1.本发明涉及飞机测试技术领域，尤其涉及一种飞机试验用造雪机。


背景技术：

2.目前我国在飞机研制及测试过程中，通过外场试验对飞机系统降雪环境适应性进行试验考核，但外场试验的环境条件不可控，给试验保障设备、试验监测与测量设备以及试验人员的操作带来很多问题和挑战，为避免外场试验出现的各种困难，且保证降雪环境条件满足，可在实验室内进行飞机降雪试验。
3.飞机气候实验室飞机降雪试验是通过人工降雪的方式来模拟降雪环境，不受地域和季节限制，相比于利用自然降雪进行试验更加方便和高效；飞机降雪试验对降雪的均匀性有严格的要求，因此气候实验室降雪试验需要一种可在实验室中均匀成雪的造雪机，同时该造雪机应可移动，以方便在气候实验室中调整降雪的区域。
4.目前市面上相似的造雪机方案有：公开号为cn208595736u的专利申请公开了一种造雪机，利用造雪筒中的雾化喷嘴、冰源喷嘴配合风扇实现造雪，通过与造雪筒相连的液压杆实现造雪筒俯仰角度的调节；该造雪机的造雪筒的俯仰角度是通过手动调节液压杆上下工作状态来实现调节，俯仰角度难以快速调整，且控制精度低；造雪筒不能左右摆动，形成的雪集中在造雪筒前方，无法模拟均匀的降雪；没有防冻措施，易出现喷嘴及管路冻堵，影响试验的开展；公开号为cn208595736u的专利申请公开了一种炮式造雪机，将造雪部的支撑架通过一转动装置转动安装在行走车架上，可以根据使用需要将造雪部水平转动到相应角度并锁紧，该炮式造雪机的转动装置为纯机械结构，只能手动调整造雪部的转动，一方面转动角度难以精确控制，另一方面不能实现造雪部在造雪过程中稳定的来回转动，也无法控制降雪的均匀性，该造雪机也没有防冻措施，易出现喷嘴及管路冻堵，影响试验的开展。
5.上述现有技术的方案均不能对造雪机的造雪筒或造雪部的俯仰角度和摆动角度进行自动精确控制，难以控制降雪的均匀性，不能满足降雪试验的要求，且缺乏防冻措施，在实验室低温下长时间使用，喷嘴和配套管路易出现冻堵，影响试验进程。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题在于：克服上述现有技术之不足，提供一种飞机试验用造雪机，可形成均匀的降雪环境，支持气候实验室飞机降雪试验的开展。
7.一种飞机试验用造雪机，包括造雪机构、仰俯机构、摆动机构以及控制柜；所述造雪机构包括内部装有轴流风机的风筒、位于所述风筒下端且通过第一旋转轴与所述风筒侧壁连接的风筒支架、设于风筒出风口处且沿风筒内壁圆周方向设置有多排喷嘴的喷流环、分别对所述喷嘴供水和供气的水泵和空压机，通过调节轴流风机频率来控制风筒吹风速度，从而实现对喷雪距离的调整，旋转支点选在风筒的重心位置，确保风筒旋转时不会偏载，位于所述风筒下端并用于安装水泵和空压机的底盘护罩，所述底盘护罩底端转动连接有三点轮式移动小车；
所述仰俯机构包括设于第一旋转轴与风筒连接处的第一角位移传感器、一端固定在风筒支架上且另一端固定在风筒上的电动推杆，第一角位移传感器可实时测量风筒俯仰角度；所述摆动机构包括设于底盘护罩与移动小车连接处的回转支撑结构、设于风筒支架上且通过回转支撑结构驱动风筒支架转动的安装电机、安装于所述回转支撑结构中心处且通过弯板与安装电机的支架固定连接的第二角位移传感器，所述安装电机的转子通过联轴器和连接轴与移动小车相连；所述控制柜安装于风筒支架上且用以实现对造雪机俯仰角度和摆动角度参数的控制。
8.根据本发明的一个方面，相邻两排喷嘴之间设有加热环，防止喷嘴冻堵，影响正常使用。
9.根据本发明的一个方面，所述底盘护罩内部设有温度传感器、电伴热带及ptc恒温加热器，用以调节底盘护罩内部温度，防止温度过低而引起水泵、空压机和摆动机构故障，提升装置可靠性。
10.根据本发明的一个方面，所述控制柜内部集成plc控制器、变频器、控制开关以及ptc恒温加热器，控制柜通过工业以太网与实验室总控系统进行通讯，实现对造雪机的远程控制，提高整体电气化程度，通过ptc恒温加热器可防止低温引起控制柜内各电气设备故障，保证装置的正常运行，plc控制器根据该俯仰角度对电动推杆的行程进行控制，实现对俯仰角度的精确调整。
11.根据本发明的一个方面，所述仰俯机构的俯仰角度为10
°
~80
°
，所述摆动机构的摆动角度为
‑
90
°
~90
°
，摆动频率为2次/min，通过将俯仰角度和摆动角度控制在合理范围内，可提高俯仰角度和摆动角度的控制精度，增加降雪的均匀性。
12.根据本发明的一个方面，所述回转支撑结构内设有齿轮、固定在移动小车上且与所述齿轮啮合的内圈齿轮、固定在风筒支架上且与所述内圈齿轮啮合的外圈齿轮、设于所述齿轮上端且与安装电机的旋转轴通过法兰轴套连接的输出轴、固定在所述输出轴上的电磁离合器、固定在齿轮上与所述电磁离合器相对位置处的衔铁，当电磁离合器通电时将与衔铁吸合在一起，从而带动齿轮绕输出轴旋转，使得齿轮与内圈齿轮啮合运动，进一步使外圈齿轮带动风筒支架旋转，从而实现了造雪机的摆动；当电磁离合器断电时，衔铁与电磁离合器脱开，齿轮无法旋转，造雪机的摆动角度不能自动控制，此时可通过人工旋转风筒支架来实现造雪机的摆动。
13.根据本发明的一个方面，所述喷嘴包括连接座、设于所述连接座内且与水泵连接的出水喷嘴、设于连接座内且均匀分布于所述出水喷嘴两侧的核子气喷头，所述核子气喷头与空压机连接，所述出水喷嘴包括外壁依次设有多个半径依次减小的安装环且每个所述安装环上均匀设有多个安装孔的弧形安装壳、水平设于所述弧形安装壳内且与安装环一一对应的多个滑动集合架、与安装孔一一对应且一侧与弧形安装壳外壁均铰接的多个开合遮片，所述开合遮片内壁设有滑槽，每个所述滑动集合架包括加固圈、沿周向均匀设于所述加固圈外壁且与同一安装环上的安装孔分别通过滑块滑动连接的多个滑动杆，当水泵将高压水流经弧形安装壳冲出时，水压会冲击并带动整个滑动集合架产生移动，此时，各个滑动杆上的滑块会沿着滑槽向弧形安装壳的圆弧方向移动，此时，各个开合遮片打开，水滴会从各
个安装孔喷出并与核子气喷头喷出的高压气体相遇，在冷空气的条件下形成雪，通过在每个出水喷嘴上设置多个安装孔，可增加水滴的喷出量，从而增加造雪量，提高降雪的均匀性，同时，由于开合遮片的设置，可避免不使用时，出水喷嘴发生堵塞，影响装置的正常使用。
14.根据本发明的一个方面，所述开合遮片一端与弧形安装壳外壁铰接，另一端与弧形安装壳之间设有折叠网片，当水流将开合遮片冲击打开时，此时处于折叠状态的折叠网片打开，水滴冲击折叠网片并被打散成更小的液滴，从而提高了凝雪速度。
15.根据本发明的一个方面，所述开合遮片的尺寸与安装孔的尺寸适配，保证完全将安装孔遮住，具有防堵效果。
16.上述造雪机工作过程为：（1）自动俯仰的控制过程：在控制柜或远程控制系统上设定俯仰角度，启动造雪机俯仰功能，第一角位移传感器首先反馈俯仰角度到控制柜内的plc控制器，plc控制器根据反馈的俯仰角度与设定的俯仰角度的偏差控制电动推杆的伸缩，当造雪机当前俯仰角度小于设定的俯仰角度，则电动推杆伸出，直到达到设定的俯仰角度；当造雪机当前俯仰角度大于设定的俯仰角度，则电动推杆缩回，直到达到设定的俯仰角度；（2）自动摆动的控制过程：在控制柜或远程控制系统上设定摆动角度范围，启动造雪机的自动摆动功能，安装电机开始正转，造雪机由初始位置向正角度方向摆动，初始位置为摆动角度为0
°
，第二角位移传感器反馈摆动角度到控制柜内的plc控制器，plc控制器根据反馈的摆动角度与设定的最大的正摆动角度的偏差控制安装电机的正反转；当造雪机当前的摆动角度小于设定的最大正摆动角度时，则安装电机持续正转，造雪机继续向正角度方向摆动；当造雪机当前的摆动角度达到设定的最大正摆动角度时，则安装电机开始反转，造雪机开始向负角度方向摆动，直到达到设定的最大负摆动角度后又开始向正方向摆动，如此循环以实现造雪机的持续摆动。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、通过电动推杆及第一角位移传感器实现造雪机俯仰角度的自动调节，俯仰角度控制精度高、调整便捷；2、通过安装电机、回转支撑、电磁离合器及第二角位移传感器实现造雪机摆动角度的自动调节，摆动角度控制精度高、调整便捷；3、造雪机俯仰角度在10
°
~80
°
内自动可调，摆动角度在
‑
90
°
~90
°
内可自动和手动调整，俯仰角度和摆动角度的可调范围大；4、造雪机的电气控制系统与各结构、机构采用一体化设计，造雪机的集成程度更高；5、造雪机可采用控制柜本地控制，也可通过工业以太网实现远程控制；6、造雪机具有防冻功能，最低可在
‑
25℃下使用；7、通过在水喷嘴上设置多个安装孔，可增加水滴的喷出量，从而增加造雪量，同时提高降雪的均匀性。
附图说明
18.图1为本发明造雪机整体结构示意图；
图2为本发明造雪机的右视图；图3为图2中a的放大图；图4为本发明造雪机的摆动机构主视图；图5为本发明的造雪机的摆动机构俯视图；图6为图4的a
‑
a剖面视图；图7为本发明的喷嘴的剖视图；图8为本发明的出水喷嘴的结构示意图；图9为本发明的滑动集合架在弧形安装壳内部的安装图。
19.其中，1
‑
造雪机构、11
‑
风筒、111
‑
第一旋转轴、12
‑
风筒支架、13
‑
喷流环、131
‑
喷嘴、132
‑
加热环、133
‑
连接座、134
‑
出水喷嘴、135
‑
核子气喷头、136
‑
弧形安装壳、1361
‑
安装环、1362
‑
安装孔、1363
‑
开合遮片、1364
‑
滑槽、1365
‑
折叠网片、137
‑
滑动集合架、1371
‑
加固圈、1372
‑
滑块、1373
‑
滑动杆、14
‑
水泵、15
‑
空压机、2
‑
仰俯机构、21
‑
第一角位移传感器、22
‑
电动推杆、3
‑
摆动机构、31
‑
回转支撑结构、311
‑
齿轮、312
‑
内圈齿轮、313
‑
外圈齿轮、314
‑
输出轴、315
‑
电磁离合器、316
‑
衔铁、32
‑
安装电机、33
‑
第二角位移传感器、331
‑
弯板、34
‑
联轴器、35
‑
连接轴、4
‑
控制柜、5
‑
底盘护罩、6
‑
移动小车。
具体实施方式
20.下面，结合附图对本发明的方案做进一步详细的阐述。
21.如图1、2所示，一种飞机试验用造雪机，包括包括造雪机构1、仰俯机构2、摆动机构3以及控制柜4；造雪机构1包括内部装有轴流风机的风筒11、位于风筒11下端且通过第一旋转轴111与风筒11侧壁连接的风筒支架12、设于风筒11出风口处且沿风筒11内壁圆周方向设置有五排喷嘴131的喷流环13、分别对喷嘴131供水和供气的水泵14和空压机15，如图3所示，相邻两排喷嘴131之间设有加热环132，防止喷嘴131冻堵，影响正常使用，通过调节轴流风机频率来控制风筒11吹风速度，从而实现对喷雪距离的调整，旋转支点选在风筒11的重心位置，确保风筒11旋转时不会偏载，位于风筒11下端并用于安装水泵14和空压机15的底盘护罩5，底盘护罩5底端转动连接有三点轮式移动小车6；底盘护罩5内部设有温度传感器、电伴热带及ptc恒温加热器，用以调节底盘护罩5内部温度，防止温度过低而引起水泵14、空压机15和摆动机构3故障，提升装置可靠性；如图7所示，喷嘴131包括连接座133、设于连接座133内且与水泵14连接的出水喷嘴134、设于连接座133内且分布于出水喷嘴134两侧的核子气喷头135，核子气喷头135与空压机15连接，如图8、9所示，出水喷嘴134包括外壁依次设有三个半径依次减小的安装环1361且每个安装环1361上均匀设有八个安装孔1362的弧形安装壳136、水平设于弧形安装壳136内且与安装环1361一一对应的三个滑动集合架137、与安装孔1362一一对应且一侧与弧形安装壳136外壁均铰接的二十四个开合遮片1363，开合遮片1363内壁设有滑槽1364，每个滑动集合架137包括加固圈1371、沿周向均匀设于加固圈1371外壁且与同一安装环1361上的安装孔1362分别通过滑块1372滑动连接的二十四个滑动杆1373，当水泵14将高压水流经弧形安装壳136冲出时，水压会冲击并带动整个滑动集合架137产生移动，此时，各个滑动杆1373上的滑块1372会沿着滑槽1364向弧形安装壳136的圆弧方向移动，此时，各个开合遮
片1363打开，水滴会从各个安装孔1362喷出并与核子气喷头135喷出的高压气体相遇，在冷空气的条件下形成雪，通过在每个出水喷嘴134上设置二十四个安装孔1362，可增加水滴的喷出量，从而增加造雪量，提高降雪的均匀性，同时，由于开合遮片1363的设置，可避免不使用时，出水喷嘴134发生堵塞，影响装置的正常使用；如图7所示，开合遮片1363一端与弧形安装壳136外壁铰接，另一端与弧形安装壳136之间设有折叠网片1355，当水流将开合遮片1363冲击打开时，此时处于折叠状态的折叠网片1355打开，水滴冲击折叠网片1355并被打散成更小的液滴，从而提高了凝雪速度；开合遮片1363尺寸与安装孔1362尺寸适配，保证完全将安装孔1362遮住，具有防堵效果；仰俯机构2包括设于第一旋转轴111与风筒11连接处的第一角位移传感器21、一端固定在风筒支架12上且另一端固定在风筒11上的电动推杆22，第一角位移传感器21可实时测量风筒11俯仰角度；如图4、5、6所示，摆动机构3包括设于底盘护罩5与移动小车6连接处的回转支撑结构31、设于风筒支架12上且通过回转支撑结构31驱动风筒支架12转动的安装电机32、安装于回转支撑结构31中心处且通过弯板331与安装电机32的支架固定连接的第二角位移传感器33，安装电机32的转子通过联轴器34和连接轴35与移动小车6相连；如图6所示，回转支撑结构31内设有齿轮311、固定在移动小车6上且与齿轮311啮合的内圈齿轮312、固定在风筒支架12上且与内圈齿轮312啮合的外圈齿轮313、设于齿轮311上端且与安装电机32的旋转轴321通过法兰轴套连接的输出轴314、固定在输出轴314上的电磁离合器315、固定在齿轮311上与电磁离合器315相对位置处的衔铁316，当电磁离合器315通电时将与衔铁316吸合在一起，从而带动齿轮311绕输出轴314旋转，使得齿轮311与内圈齿轮312啮合运动，进一步使外圈齿轮313带动风筒支架12旋转，从而实现了造雪机的摆动；当电磁离合器315断电时，衔铁316与电磁离合器315脱开，齿轮311无法旋转，造雪机的摆动角度不能自动控制，此时可通过人工旋转风筒支架12来实现造雪机的摆动；控制柜4安装于风筒支架12上且用以实现对造雪机俯仰角度和摆动角度参数的控制，控制柜4内部集成plc控制器、变频器、控制开关以及ptc恒温加热器，控制柜4通过工业以太网与实验室总控系统进行通讯，实现对造雪机的远程控制，提高整体电气化程度，通过ptc恒温加热器可防止低温引起控制柜内各电气设备故障，保证装置的正常运行，plc控制器根据该俯仰角度对电动推杆22的行程进行控制，实现对俯仰角度的精确调整；仰俯机构2的俯仰角度为10
°
~80
°
，摆动机构3的摆动角度为
‑
90
°
~90
°
，摆动频率为2次/min，通过将俯仰角度和摆动角度控制在合理范围内，可提高俯仰角度和摆动角度的控制精度，增加降雪的均匀性。
22.上述造雪机工作过程为：（1）自动俯仰的控制过程：在控制柜4或远程控制系统上设定俯仰角度，启动造雪机俯仰功能，第一角位移传感器21首先反馈俯仰角度到控制柜4内的plc控制器，plc控制器根据反馈的俯仰角度与设定的俯仰角度的偏差控制电动推杆22的伸缩，当造雪机当前俯仰角度小于设定的俯仰角度，则电动推杆22伸出，直到达到设定的俯仰角度；当造雪机当前俯仰角度大于设定的俯仰角度，则电动推杆22缩回，直到达到设定的俯仰角度；自动摆动的控制过程：在控制柜4或远程控制系统上设定摆动角度范围，启动造雪
机的自动摆动功能，安装电机32开始正转，造雪机由初始位置向正角度方向摆动，初始位置为摆动角度为0
°
，第二角位移传感器33反馈摆动角度到控制柜内4的plc控制器，plc控制器 根据反馈的摆动角度与设定的最大的正摆动角度的偏差控制安装电机32的正反转；当造雪机当前的摆动角度小于设定的最大正摆动角度时，则安装电机32持续正转，造雪机继续向正角度方向摆动；当造雪机当前的摆动角度达到设定的最大正摆动角度时，则安装电机32开始反转，造雪机开始向负角度方向摆动，直到达到设定的最大负摆动角度后又开始向正方向摆动，如此循环以实现造雪机的持续摆动。