冰脱落模拟装置和模拟方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种冰脱落模拟装置和模拟方法。该冰脱落模拟装置包括外套筒、内套筒和动力组件。外套筒具有第一段、第二段和第三段，该第一段可旋转地结合于该第二段的前端，第三段位于第二段的后端，其中该第一段内部用于容纳冰块试验件且设有多个贯穿该第一段侧壁的姿态调节孔，该多个姿态调节孔允许调节元件从该第一段外部至少部分伸入该第一段内部且保持这一伸入状态；内套筒设于该第二段内部，该内套筒的前端具有面向该第一段的撞击块，该内套筒能够在动力推动下向前推进，以该撞击块撞击位于该第一段内部的冰块试验件；动力组件结合于该第三段，能够向该内套筒提供该动力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种属于冰脱落轨迹试验工程
，尤其是涉及冰脱落轨迹试验中将冰块试验件投入试验流场中的冰脱落模拟装置和模拟方法。
技术介绍
在与天气相关的航空器飞行事故中，有15％以上是由结冰引起的。冰的凝结及其对航空器性能的影响已经受到广泛的关注。同时积冰的脱落也对航空器的安全构成威胁。大块冰的撞击能够对航空器部件构成损伤。美国联邦航空局(FAA)发布的结冰相关取证规章要求航空器制造商需要进行飞行测试以确保脱落的冰不会破坏航空器的关键部件。然而，在自然结冰条件下进行冰脱落飞行测试是一项非常昂贵的试验。因此一直期望在人为条件下进行冰脱落轨迹试验以节约成本。目前对冰脱落的研究比较有限，对冰脱落后发生的事件的模拟也是近年才陆陆续续开展起来的。因此，发展一套能支撑航空器适航取证的冰脱落计算分析工具就具有广阔的前景。由于冰脱落轨迹试验数据的缺乏，在发展冰脱落计算分析工具的过程中，一项重要的工作就是通过试验来验证工具的精度、可靠性及适应范围。这里，怎样模拟冰脱落事件的随机性是冰脱落轨迹试验待解决的问题之一。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种冰脱落模拟装置和模拟方法，能够尽可能地模拟冰脱落事件的随机性。本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种冰脱落模拟装置，包括外套筒、内套筒和动力组件。外套筒具有第一段、第二段和第三段，该第一段可旋转地结合于该第二段的前端，第三段位于第二段的后端，其中该第一段内部用于容纳冰块试验件且设有多个贯穿该第一段侧壁的姿态调节孔，该多个姿态调节孔允许调节元件从该第一段外部至少部分伸入该第一段内部且保持这一伸入状态；内套筒设于该第二段内部，该内套筒的前端具有面向该第一段的撞击块，该内套筒能够在动力推动下向前推进，以该撞击块撞击位于该第一段内部的冰块试验件；动力组件结合于该第三段，能够向该内套筒提供该动力。在本专利技术的一实施例中，该动力组件包括手柄和弹力组件。该手柄连接于该第三段的外周面，该第三段具有一扳机孔，该手柄具有一扳机，该扳机具有一扳机档位勾，该扳机档位勾在一上档状态进入该扳机孔以勾住该内套筒，且在该扳机于一发射状态被操作时退出该扳机孔以释放该内套筒。该弹力组件延伸至该第三段内部，该弹力组件于该上档状态被压缩且该弹力组件前端顶抵于该内套筒，并于该发射状态复位以向前推动该内套筒，并通过撞击块撞击位于该第一段内部的冰块试验件。在本专利技术的一实施例中，该内套筒的后端具有延伸至该第三段处的扳机孔的拉杆，该拉杆被向后拉动时带动该内套筒向后移动而压缩该弹力组件。在本专利技术的一实施例中，该内套筒具有一个或多个档位孔，该扳机档位勾能够穿过其中一档位孔以勾住该内套筒。在本专利技术的一实施例中，该弹力组件包括后挡板、弹簧支撑柱、复位弹簧和紧固件，该弹簧支撑柱穿过该后挡板并通过紧固件锁紧在该后挡板上，该复位弹簧一端套入该弹簧支撑柱，该后挡板紧固于该第三段的后端。在本专利技术的一实施例中，该手柄上设有第一弹簧挂钩，该扳机上设有第二弹簧挂钩，该第一弹簧挂钩和该第二弹簧挂钩之间设有扳机弹簧。在本专利技术的一实施例中，该第二段的前端设有多个支撑孔，该多个支撑孔允许支撑元件穿入，用于支撑冰块试验件。在本专利技术的一实施例中，该第一段的多个调节孔沿着该第一段的延伸方向以及/或者该第一段的周向分布。在本专利技术的一实施例中，该调节元件为螺钉。在本专利技术的一实施例中，该第一段和该第二段通过卡槽和卡环的配合结构连接。在本专利技术的一实施例中，该第二段分布有从内部贯穿到外部的散气孔。本专利技术还提出一种使用上述的冰脱落模拟装置的冰脱落模拟方法，包括以下步骤：将冰块试验件置入该第一段内部；任意地相对该第二段旋转该第一段以任意调节该冰块试验件的角度；使用任意数目个调节元件伸入该第一段内部以任意调节该冰块试验件的姿态；使用该冰脱落模拟装置将该冰块试验件投射进风洞的气流中。在本专利技术的一实施例中，以第一试验员操作该冰脱落模拟装置，且以独立于该第一试验员的第二试验员在试验期间的任意时刻向该第一试验员发出弹射命令，以触发将该冰块试验件投射进风洞的气流中的动作。本专利技术由于采用以上技术方案，通过冰脱落模拟装置的外套筒的第一段相对于第二段的旋转，以及第一段上多个姿态调节孔的设置，可以将任意形状的冰块试验件以随机的初始状态射出，从而模拟冰脱落事件的随机性。附图说明为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明，其中：图1是本专利技术一实施例的冰脱落模拟装置的结构分解图。图2是本专利技术一实施例的冰脱落模拟装置的组装图，该冰脱落模拟装置处于常规状态。图3是本专利技术一实施例的外套筒第一段的结构示意图。图4是本专利技术一实施例的外套筒第一段调节冰块试验件姿态的示意图。图5是本专利技术一实施例的外套筒第一段与第二段配合的结构。图6是本专利技术一实施例的弹力组件的结构示意图。图7A是本专利技术一实施例的冰脱落模拟装置的组装图，该冰脱落模拟装置处于上档状态。图7B是本专利技术一实施例的冰脱落模拟装置的组装图，该冰脱落模拟装置处于发射状态。图8是本专利技术一实施例的用于冰脱落轨迹试验的回流式风洞示意图。具体实施方式本专利技术的实施例描述一种冰脱落模拟装置及模拟方法，旨在将任意形状的冰块试验件以随机的初始状态投入试验流场中，模拟冰脱落事件的随机性。图1是本专利技术一实施例的冰脱落模拟装置的结构分解图。参考图1所示，本实施例的冰脱落模拟装置100包括外套筒10、内套筒20以及动力组件30。外套筒10为空心套筒，从前到后依次具有第一段11、第二段12和第三段13。第一段11可旋转地结合于第二段12的前端，第三段13位于第二段12的后端。第一段11与第二段12之间为可拆卸方式。例如参考图5所示，第一段11后端具有卡环112，第二段12前端具有卡槽122，第一段11的卡环112插入第二端的卡槽122，从而二者通过卡环和卡槽的配合结构连接，而且卡环112仍可相对于卡槽122旋转。较佳地，在卡槽122的外圆周设置多个固定孔，供螺丝类物件124穿过这些固定孔对第一段进行固定。当然，也可以是第一段11后端具有卡槽，第二段12前端具有卡环。第三段13和第二段12之间可为固定连接方式，甚至是一体成型方式。第一段11内部用于容纳冰块试验件。第一段11设有多个贯穿其侧壁的姿态调节孔101，这些姿态调节孔101允许调节元件从第一段外部至少部分伸入第一段内部且保持这一伸入状态。图3是本专利技术一实施例的外套筒第一段的结构示意图。参考图3所示，这些多个调节孔101沿着第一段11的延伸方向以及/或者第一段11的周向分布。多个调节孔101在第一段11的延伸方向以及第一段11的周向的位置足够多样，可以确保冰块试验件姿态的任意性和随机性。图4是本专利技术一实施例的外套筒第一段调节冰块试验件姿态的示意图。参考图4所示，若干个调节元件111进入调节孔，以调节冰块试验件110的姿态。此外，由于第一段11相对于第二段12具有周向自由度，可沿周向自由旋转，可以确保冰块试验件角度的任意性和随机性。内套筒20设于第二段12内部，内套筒20的前端具有面向第一段11的撞击块21。内套筒20能够在动力推动下向前推进，以撞击块21撞击位于第一段11内部的冰块试验件。可以理解，内套筒20的外径会略小于外套筒10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冰脱落模拟装置，包括：外套筒，具有第一段、第二段和第三段，该第一段可旋转地结合于该第二段的前端，第三段位于第二段的后端，其中该第一段内部用于容纳冰块试验件且设有多个贯穿该第一段侧壁的姿态调节孔，该多个姿态调节孔允许调节元件从该第一段外部至少部分伸入该第一段内部且保持这一伸入状态；内套筒，设于该第二段内部，该内套筒的前端具有面向该第一段的撞击块，该内套筒能够在动力推动下向前推进，以该撞击块撞击位于该第一段内部的冰块试验件；动力组件，结合于该第三段，能够向该内套筒提供该动力。

【技术特征摘要】
1.一种冰脱落模拟装置，包括：外套筒，具有第一段、第二段和第三段，该第一段可旋转地结合于该第二段的前端，第三段位于第二段的后端，其中该第一段内部用于容纳冰块试验件且设有多个贯穿该第一段侧壁的姿态调节孔，该多个姿态调节孔允许调节元件从该第一段外部至少部分伸入该第一段内部且保持这一伸入状态；内套筒，设于该第二段内部，该内套筒的前端具有面向该第一段的撞击块，该内套筒能够在动力推动下向前推进，以该撞击块撞击位于该第一段内部的冰块试验件；动力组件，结合于该第三段，能够向该内套筒提供该动力。2.如权利要求1所述的冰脱落模拟装置，其特征在于，该动力组件包括：手柄，连接于该第三段的外周面，该第三段具有一扳机孔，该手柄具有一扳机，该扳机具有一扳机档位勾，该扳机档位勾在一上档状态进入该扳机孔以勾住该内套筒，且在该扳机于一发射状态被操作时退出该扳机孔以释放该内套筒；弹力组件，延伸至该第三段内部，该弹力组件于该上档状态被压缩且该弹力组件前端顶抵于该该内套筒，并于该发射状态复位以向前推动该内套筒，并通过撞击块撞击位于该第一段内部的冰块试验件。3.如权利要求2所述的冰脱落模拟装置，其特征在于，该内套筒的后端具有延伸至该第三段处的扳机孔的拉杆，该拉杆被向后拉动时带动该内套筒向后移动而压缩该弹力组件。4.如权利要求2所述的冰脱落模拟装置，其特征在于，该内套筒具有一个或多个档位孔，该扳机档位勾能够穿过其中一档位孔以勾住该内套筒。5.如权利要求2所述的冰脱落模拟装置，其特征在于，该弹力组件包括后挡板、弹簧支撑柱、复位弹...

【专利技术属性】
技术研发人员：包毅，杨坤，周宏奎，侯乃先，余放，陈卓，
申请(专利权)人：中航商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海;31