动态多物理场测试系统设计
发布时间：2021-07-21 10:41
结冰严重影响飞机的飞行安全,飞机最容易结冰的部位主要有机翼、水平尾翼、发动机进气道、大气数据传感器、风挡玻璃等。通常来说,飞机产生升力的主要结构是机翼,结冰之后其外形和平整度发生细微变化,机翼内部的气动结构布局也会随之改变,继而造成飞机机翼的升力系数和升阻比指标下降,飞机的起降性能下降。导致飞机表面结冰的主要原因是:在冷水滴含量较高及温度较低的气象环境条件下,大气中的冷水滴与飞机金属表面进行碰撞形成冰层,当冰层达到一定的厚度,机翼就会结冰,结冰后不仅会造成飞机重量增加,而且如果关键部件结冰,还会对飞机的飞行安全形成严重的危害。本论文就是搭建一个机翼结冰和除冰的仿真实验平台,模拟飞机实际飞行过程中出现的结冰现象,通过运用电脉冲除冰实验方法,以供研究人员得出除冰效果的影响因素。根据机翼除冰的特点,本文设计了动态多物理场测试系统进行模拟仿真。线圈固定在升降台悬臂的一端,升降台通过PLC控制伺服电机带动丝杠进行同轴转动,调节升降台的高度。脉冲信号作用于线圈,电脉冲信号由高压脉冲电源发出,可以调节电脉冲的电压和脉宽,线圈周围会产生电场,电场就会在机翼蒙皮周围感应出磁场,这样线圈和机翼蒙皮之间会产...
【文章来源】：长江大学湖北省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
飞行事故图
第1章绪论3图1-1飞行事故图Figure1-1Flightaccidentdiagram天气温度低，飞机在机场停留时，飞机表面就会出现结冰现象。如图1-2所示。当外界环境出现降雪、雨夹雪和水，加上空气相对湿度较高，环境温度低于0℃时，都有可能会导致飞机的表面结冰。如果雪、霜、冰等附着在飞机表面时，飞机的飞行安全就会受到严重的影响。会导致飞机的阻力增加，升力减小，改变飞机空气动力特性，最后会严重影响飞机的稳定性。飞机表面的积冰或雪如果不能够及时清理，就会给飞机的起飞和运行带来极大的安全隐患，最后会造成致命的后果。因此，飞机在雨雪天气起飞之前，在地面就必须进行除冰处理，用来保证飞机的飞行安全，避免飞行事故的发生[6]。图1-2飞机结冰图Figure1-2Aircrafticingchart1.2飞机除冰技术为了保证飞机在飞行过程中的安全，必须设计出合适、合理的、满足除冰要求的机翼防/除冰系统。机翼防/除冰系统，一是防，二是除。防主要有三种方法，一是化学物质防冰法，但是防冰化学物质的作用时间短、
第1章绪论4用量很大，且多元醇等化学物质会污染环境；二是疏水涂层防冰法，主要是在飞机蒙皮上涂一层疏水材料（丙烯酸聚氨酯-聚四氟乙烯），但是疏水材料结冰了，整个就会失去防冰性能；三是热气防冰法，是使用次数最高的防除冰系统之一，所有大中型飞机一般都采用这种防冰系统方式，主要应用于发动机、机翼、尾翼的防冰[7-12]。大型运输机通常采用从发动机压气机引气，经过一系列处理，最后对各种部位进行防冰。图1-3中一种最普遍的热气防冰系统的处理过程，发动机压气机引出的热空气经过高压引气活门调压、预冷器调温后，通过防冰活门控制，然后进入机翼前缘防冰腔，保证前缘和机翼部分不结冰。进入防冰腔后，热空气会在双蒙皮通道内流动，会发生热量交换，把热量传给蒙皮外表面，热量就会导致冰层融化，达到防冰的效果，但这种方法有一个弊端，会加重了发动机的负担，很大程度上影响了发动机动力，增加了燃油的消耗，是一种不经济的方法。图1-3飞机机翼热气防冰系统示意图Figure1-3Airplanewinghotairanti-icingsystem除主要有三种方法，一是电热除冰法，将电加热元件安装在机翼内侧，当加热元件加热时，会使机翼同步产生热量，与机翼相接触的冰层在加热的过程中就会融化成水或水膜，在飞机飞行的过程中，由于离心力的作用，水或水膜会被甩出去[13]；二是气动除冰法，在机翼前缘安装弹性塑管，机翼表面结冰后，对弹性塑管充放高压气体使机翼产生形变，就会对冰层产生剪切应力，当剪切应力大于冰层的附着力时，冰层就会脱落[14]，但是弹性塑管有一些缺点，易受腐蚀，需定期更换，且除冰速率较慢，当冰层厚度很大时，除冰效果不好[15]；三是电脉冲除冰法[16-19]，采用铜丝绕制而成的呈环状脉冲线圈，一般放置在蒙皮内侧，并与蒙皮保持?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LabVIEW的生产者/消费者模式研究[J]. 黄世泉,金晅宏. 电子科技. 2017(09)
[2]基于合成热射流的机翼除冰实验研究[J]. 蒋浩,金龙,牛上维,夏智勋,罗振兵. 实验流体力学. 2017(03)
[3]飞机电脉冲除冰技术探讨[J]. 何舟东,朱永峰,周景锋. 实验流体力学. 2016(02)
[4]飞行器防/除冰技术研究进展[J]. 王晋,纪双英,益小苏,赵文明. 航空制造技术. 2015(S2)
[5]飞机电脉冲除冰系统峰值电流测量[J]. 杜骞,朱春玲. 科学技术与工程. 2015(35)
[6]热气防冰系统内表面弦向传热性能衰减规律[J]. 卜雪琴,彭珑,林贵平,周盈. 北京航空航天大学学报. 2016(01)
[7]机翼防/除冰技术研究进展[J]. 胡琪,黄安平,孙涛,韩少奇,官磊,王玫,肖志松. 科技导报. 2015(07)
[8]制造业价值链成本管理研究[J]. 张玲. 科技与企业. 2015(01)
[9]热气防冰腔结构参数对其热性能影响研究[J]. 彭珑,卜雪琴,林贵平,马文涛,赵凯. 空气动力学学报. 2014(06)
[10]浅谈用三菱FX2N系列PLC对抢答器的制作[J]. 李卓华. 电子世界. 2014(09)
博士论文
[1]机翼电脉冲除冰系统电磁力及其除冰过程仿真研究[D]. 郭涛.南京航空航天大学 2017
硕士论文
[1]飞机除冰装备性能优化与远程监控系统研制[D]. 张杰.中国民航大学 2015
[2]基于软件工程理论的复卷机控制系统软件研究与设计[D]. 陈德坤.陕西科技大学 2015
[3]基于路面材料检测系统的远程测控与数据融合时间对准[D]. 袁外琳.长安大学 2011
[4]铝基超疏水表面抗结霜结冰特性研究[D]. 周艳艳.大连理工大学 2010
[5]电脉冲除冰系统设计研究[D]. 杜骞.南京航空航天大学 2009
[6]飞机机翼除冰过程的数值研究[D]. 马成樑.南京航空航天大学 2007
本文编号：3294866
【文章来源】：长江大学湖北省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
飞行事故图
第1章绪论3图1-1飞行事故图Figure1-1Flightaccidentdiagram天气温度低，飞机在机场停留时，飞机表面就会出现结冰现象。如图1-2所示。当外界环境出现降雪、雨夹雪和水，加上空气相对湿度较高，环境温度低于0℃时，都有可能会导致飞机的表面结冰。如果雪、霜、冰等附着在飞机表面时，飞机的飞行安全就会受到严重的影响。会导致飞机的阻力增加，升力减小，改变飞机空气动力特性，最后会严重影响飞机的稳定性。飞机表面的积冰或雪如果不能够及时清理，就会给飞机的起飞和运行带来极大的安全隐患，最后会造成致命的后果。因此，飞机在雨雪天气起飞之前，在地面就必须进行除冰处理，用来保证飞机的飞行安全，避免飞行事故的发生[6]。图1-2飞机结冰图Figure1-2Aircrafticingchart1.2飞机除冰技术为了保证飞机在飞行过程中的安全，必须设计出合适、合理的、满足除冰要求的机翼防/除冰系统。机翼防/除冰系统，一是防，二是除。防主要有三种方法，一是化学物质防冰法，但是防冰化学物质的作用时间短、
第1章绪论4用量很大，且多元醇等化学物质会污染环境；二是疏水涂层防冰法，主要是在飞机蒙皮上涂一层疏水材料（丙烯酸聚氨酯-聚四氟乙烯），但是疏水材料结冰了，整个就会失去防冰性能；三是热气防冰法，是使用次数最高的防除冰系统之一，所有大中型飞机一般都采用这种防冰系统方式，主要应用于发动机、机翼、尾翼的防冰[7-12]。大型运输机通常采用从发动机压气机引气，经过一系列处理，最后对各种部位进行防冰。图1-3中一种最普遍的热气防冰系统的处理过程，发动机压气机引出的热空气经过高压引气活门调压、预冷器调温后，通过防冰活门控制，然后进入机翼前缘防冰腔，保证前缘和机翼部分不结冰。进入防冰腔后，热空气会在双蒙皮通道内流动，会发生热量交换，把热量传给蒙皮外表面，热量就会导致冰层融化，达到防冰的效果，但这种方法有一个弊端，会加重了发动机的负担，很大程度上影响了发动机动力，增加了燃油的消耗，是一种不经济的方法。图1-3飞机机翼热气防冰系统示意图Figure1-3Airplanewinghotairanti-icingsystem除主要有三种方法，一是电热除冰法，将电加热元件安装在机翼内侧，当加热元件加热时，会使机翼同步产生热量，与机翼相接触的冰层在加热的过程中就会融化成水或水膜，在飞机飞行的过程中，由于离心力的作用，水或水膜会被甩出去[13]；二是气动除冰法，在机翼前缘安装弹性塑管，机翼表面结冰后，对弹性塑管充放高压气体使机翼产生形变，就会对冰层产生剪切应力，当剪切应力大于冰层的附着力时，冰层就会脱落[14]，但是弹性塑管有一些缺点，易受腐蚀，需定期更换，且除冰速率较慢，当冰层厚度很大时，除冰效果不好[15]；三是电脉冲除冰法[16-19]，采用铜丝绕制而成的呈环状脉冲线圈，一般放置在蒙皮内侧，并与蒙皮保持?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LabVIEW的生产者/消费者模式研究[J]. 黄世泉,金晅宏. 电子科技. 2017(09)
[2]基于合成热射流的机翼除冰实验研究[J]. 蒋浩,金龙,牛上维,夏智勋,罗振兵. 实验流体力学. 2017(03)
[3]飞机电脉冲除冰技术探讨[J]. 何舟东,朱永峰,周景锋. 实验流体力学. 2016(02)
[4]飞行器防/除冰技术研究进展[J]. 王晋,纪双英,益小苏,赵文明. 航空制造技术. 2015(S2)
[5]飞机电脉冲除冰系统峰值电流测量[J]. 杜骞,朱春玲. 科学技术与工程. 2015(35)
[6]热气防冰系统内表面弦向传热性能衰减规律[J]. 卜雪琴,彭珑,林贵平,周盈. 北京航空航天大学学报. 2016(01)
[7]机翼防/除冰技术研究进展[J]. 胡琪,黄安平,孙涛,韩少奇,官磊,王玫,肖志松. 科技导报. 2015(07)
[8]制造业价值链成本管理研究[J]. 张玲. 科技与企业. 2015(01)
[9]热气防冰腔结构参数对其热性能影响研究[J]. 彭珑,卜雪琴,林贵平,马文涛,赵凯. 空气动力学学报. 2014(06)
[10]浅谈用三菱FX2N系列PLC对抢答器的制作[J]. 李卓华. 电子世界. 2014(09)
博士论文
[1]机翼电脉冲除冰系统电磁力及其除冰过程仿真研究[D]. 郭涛.南京航空航天大学 2017
硕士论文
[1]飞机除冰装备性能优化与远程监控系统研制[D]. 张杰.中国民航大学 2015
[2]基于软件工程理论的复卷机控制系统软件研究与设计[D]. 陈德坤.陕西科技大学 2015
[3]基于路面材料检测系统的远程测控与数据融合时间对准[D]. 袁外琳.长安大学 2011
[4]铝基超疏水表面抗结霜结冰特性研究[D]. 周艳艳.大连理工大学 2010
[5]电脉冲除冰系统设计研究[D]. 杜骞.南京航空航天大学 2009
[6]飞机机翼除冰过程的数值研究[D]. 马成樑.南京航空航天大学 2007
本文编号：3294866
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