[发明专利]用于飞机冰风洞试验的砂纸冰型粗糙度的计算方法

说明书

本发明公开了一种用于飞机冰风洞试验的砂纸冰型粗糙度的计算方法，该计算方法包括：获取飞机冰风洞试验中模型表面的砂纸冰型的图像；在砂纸冰形图像的驻点区域附近选取第一计算区域，并选取第一计算区域的展向区域和弦向区域作为第二和第三计算区域；对选取区域中的砂纸冰形图像进行图像增强处理，以去除图像背景；通过灰度化处理及二值化处理，获取计算区域的颗粒分布轮廓图；进行椭圆形包络分割处理，以得到包络分割图像；根据包络分割图像计算砂纸冰粗糙度当量。根据本发明的用于飞机冰风洞试验的砂纸冰型粗糙度的计算方法，能够高效准确地获取冰风洞试验中的砂纸冰型粗糙度当量，并大幅缩短砂纸冰冰风洞试验数据的处理周期。

技术领域

本发明涉及飞机的冰风洞试验及对于飞机飞行过程中表面形成的砂纸冰型的研究，尤其是，涉及一种用于飞机冰风洞试验的砂纸冰型粗糙度的计算方法。

背景技术

飞机在飞行过程中，在结冰气象条件下短时间内的结冰会形成砂纸冰型，积冰成颗粒状分布在飞机机体表面。机翼前缘处的砂纸冰会引起飞机失速迎角提前，对飞机安全性的潜在威胁很大。CCAR25部 R4《运输类飞机适航标准》附录C中定义的起飞冰型即为典型的砂纸冰型，因此对于砂纸冰型的研究对于飞机适航取证而言是重要的技术支持。

目前，冰风洞试验是进行砂纸冰型研究最重要的手段，而结冰风洞得到砂纸冰型外形复杂，后期数据处理需要耗费大量时间。

题为“The Effect of Wing Leading Edge Contamination on theStallCharacteristics of Aircraft”的文献中定义了砂纸冰型的粗糙度当量参数，以表征粗糙度与空气动力学效应的关系。根据该方法，需要确定单位面积内的砂纸冰颗粒数目及相应截面积。

然而，目前为了确定单位面积内的砂纸冰颗粒数目及相应截面积，主要采用人工统计手段完成。这种做法不仅需要保证前期冰风洞试验图形采集具备较高像素以及足够的样本量，同时后期的砂纸冰颗粒统计以及截面积测量还需要较长周期。另外，由于砂纸冰颗粒分布极为密集，人工统计极易产生疏漏。

因此，亟需设计一种新的用于飞机冰风洞试验的砂纸冰型粗糙度的计算方法，以更为高效准确地获取冰风洞试验中砂纸冰型粗糙度当量，并避免人为主观干扰因素，缩短砂纸冰冰风洞试验数据的处理周期。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的对于飞机冰风洞试验的砂纸冰型粗糙度的计算中需要人工统计确定单位面积内的砂纸冰颗粒数目及相应截面积，既低效也不够准确可靠的缺陷，提出一种用于飞机冰风洞试验的砂纸冰型粗糙度的计算方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供了一种用于飞机冰风洞试验的砂纸冰型粗糙度的计算方法，其特点在于，所述计算方法包括如下步骤：

步骤一、获取飞机冰风洞试验中模型表面的砂纸冰型的图像；

步骤二、在获取的砂纸冰型 图像中，在驻点区域附近选取第一计算区域，并选取所述第一计算区域的展向区域和弦向区域作为第二计算区域和第三计算区域；

步骤三、对第一、第二和第三计算区域中的所述砂纸冰型 图像进行图像增强处理，以去除图像背景；

步骤四、对去除图像背景的所述砂纸冰型 图像进行灰度化处理及二值化处理，以获取所述计算区域的颗粒分布轮廓图；

步骤五、针对获取的所述颗粒分布轮廓图，进行椭圆形包络分割处理，以得到所述计算区域的包络分割图像；

步骤六、根据所述包络分割图像计算所述模型的砂纸冰粗糙度当量。

根据本发明的一种实施方式，计算所述模型的砂纸冰粗糙度当量包括：