[发明专利]一种飞机结冰力学性能测试样本制备方法

说明书

本发明适用于风洞试验技术领域，提供了一种飞机结冰力学性能测试样本制备方法，包括以下步骤：沿切割方向多次切割原始冰样，得到多个观测切片，切割方向与原始冰样的生长方向相交；根据多个观测切片的气泡规律参数制作多层模拟冰样，将多层模拟冰样叠加得到测试样本，模拟冰样的叠加方向与原始冰样的生长方向相同或相反。本发明提供的一种飞机结冰力学性能测试样本制备方法具有制备简单、便于试验、效率高等优势。

技术领域

本发明属于风洞试验技术领域，尤其是涉及一种飞机结冰力学性能测试样本制备方法。

背景技术

飞行器结冰是飞行安全事故中较为瞩目的危险源，飞行器表面的结冰破坏了飞行器的气动外形，导致空气动力学特性下降，并且飞行器不同部件的相对结冰量对飞行有着不同的影响，即使存在少量结冰，但若该少量结冰发生于关键位置，危害程度与其他位置大面积覆冰的情形无异，因此，研究飞行器不同部件的结冰问题成为目前亟待解决的重要问题。

飞行器结冰力学性能的研究对防除冰方法的优化和冰脱落特性等方面研究尤为重要。然而，结冰力学性能则受到表面冰中气泡分布的影响，如气泡大小、气泡密度等。

飞行器飞行过程中机体表面所结的冰是由空气中的过冷水滴不断撞击和累积形成的，表面冰的内部有形态多样的气泡。同时，飞行器结冰冰体不同于普通冰，其形状规则性差、样本稀有稀少且取样困难。若采用直接对飞行器表面的冰进行取样和研究，无法满足常规力学性能测试试验机试验件的要求。

综上所述，现有技术存在如下技术问题：

1. 现有技术中飞行器飞行过程中机体表面所结的冰形状不规则、样本稀少、取样难度大；

2. 飞行器结冰力学性能的研究较为重要，且研究过程中需要大量样本进行测试试验，而现有技术通过直接从飞行器表面进行取样进行研究的方式，无法满足常规力学性能测试试验的要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中飞行器表面冰型形状不规则、样本稀少、取样难度大且无法满足常规力学性能测试样本要求的问题，提供了一种飞机结冰力学性能测试样本制备方法，具有制备简单、便于试验等特点。

本发明提供了一种飞机结冰力学性能测试样本制备方法，包括以下步骤：

步骤S10：沿切割方向多次切割所述原始冰样，得到多个观测切片，所述切割方向与所述原始冰样的生长方向相交；

步骤S20：根据多个观测切片的气泡规律参数制作多层模拟冰样，将多层模拟冰样叠加得到测试样本，所述模拟冰样的叠加方向与所述原始冰样的生长方向相同或相反。

进一步的，沿所述原始冰样的生长方向，所述原始冰样依次包括为起始端和生长端；所述步骤S10中，沿所述生长端开始切割，得到厚度相同的观测切片，直至待取样冰样的厚度小于观测切片厚度时，所述待取样冰样为原始冰样经切割后剩余的原始冰样。

进一步的，所述切割方向与所述原始冰样的生长方向相互垂直。

进一步的，步骤S20中，得到所述气泡规律参数的步骤包括：获取所述观测切片的对应的显微图像；根据所述显微图像得到所述气泡规律参数，所述气泡规律参数包括平均气泡直径和气泡含量。

进一步的，所述平均气泡直径的获取方法为：统计所述显微图像中的气泡个数和每个气泡的尺寸，根据所述气泡个数和所述每个气泡的尺寸得到所述观测切片的统计图像，所述气泡的尺寸为气泡直径或气泡半径；对所述统计图像进行分布曲线拟合，得到相应的分布曲线，根据所述分布曲线得到所述平均气泡直径。

进一步的，所述分布曲线拟合为正态分布拟合、对数正态分布拟合、韦布尔分布拟合、伽马分布拟合中的一种或多种。

进一步的，所述气泡含量为所述显微图像中所有气泡的总面积与所述显微图像的面积之比，所述显微图像中所有气泡的总面积根据所述分布曲线计算得到。