驗

2021年5月，航空工業(yè)氣動院結(jié)冰團隊集中力量攻關(guān)SLD云霧環(huán)境生成技術(shù)，通過在風(fēng)洞中嘗試復(fù)現(xiàn)國外數(shù)據(jù)，結(jié)合歷史校測曲線和數(shù)值仿真分析的水滴運動沉降軌跡，調(diào)整噴嘴位置和組合參數(shù)，制定多輪校測方案并進行測量驗證，探索嘗試幾種云霧參數(shù)組合分析方法。經(jīng)過前后近6個月的反復(fù)迭代測試，成功在FL-61風(fēng)洞校測獲得目標(biāo)SLD云霧條件，MVD超過200μm，最大粒徑達到450μm，特別是典型云霧條件粒徑分布曲線高度逼近適航規(guī)定曲線。結(jié)冰團隊利用本次構(gòu)造的SLD云霧對某翼型模型進行了SLD結(jié)冰測試，冰形結(jié)果與該模型在國外冰風(fēng)洞試驗結(jié)果基本一致，這標(biāo)志著FL-61風(fēng)洞SLD試驗?zāi)芰咏鼑H同量級冰風(fēng)洞相同水平。

航空工業(yè)氣動院FL-61風(fēng)洞

冰脫落試驗技術(shù)取得突破

在飛機飛行時，發(fā)動機唇口、進氣錐等位置的結(jié)冰一旦發(fā)生脫落，脫落冰有可能會打傷發(fā)動機葉片，對發(fā)動機性能造成損傷。冰脫落問題一直是發(fā)動機較為關(guān)注的重點之一，而結(jié)冰粘附力的測量和冰脫落軌跡的捕捉又是研究冰脫落的兩個關(guān)鍵點。

飛機結(jié)冰與防除冰試驗

2021年以來，航空工業(yè)氣動院結(jié)冰團隊大力發(fā)展粘附力測量技術(shù)和冰脫落軌跡捕捉能力。他們設(shè)計了一種可在冰風(fēng)洞中快速測量法向和切向粘附力的測試樣塊，樣塊在風(fēng)洞中結(jié)冰后，向內(nèi)部注入高壓空氣。隨著空氣壓力的逐漸增加，當(dāng)超過粘附力值時，樣塊移動部分發(fā)生位移，即可通過當(dāng)時的氣壓計算獲得粘附力數(shù)值。

粘附力測量樣塊進行風(fēng)洞試驗測量

冰脫落軌跡捕捉通過搭建雙目視覺測量系統(tǒng)實現(xiàn)。航空工業(yè)氣動院結(jié)冰團隊曾在某飛機螺旋槳結(jié)冰與除冰試驗中研發(fā)了高分辨率相位鎖定顯示技術(shù)，將拍攝采樣頻率與旋轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)動頻率調(diào)整至相同值以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)部件的靜態(tài)拍攝。項目在相位鎖定顯示技術(shù)的基礎(chǔ)上補充了雙目視覺測量技術(shù)，可捕捉到冰脫落位置發(fā)生點，并可持續(xù)跟蹤記錄冰脫落后的軌跡運動參數(shù)。

截至2022年初，結(jié)冰團隊已基本實現(xiàn)FL-61風(fēng)洞的冰脫落試驗?zāi)芰?，成功完成了某進氣錐旋轉(zhuǎn)脫冰試驗，獲取了有效的測試數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了FL-61風(fēng)洞結(jié)冰試驗技術(shù)研發(fā)的重要突破。

創(chuàng)新決定未來。2022年是“十四五”規(guī)劃落實的重要工作年，也是航空工業(yè)“創(chuàng)新年”，航空工業(yè)氣動院結(jié)冰團隊將繼續(xù)以FL-61風(fēng)洞為依托，以國產(chǎn)飛機、發(fā)動機設(shè)計研發(fā)為契機，保持積極向上的探索創(chuàng)新精神，深入?yún)⑴c新型號研發(fā)與基礎(chǔ)問題研究，為航空結(jié)冰安全貢獻自己的一份力量。