1.本发明涉及飞机测试技术领域，具体是涉及一种飞机测试扬雪环境模拟系统及模拟方法。


背景技术：

2.飞机在冬季运营的过程中常遭遇降雪天气，而扬雪是由风将雪花吹扬起来形成的，扬雪环境会引起活动翼面、发动机和apu进气系统等部位积雪/冰，影响各部位的功能和性能，脱落的积雪/冰还可能造成飞机结构损坏，影响飞行安全。基于此，适航规章提出应表明飞机在扬雪环境下具备安全运行的能力，利用自然扬雪环境进行相关验证试验是可行的方式，但是由于极度依赖自然环境，试验可控性及效率较低。因此在实验室内模拟扬雪环境进行相关试验是一种更便捷的方法，这需要一种能满足要求的扬雪环境模拟系统。
3.目前，常用的人工扬雪的方法有刮削法、喷雾结晶法，相似方案有：
①
人工降雪装置（申请号cn200710026839.2）。该发明将预制的雪置于容雪空间中，动力机构带动刮板旋转，预制雪由于重力的作用压向孔板，在刮板的刮削作用下预制雪从通雪孔中飘落而下，形成降雪。该方法需提前预制雪，受到预制雪量的限制，扬雪持续时间有限。
4.②
综合环境试验箱的降雪模拟系统（申请号cn202021265965.0）。该发明通过制冷组件将试验舱的室温降到零度以下，使喷头喷出的水雾与低温空气换热后结晶成雪花，实现模拟扬雪环境的功能。该方法往往需要较低的室温才能形成扬雪，在接近零度时难以成雪。
5.③
降雪模拟装置及设备（申请号cn202020938859.8）。该发明通过设置喷嘴和位于喷嘴方向上方的换热器，能够在喷嘴的喷射上方创造出低温环境，从而实现扬雪环境的模拟。该方法弥补了方案
②
的缺点，但是换热器和喷嘴没有防冻堵措施，一段时间后换热器喷口及喷嘴易发生冻堵。
6.上述方案均存在一定的缺点，且只能模拟形成扬雪环境，雪花在重力的作用下飘落，没有叠加吹风的影响，不能形成扬雪环境。


技术实现要素：

7.针对上述存在的问题，本发明提供了一种飞机测试扬雪环境模拟系统及模拟方法。
8.本发明的技术方案是：一种飞机测试扬雪环境模拟系统，包括进风筒以及位于所述进风筒末端的若干矩阵式排列的雪耙；所述进风筒自前而后依次设有进风段、轴流风机、圆方过渡段、整流段、静流段以及扬雪段；所述雪耙位于所述扬雪段内部，雪耙采用铝合金一体拉伸成型，雪耙截面为加长
翼型，雪耙内部前端并排设有保温腔和储水腔，所述保温腔通过外接管路向其提供循环流动热水以防止所述储水腔内部水结冰，储水腔通过外接管路供给纯水，储水腔后端通过支管与用于控制水流路通断的电磁阀连接，所述电磁阀位于雪耙内中部的安装槽内，所述安装槽通过其上部设有的盖板密封，电磁阀后端通过输水管与位于雪耙末端的辅助结晶组件连接，所述输水管中部外周套设有供热腔，所述供热腔通过外接气管向其提供加热后的压缩热空气用于防止输水管内部的水结冰，供热腔后端通过供气管与所述辅助结晶组件连接，所述供气管套设在输水管外部；所述辅助结晶组件内中部设有凹槽，所述凹槽内设有喷嘴，所述供气管的后端和所述输水管的后端通过所述喷嘴交汇，所述凹槽周围设有若干冷处理腔，所述冷处理腔通过冷气支管与位于辅助结晶组件末端的空腔连通，所述空腔末端环绕设有若干冷气喷口，所述辅助结晶组件与所述雪耙转动连接，辅助结晶组件外部对应冷处理腔所在位置处套设有冷处理环。
9.进一步地，所述进风段为弧形设置，进风段后方设有防护网，防止异物被吸入轴流风机中造成设备损坏。
10.进一步地，所述轴流风机自前而后依次设有叶片、导流片、叶片电机及整流罩，所述叶片电机带动叶片旋转，导流片及整流罩的作用是降低气流的湍流度。
11.进一步地，所述整流段内部安装有蜂窝器，所述静流段内部安装有阻尼网，蜂窝器将大尺度的漩涡分割成小尺度的漩涡，起到加快漩涡衰减和降低湍流度的作用，阻尼网安装在蜂窝器后方，进一步将气流稳定。
12.进一步地，所述辅助结晶组件与雪耙连接处设有转动环，所述转动环嵌套在雪耙内部的开槽内，转动环在所述开槽内部的一侧设有齿槽，雪耙内上部开槽内设有用于驱动转动环转动的驱动组件，雪耙内下部开槽内设有用于加强所述供热腔内部热空气流动的导流组件，通过转动环的设置能够使辅助结晶组件与雪耙连接的同时可进行转动，并通过转动辅助结晶组件改变扬雪的模式，可实现多种扬雪模式的切换。
13.更进一步地，所述驱动组件包括固定设置在雪耙内部的驱动电机，所述驱动电机后方的输出端设有第一伞齿轮，所述第一伞齿轮后端垂直设有与其啮合转动的第二伞齿轮，所述第二伞齿轮底部通过一组转轴与开槽内壁转动连接，第二伞齿轮后端与所述转动环的齿槽啮合转动连接，通过驱动组件驱动转动环进行转动从而使辅助结晶组件实现转动。
14.更进一步地，所述导流组件包括与所述转动环的齿槽啮合转动连接的第三伞齿轮，所述第三伞齿轮顶部通过一组转轴与开槽内壁转动连接，第三伞齿轮前端垂直设有与其啮合转动的双头伞齿轮，所述双头伞齿轮中部的连杆外套设有限位板，所述限位板固定设置在开槽内部，双头伞齿轮前端垂直设有与其啮合转动的第四伞齿轮，所述第四伞齿轮底部通过一组转轴与开槽内壁转动连接，第四伞齿轮顶部通过贯穿雪耙内部的转动杆与位于所述供热腔内底部的风扇连接，通过导流组件的设置能够使辅助结晶组件在转动的过程中同时带动导流组件的风扇转动，从而加强供热腔内部热空气流动，通过热空气包裹住输水管的方式防止其内部的水结冰。
15.进一步地，所述冷处理环内部中空，冷处理环外部一侧连接有冷气管，冷处理环内壁设有冷气出口，所述冷处理腔的进气孔与所述冷气出口相对应，位于同一列的每一组辅
助结晶组件上的冷处理环通过固定块相互固定连接，冷处理腔和所述冷气喷口均为8组，通过冷气喷口喷出的冷空气加快辅助结晶组件喷出的水雾结晶成冰。所述辅助结晶组件表面周向环绕设有若干冷气导流槽，所述冷气导流槽由进气孔一端延伸至辅助结晶组件末端，通过冷气导流槽的设置，一方面将辅助结晶组件转动时冷处理环喷出的多余冷气排出，另一方面能够使冷气流动至辅助结晶组件处起到辅助冷却结晶的作用。
16.本发明还提供了上述飞机测试扬雪环境模拟系统的模拟方法，包括以下步骤：s1：将雪耙的保温腔、储水腔与实验室的供水系统相连，将供热腔、冷气管与实验室的供气系统相连，打开供热腔的供气阀门，用热气对雪耙管路进行吹扫预热，热气温度为80℃，吹扫时间为10min；s2：吹扫完毕后依次开启轴流风机、保温腔的供水阀门和储水腔的供水阀门，待喷嘴形成稳定的水雾后打开冷气管的阀门，使冷气通过冷气出口喷出，一部分冷气由冷气喷口喷出，另一部分冷气通过冷气导流槽直接流动至辅助结晶组件末端中部，进行扬雪模拟；s3：开启驱动组件使其带动辅助结晶组件转动，同时带动导流组件加强供热腔内部热空气流动，以强化扬雪环境；s4：使用完毕后依次关闭保温腔的供水阀门、储水腔的供水阀门以及轴流风机，并保持供热腔的供气阀门开启，提高供气温度至80℃，对管路进行吹扫，吹扫时间为30min，吹扫结束后关闭供热腔的供气阀门。
17.本发明的有益效果是：（1）本发明的扬雪环境模拟系统通过辅助结晶组件与雪耙的相互配合以及相对转动叠加了吹风环境，可形成更真实的扬雪环境，增加的冷处理环通过内外两次冷气降温使得成雪更加容易，同时辅助结晶组件的输水管被加热的空气包围，可有效避免辅助结晶组件冻堵。
18.（2）本发明的扬雪环境模拟系统基于实验室强大的供水供气能力可持续模拟扬雪环境，雪耙采用铝合金拉伸成型，内部水/气流动通道连接更加便捷，易维护，可靠性更高。
19.（3）本发明的扬雪环境模拟系统通过导流组件配合驱动组件以及转动环的转动，能够带动位于供热腔内部的风扇转动，从而加强供热腔内部热空气流动，每一列所有辅助结晶组件上的冷处理环通过固定块连接固定，使辅助结晶组件在转动过程中更加稳定，也使得整个系统运行更加稳定。
附图说明
20.图1是本发明的扬雪环境模拟方法流程图；图2是本发明的扬雪环境模拟系统整体结构示意图；图3是本发明的扬雪环境模拟系统扬雪段内雪耙组合结构示意图；图4是本发明的扬雪环境模拟系统雪耙内部结构示意图；图5是本发明的扬雪环境模拟系统雪耙与辅助结晶组件连接处内部结构示意图；图6是本发明的扬雪环境模拟系统辅助结晶组件、驱动组件以及导流组件结构示意图；图7是本发明的扬雪环境模拟系统辅助结晶组件结构示意图；图8是本发明的扬雪环境模拟系统冷处理环结构示意图。
21.其中，1-进风筒，11-进风段，111-防护网，12-轴流风机，121-叶片，122-导流片，123-叶片电机，124-整流罩，13-圆方过渡段，14-整流段，141-蜂窝器，15-静流段，151-阻尼网，16-扬雪段，2-雪耙，21-保温腔，22-储水腔，23-支管，24-电磁阀，25-安装槽，26-盖板，27-输水管，28-供热腔，29-供气管，3-辅助结晶组件，31-喷嘴，32-凹槽，33-冷处理腔，331-进气孔，34-冷气支管，35-空腔，36-冷气喷口，37-冷气导流槽，4-冷处理环，41-冷气管，42-冷气出口，43-固定块，5-转动环，51-开槽，52-齿槽，6-驱动组件，61-驱动电机，62-第一伞齿轮，63-第二伞齿轮，7-导流组件，71-第三伞齿轮，72-双头伞齿轮，73-连杆，74-限位板，75-第四伞齿轮，76-转动杆，77-风扇，8-转轴。
具体实施方式
22.实施例1如图2所示，一种飞机测试扬雪环境模拟系统，包括进风筒1以及位于进风筒1末端的雪耙2，雪耙2为13组
×
13组矩阵式排列；如图2所示，进风筒1自前而后依次设有进风段11、轴流风机12、圆方过渡段13、整流段14、静流段15以及扬雪段16，进风段11为弧形设置，进风段11后方设有防护网111，轴流风机12自前而后依次设有叶片121、导流片122、叶片电机123及整流罩124，叶片电机123带动叶片121旋转，叶片电机123为市售工业用大功率电机，整流段14内部安装有蜂窝器141，静流段15内部安装有阻尼网151；如图2、4所示，雪耙2位于扬雪段16内部，雪耙2采用铝合金一体拉伸成型，雪耙2截面为naca0024加长翼型，可保持完整的翼型表面，降低对气流的干扰，雪耙2内部前端并排设有保温腔21和储水腔22，保温腔21通过外接管路向其提供循环流动热水以防止储水腔22内部水结冰，储水腔22通过外接管路供给纯水，储水腔22后端通过支管23与用于控制水流路通断的电磁阀24连接，电磁阀24位于雪耙2内中部的安装槽25内，安装槽25通过其上部设有的盖板26密封，电磁阀24后端通过输水管27与位于雪耙2末端的辅助结晶组件3连接，输水管27中部外周套设有供热腔28，供热腔28通过外接气管向其提供加热后的压缩热空气用于防止输水管27内部的水结冰，供热腔28后端通过供气管29与辅助结晶组件3连接，供气管29套设在输水管27外部；如图3、5、7、8所示，辅助结晶组件3内中部设有凹槽32，凹槽32内设有喷嘴31，供气管29的后端和输水管27的后端通过喷嘴31交汇，凹槽32周围设有8组冷处理腔33，冷处理腔33通过冷气支管34与位于辅助结晶组件3末端的空腔35连通，空腔35末端环绕设有8组冷气喷口36，辅助结晶组件3与雪耙2转动连接，辅助结晶组件3外部对应冷处理腔33所在位置处套设有冷处理环4，冷处理环4内部中空，冷处理环4外部一侧连接有冷气管41，冷处理环4内壁设有冷气出口42，冷处理腔33的进气孔331与冷气出口42相对应，位于同一列的每一组辅助结晶组件3上的冷处理环4通过固定块43相互固定连接，辅助结晶组件3表面周向环绕设有19组冷气导流槽37，冷气导流槽37由进气孔331一端延伸至辅助结晶组件3末端；如图4、5所示，辅助结晶组件3与雪耙2连接处设有转动环5，转动环5嵌套在雪耙2内部的开槽51内，转动环5在开槽51内部的一侧设有齿槽52，雪耙2内上部开槽51内设有用于驱动转动环5转动的驱动组件6，雪耙2内下部开槽51内设有用于加强供热腔28内部热空气流动的导流组件7；
如图5、6所示，驱动组件6包括固定设置在雪耙2内部的驱动电机61，驱动电机61为市售三相异步电机，驱动电机61后方的输出端设有第一伞齿轮62，第一伞齿轮62后端垂直设有与其啮合转动的第二伞齿轮63，第二伞齿轮63底部通过一组转轴8与开槽51内壁转动连接，第二伞齿轮63后端与转动环5的齿槽52啮合转动连接；如图5、6所示，导流组件7包括与转动环5的齿槽52啮合转动连接的第三伞齿轮71，第三伞齿轮71顶部通过一组转轴8与开槽51内壁转动连接，第三伞齿轮71前端垂直设有与其啮合转动的双头伞齿轮72，双头伞齿轮72中部的连杆73外套设有限位板74，限位板74固定设置在开槽51内部，双头伞齿轮72前端垂直设有与其啮合转动的第四伞齿轮75，第四伞齿轮75底部通过一组转轴8与开槽51内壁转动连接，第四伞齿轮75顶部通过贯穿雪耙2内部的转动杆76与位于供热腔28内底部的风扇77连接。
23.上述飞机测试扬雪环境模拟系统的模拟方法，如图1所示，包括以下步骤：s1：将雪耙2的保温腔21、储水腔22与实验室的供水系统相连，将供热腔28、冷气管41与实验室的供气系统相连，打开供热腔28的供气阀门，用热气对雪耙2管路进行吹扫预热，热气温度为80℃，吹扫时间为10min；s2：吹扫完毕后依次开启轴流风机12、保温腔21的供水阀门和储水腔22的供水阀门，待喷嘴31形成稳定的水雾后打开冷气管41的阀门，使冷气通过冷气出口42喷出，一部分冷气由冷气喷口36喷出，另一部分冷气通过冷气导流槽37直接流动至辅助结晶组件3末端中部，进行扬雪模拟；s3：开启驱动组件6使其带动辅助结晶组件3转动，同时带动导流组件7加强供热腔28内部热空气流动，以强化扬雪环境；s4：使用完毕后依次关闭保温腔21的供水阀门、储水腔22的供水阀门以及轴流风机12，并保持供热腔28的供气阀门开启，提高供气温度至80℃，对管路进行吹扫，吹扫时间为30min，吹扫结束后关闭供热腔28的供气阀门。
24.实施例2本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：雪耙2的总设置组数不同。
25.雪耙2为12组
×
12组矩阵式排列。
26.实施例3本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：雪耙2的总设置组数不同。
27.雪耙2为14组
×
14组矩阵式排列。
28.实施例4本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：冷气导流槽37的设置组数不同。
29.辅助结晶组件3表面周向环绕设有18组冷气导流槽37。
30.实施例5本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：冷气导流槽37的设置组数不同。
31.辅助结晶组件3表面周向环绕设有20组冷气导流槽37。
32.工作原理：下面对本发明的扬雪环境模拟系统的工作原理进行说明。
33.以实施例1为例，在使用时，首先将雪耙2的保温腔21、储水腔22与实验室的供水系统相连，将供热腔28、冷气管41与实验室的供气系统相连，打开供热腔28的供气阀门，用热气对雪耙2管路进行吹扫预热，热气温度为80℃，吹扫时间为10min；
吹扫完毕后依次开启轴流风机12、保温腔21的供水阀门和储水腔22的供水阀门，通过实验室的供水系统、供气系统调节所有管路的控制参数，待喷嘴31形成稳定的水雾后打开冷气管41的阀门，使冷气通过冷气出口42喷出，随后一部分冷气通过进气孔331进入到冷处理腔33内部，在通过冷气支管34进入到空腔35内，随后由冷气喷口36喷出，8组冷气喷口36对称分布于辅助结晶组件3末端的环形锥面上，冷气喷口36为直径为2mm的圆形孔，冷气喷口36的中心线垂直于锥面，锥面角度大于喷嘴31的喷射角，可防止水雾喷射到冷气喷口36上结冰而堵塞辅助结晶组件3，同时还有一部分冷气通过冷气导流槽37直接流动至辅助结晶组件3末端中部，利用多组不同方向的低温空气使喷嘴31喷出的水雾加速结晶成雪；如需要增强扬雪模拟效果，则开启驱动电机61，使其带动第一伞齿轮62转动，从而带动第二伞齿轮63同步转动，第二伞齿轮63与齿槽52在啮合作用下带动转动环5转动，从而实现辅助结晶组件3相对雪耙2开始转动，冷气喷口36和冷气导流槽37通过转动的方式不断对水雾进行冷却降温，叠加了吹风环境，可形成更真实的扬雪环境；在辅助结晶组件3转动过程中，转动环5相对于驱动组件6的另一端通过同样的方式带动第三伞齿轮71、双头伞齿轮72以及第四伞齿轮75同步转动，限位板74固定设置在开槽51内使连杆73在转动时始终保持固定，加强了导流组件7的稳定以及辅助结晶组件3与雪耙2之间的稳定性，同时转动杆76带动风扇77转动，从而加强供热腔28内部热空气流动，通过热空气包裹住输水管的方式防止其内部的水结冰；使用完毕后依次关闭保温腔21的供水阀门、储水腔22的供水阀门以及轴流风机12，并保持供热腔28的供气阀门开启，提高供气温度至80℃，对管路进行吹扫，吹扫时间为30min；吹扫结束后关闭供热腔28的供气阀门，拆除扬雪环境模拟系统与实验室供水系统、供气系统的连接管路。