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飞机结冰传感器安装位置确定方法

易贤 李维浩 王应宇 马洪林

易贤, 李维浩, 王应宇, 等. 飞机结冰传感器安装位置确定方法[J]. 实验流体力学, 2018, 32(2): 48-54. doi: 10.11729/syltlx20170169
引用本文: 易贤, 李维浩, 王应宇, 等. 飞机结冰传感器安装位置确定方法[J]. 实验流体力学, 2018, 32(2): 48-54. doi: 10.11729/syltlx20170169
Yi Xian, Li Weihao, Wang Yingyu, et al. Method of determining the location for aircraft icing prober[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2018, 32(2): 48-54. doi: 10.11729/syltlx20170169
Citation: Yi Xian, Li Weihao, Wang Yingyu, et al. Method of determining the location for aircraft icing prober[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2018, 32(2): 48-54. doi: 10.11729/syltlx20170169

飞机结冰传感器安装位置确定方法

doi: 10.11729/syltlx20170169
基金项目: 

国家自然科学基金 11472296

详细信息
    作者简介:

    易贤(1977-), 男, 四川金堂人, 博士, 研究员。研究方向:飞机结冰、低速空气动力学数值计算。通信地址:四川绵阳中国空气动力研究与发展中心计算所(621000)。E-mail:yixian_2000@163.com

    通讯作者:

    易贤, E-mail:yixian_2000@163.com

  • 中图分类号: V248.1

Method of determining the location for aircraft icing prober

  • 摘要: 结冰传感器的安装直接决定了冰的探测效果,在飞机设计阶段往往要耗费巨大的工作量来确定合适结冰传感器安装的位置。本文提出了一种高效确定结冰传感器安装位置的方法,其基本思路是采用数值计算的手段,获得不安装结冰传感器飞机流场的水滴容积分数分布;再根据水滴收集率的定义,得到传感器拟安装区域不同位置的水滴收集率,并与机翼表面的水滴收集率对比;从保证传感器可以起到预警作用的角度出发,进而给出传感器的安装位置。采用该方法对某型民航客机进行了分析,给出了该型飞机适合安装传感器的区域。在此基础上,将传感器加载到对应位置进行数值仿真验证。仿真结果显示:传感器探头处的水滴收集率与不加载传感器时该位置的水滴收集率基本一致,均大于同等条件机翼上的最大水滴收集率,符合飞机的结冰防护需求。本文方法可普遍应用于运输类飞机设计,有效提高结冰防护系统设计的效率。
  • 图  1  传感器拟布置位置示意图

    Figure  1.  Locations of icing probers

    图  2  典型状态下飞机表面水滴收集率分布

    Figure  2.  Local collection coefficient on aircraft surface under typical conditions

    图  3  截面1无量纲液态水含量云图

    Figure  3.  Liquid water content distribution in section 1

    图  4  截面2无量纲液态水含量云图

    Figure  4.  Liquid water content distribution in section 2

    图  5  截面3无量纲液态水含量云图

    Figure  5.  Liquid water content distribution in section 3

    图  6  截面4无量纲液态水含量云图

    Figure  6.  Liquid water content distribution in section 4

    图  7  计算仿真验证的表面网格

    Figure  7.  Mesh for computational simulation

    图  8  传感器表面水滴收集率云图

    Figure  8.  Local collection coefficient on prober surface

    表  1  各状态下机翼最大水滴收集率

    Table  1.   The maximum local collection coefficient on the wings under each condition

    编号 速度
    /(m·s-1)
    水滴直径
    /μm
    迎角
    /(°)
    最大水滴
    收集率β
    1 116 20 2 0.623
    2 116 40 2 0.720
    3 116 20 4 0.615
    4 116 40 4 0.718
    5 116 20 6 0.570
    6 116 40 6 0.708
    7 127 20 2 0.635
    8 127 40 2 0.742
    9 127 20 4 0.639
    10 127 40 4 0.742
    11 127 20 6 0.603
    12 127 40 6 0.733
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    表  2  截面1水滴收集率与机翼上最大水滴收集率的比值

    Table  2.   The ratio of local collection coefficient in section 1 to maximum local collection coefficient on the wing

    编号 1_1 1_2 1_3 1_4 1_5 1_6
    1 1.38 1.371 1.372 1.547 1.663 1.713
    2 1.491 1.460 1.422 1.59 1.663 1.713
    3 1.607 1.605 1.542 1.621 1.763 1.825
    4 1.755 1.534 1.491 1.496 1.807 1.845
    5 1.79 1.792 1.658 1.728 1.819 1.865
    6 2.077 1.683 1.525 1.505 1.604 1.727
    7 1.492 1.498 1.469 1.661 1.866 1.919
    8 1.457 1.405 1.346 1.534 1.731 1.962
    9 1.591 1.522 1.485 1.595 1.676 1.749
    10 1.57 1.476 1.429 1.431 1.561 1.614
    11 1.724 1.749 1.731 1.684 1.738 1.866
    12 1.749 1.716 1.408 1.415 1.523 1.574
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    表  3  截面2水滴收集率与机翼上最大水滴收集率的比值

    Table  3.   The ratio of local collection coefficient in section 2 to maximum local collection coefficient on the wings

    编号 2_1 2_2 2_3 2_4 2_5 2_6
    1 1.586 1.608 1.705 1.893 2.173 2.191
    2 2.239 1.834 1.836 2.666 3.229 2.767
    3 1.756 1.662 1.747 1.882 2.007 2.124
    4 3.167 2.244 1.938 2.223 3.173 3.023
    5 1.904 1.910 1.904 2.000 2.126 2.174
    6 2.884 2.915 2.313 2.191 2.589 2.852
    7 1.600 1.618 1.689 1.892 2.048 2.269
    8 1.708 1.685 1.786 2.226 3.251 2.680
    9 1.711 1.706 1.725 1.861 1.982 2.110
    10 2.717 1.913 2.110 2.474 3.146 2.901
    11 1.796 1.877 1.835 1.929 2.045 2.276
    12 2.900 3.094 2.580 2.098 2.887 2.702
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    表  4  截面3水滴收集率与机翼上最大水滴收集率的比值

    Table  4.   The ratio of local collection coefficient in section 3 to maximum local collection coefficient on the wings

    编号 3_1 3_2 3_3 3_4 3_5 3_6
    1 1.456 1.743 2.054 2.016 2.38 2.347
    2 2.001 2.086 3.324 3.081 2.052 0.287
    3 1.529 1.827 2.100 2.193 2.297 2.411
    4 2.348 1.849 3.311 2.873 2.196 1.296
    5 1.723 1.913 2.097 2.139 2.303 2.255
    6 2.680 2.253 3.376 3.440 2.992 2.080
    7 1.498 1.837 2.026 2.063 2.367 2.353
    8 1.848 2.036 3.016 3.166 0.856 0.250
    9 1.553 1.788 2.096 2.054 2.359 2.456
    10 2.729 2.172 3.366 3.245 1.594 0.862
    11 1.807 1.839 2.144 2.136 2.343 2.239
    12 2.839 2.822 3.363 3.323 1.438 2.988
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    表  5  截面4水滴收集率与机翼上最大水滴收集率的比值

    Table  5.   The ratio of local collection coefficient in section 4 to maximum local collection coefficient on the wings

    编号 4_1 4_2 4_3 4_4 4_5 4_6
    1 2.723 2.137 2.478 2.390 2.510 2.485
    2 2.276 0.216 0.089 0.211 0.001 0.089
    3 2.295 2.328 2.190 2.705 2.487 2.310
    4 0.933 1.642 1.277 0.03 0.000 0.015
    5 2.704 2.27 2.476 2.573 2.640 2.513
    6 1.588 2.188 0.72 0.122 0.030 0.089
    7 2.402 2.245 2.365 2.614 2.279 2.445
    8 1.203 1.800 0.057 0.015 0.000 0.001
    9 2.539 2.253 2.258 2.587 2.501 2.578
    10 1.059 1.332 0.459 0.087 0.003 0.001
    11 2.694 2.352 2.505 2.488 2.52 2.433
    12 0.618 1.155 0.116 0.015 0.004 0.143
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-14
  • 修回日期:  2018-01-05
  • 刊出日期:  2018-04-25

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    2021年8月13日