[发明专利]一种用于飞机结冰环境模拟的仿真方法

说明书

本发明公开了一种用于飞机结冰环境模拟的仿真方法，该方法包括以下步骤：S1、进入结冰计算流程；S2、采用预设方法计算空气流场，得到空气流场参数；S3、采用拉格朗日法建立水滴运动轨迹方程，得到冷液态水的收集系数；S4、采用Mesnger结冰热力学模型，计算结冰质量，得到冰的厚度；S5、退出结冰计算流程。有益效果：通过采用飞机结冰环境模拟的仿真方法，最终获得结冰的厚度的概率值，为飞行员提供合适的飞行情况，指导飞行员合理驾驶，使得在飞机结冰强度的预测上达到更高的精度，为飞行员在结冰气象环境下选择合适有效的驾驶操作提供指导，以提高飞机飞行的安全性。

技术领域

本发明涉及环境模拟技术领域，具体来说，涉及一种用于飞机结冰环境模拟的仿真方法。

背景技术

当飞机在含过冷水滴的云层中飞行时，过冷水滴会在飞机部件迎风表面迅速冻结并累积成冰，严重威胁到飞机的飞行安全。轻度结冰会降低飞机的飞行性能，导致飞机升力下降、阻力增加，进而造成飞行姿态控制困难；严重结冰能导致飞机在小迎角下出现失速，甚至造成机毁人亡的惨剧。据资料统计，飞机在飞行中因结冰问题而导致空难事故的概率超过15％，近年来也多次发生因飞机结冰而造成的重大空难事故。因此，飞机结冰问题是飞机设计重点关注的问题之一。

机场范围的气象预报主要靠机场气象部门提供，由于该预报的范围大且时间长，而且只能针对大气情况进行预报，而无法对局部区域地面飞机表面的结冰情况提供短时预报。例如2008年1月中下旬至2月初，我国中南方地区发生的大面积雨雪冰冻自然灾害，致使该地区的一些枢纽机场曾一度关闭，结果造成大面积的航班延误或者取消。因此单纯依靠机场气象部门提供的机场区域天气预报不能准确地预报出地面飞机表面的结冰情况。

目前，机场地面服务部门仍采用人工目测的方法对地面飞机表面的结冰情况进行预报。由于这种预报方法人为因素较大，并且没有科学依据，因此很容易出现误报、漏报问题，结果极易引起飞行安全事故。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种用于飞机结冰环境模拟的仿真方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本发明采用的具体技术方案如下：

一种用于飞机结冰环境模拟的仿真方法，包括该方法包括以下步骤：

S1、进入结冰计算流程；

S2、采用预设方法计算空气流场，得到空气流场参数；

S3、采用拉格朗日法建立水滴运动轨迹方程，得到冷液态水的收集系数；

S4、采用Mesnger结冰热力学模型，计算结冰质量，得到冰的厚度；

S5、退出结冰计算流程。

进一步的，所述进入结冰计算流程还包括以下步骤：

S11、判断飞机是否穿越云；

S12、确定所穿越的云的类型。

进一步的，所述云的类型包括低云、中云及高云；

其中，低云包括积雨云、积云、层积云、层云及雨层云；

中云包括高层云及高积云；

高云包括卷云、卷积云及卷层云。

进一步的，所述空气流场参数包括但不限于网格结点坐标、压力值及密度。

进一步的，所述采用预设方法计算空气流场，得到空气流场参数还包括以下步骤：

S21、根据所穿越的云的类型得到云滴平均有效直径；

S22、采用一维线性插值计算飞机所在飞行高度的温度；

S23、判断温度是否为结冰温度范围。

进一步的，所述采用拉格朗日法建立水滴运动轨迹方程，得到冷液态水的收集系数还包括以下步骤：