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人工模拟结冰飞行试验技术研究

更新时间:2009-03-28

0 引言

飞机发生结冰后,会影响其气动特性,导致飞行性能下降,飞行包线严重缩小,甚至酿成飞行事故[1-3]。国外早在上世纪二三十年代就已针对飞机结冰开展了大量的研究工作,美国、加拿大、法国、前苏联等国家都开展了飞机结冰方面的研究,形成了关于结冰大气条件的明确要求,制定了相应的适航条例。针对结冰条件运行安全性的研究需求,建立了以模拟仿真计算、冰风洞试验及结冰飞行试验三位一体共同支撑的研究体系。

在国产大型运输机和大型客机项目的牵引下,国内高校和科研院所在飞机结冰数值计算与模拟分析方面开展了一些研究工作,冰风洞试验的研究也正在开展[4-8]。但在结冰飞行试验领域,我们的能力严重不足,仅能依靠自然结冰飞行试验进行适航要求的符合性演示,ARJ21飞机为了适航取证不得不远赴北美进行自然结冰试验。因此,开展人工模拟结冰飞行试验技术研究,对于发展结冰飞行试验技术,提升我国军民机防/除冰设计和结冰环境适航验证能力具有现实意义。

1 应用需求

1.1 资料研究

1.1.1 适航条例中的防冰飞行验证要求

中国民用航空规章第25部运输类飞机适航标准中第1419条规定:“如果申请结冰条件下的飞行验证,飞机必须能在附录C确定的连续和间断的最大结冰状态下安全运行”[9]。为了验证防冰分析结果,检验各种结冰异常情况,演示防冰系统及其部件的有效性,必须对飞机或其部件在各种运行形态和经测定的自然大气结冰条件下进行飞行试验,必要时应采用下列一种或几种方法进行验证:

1) 对部件或部件的模型进行实验室干燥空气试验或人工模拟结冰试验,或两者的组合;

Nguyen(2012)发现当首席执行官和董事属于同一社会网络时,CEO不太可能因为业绩不佳而被解雇,董事会成员和CEO之间密切的社会关系会影响董事会职能的发挥;Chahine et al.(2014)发现只有在控制董事会成员与高管的社交联系后,董事会独立性才能发挥效应。那么关于社会关系的度量又该如何展开呢?国外大部分学者的研究集中在工作经历、毕业院校、老乡、专业方面 (Kramarzy et al.2007、 Hwang et al.2009、Liu 2010、Nguyen 2011、Hoitash 2011、Fracassi et al.2012等)。

2) 对整个防冰系统或单独对系统部件在干燥空气中进行飞行试验;

3) 对飞机或飞机部件在测定的人工模拟结冰条件下进行飞行试验。

1.1.2 咨询通报AC20-73A的推荐方法

AC20-73A系FAA咨询通报,描述了14 CFR 23部、25部、 27部、29部、33部、 35部中有关防冰要求的符合性验证手段。内容包括防冰要求、验证程序、验证分析方法、验证试验方法等,给出了大量背景知识与成功经验等信息,以指导飞机、发动机、螺旋桨等型号合格申请人在产品防冰方面寻求局方认可。关于结冰适航条例的符合性验证试验,在AC20-73A之8.2节中给出了四种方法,分别是:干空气飞行试验、自然结冰飞行试验、人工模拟结冰飞行试验和冰风洞试验。针对人工模拟结冰飞行试验,文中指出[10]

1) 可以使用喷水机或试验机自带喷雾装置产生过冷水滴来模拟结冰条件,以验证结冰冲击范围、验证结冰冰型、测量表面换热系数、观察冰脱落影响等;

2) 试验前必须通过测试校准冰云水含量、均匀性及水滴直径分布;也可以用与冰云相关的喷雾系统参数(水/气压力、水流量、水温等)代替;

对于邓强提出的上诉意见,经查,广东省纪委专案组对邓强立案并采取“两规”调查措施之前,省纪委已经掌握其受贿犯罪线索,且邓强在接受调查问话时,开始并没有交代自己的犯罪事实,过了几天才交代,故不构成自首。另外,省纪委事前已掌握肇庆非法采砂及销售有关问题线索,邓强反映的情况对侦破有关案件没有起到实质性作用,因此,邓强的行为也不构成立功。

3) 固定翼飞机需满足在到达机场上空的最大连续结冰环境中安全等待45 min;

抛开对理论的评价、对未来的预测,直接透视时下知名的“新零售”项目,其实,衡量零售模式先进与否的标准很简单,无非就是成本、效率和体验。

4) 能够实时测量人造冰云参数,或根据喷水机气水系统参数与冰云参数的关系校准试验条件。

4) 人工模拟结冰与自然结冰的水滴捕捉特性和冰型存在差异,试验应采用保守原则。

1.2 人工模拟结冰飞行试验及其在国外的应用

人工模拟结冰飞行试验可用于飞行结冰动力学研究,民机适航审定和军机型号合格鉴定中有关结冰条例及规范的符合性验证,包括:确定机翼、尾翼等表面的结冰撞击范围;研究冰脱落轨迹,评价冰脱落对试验飞行器的危害;验证有防护表面冰型计算预测分析结果;确定无防护表面、复杂流场区域的结冰情况;验证热防冰表面温度分析计算结果;评价防/除冰系统改进效果;评价空速管、风挡、进气口、螺旋桨桨叶等的热防冰能力等。

人工模拟结冰飞行试验的优点是:人工冰云环境不受地域、气候等因素限制,便于飞行试验的组织实施;冰云环境参数可控,便于通过试验设计进行课题研究;可重复进行试验,试验结论更可信;只在重点研究部位结冰,试验风险较小。

结冰喷水机或试验机喷雾装置是人工模拟结冰飞行试验的必要平台。美国军方在1958年前后将一架KC-135A加油机改装成结冰喷水机Airborne Icing Tanker(AIT),对40多个型号的军用飞机和民用飞机进行了人工模拟结冰飞行试验[11],此后,美国还发展了C-130、CH-47D等平台作为结冰喷水机。德国、俄罗斯等国家也都拥有自己的人工喷水结冰试验能力。许多飞机制造商也改装了不同的喷水试验机开展相关试验并提供出租服务。

1.3 国内应用需求分析

14 CFR Part 25 Appendix C的结冰包线是上世纪40年代在美国东北部海岸经过28 000 n mile的结冰气象环境飞行测量得出的结果,涵盖了99%的自然结冰情况,经现代测量验证其与自然界真实结冰条件具有很好的符合性,适航规范虽经多次修订,但结冰包线始终没有大变化。而在我国适合飞行包线要求的结冰飞行试验自然气象条件可遇不可求,因此处在民航业国际化与全球化的历史背景下,结冰环境的符合性验证是我国民机适航取证无法回避的技术壁垒。鉴于自然结冰试飞易受自然条件限制,应加强人工模拟结冰飞行试验技术研究,以此为手段,拓展研究飞机结冰大气物理规律,掌握结冰大气参数测量技术,促进飞机结冰数值模拟计算技术,掌握飞机防冰及除冰设计与验证技术。

2 人工模拟结冰飞行试验关键技术

2.1 试验平台方案

较为常见的人工模拟结冰飞行试验,一种是利用现有飞机或直升机作为平台,通过改装水/气系统、喷雾系统、控制系统及其它配套系统作为结冰喷水机;在空中低温环境下,喷水机喷出的水雾迅速形成过冷水滴为其后方编队飞行的结冰试验机提供人工冰云试验环境。另一种是在试验机上改装喷雾装置,为自身特定部位提供人工冰云试验环境,其缺点是喷出的水雾可能来不及形成过冷水滴。

PTX3是一种多功能性蛋白成分,在细胞炎症反应中处于较高水平,在一定程度上反映血管内皮细胞炎性反应活动性[15],在联合用药组,由于患儿的免疫功能大量分泌特异性抗体,巨噬细胞和NK吞噬细胞的分工协作,患儿内皮细胞的炎性反应逐渐下降,患儿PTX3蛋白水平也随之下降,从本文的研究结果或来看,虽然两组患儿的PTX3蛋白水平均有不同程度的下降,但是,通过对治疗后患儿血清PTX3蛋白水平的对比发现,联合用药组患儿PTX3蛋白水平低于对照组,提示,联合用药组患儿细胞炎性反应明显降低,对于患儿的预后具有积极的作用。从安全性角度分析,两组患儿均未发生不良反应,目前可认为其安全性较好。

本文中的人工模拟结冰飞行试验,采用结冰喷水机为后方编队人工制造冰云的方案。试验过程中,结冰喷水机上的操作员可以实时控制,从而实现冰云参数调节和冰云的精确定位;结冰试验机应加装结冰气象参数测试设备以校准冰云参数。

2.2 人造冰云技术

适航规范规定的结冰包线要求液态水含量(LWC)的典型范围为0.1 g/m3~2.5 g/m3,平均水滴直径(MVD)一般在15 μm~50 μm之间,超过100 μm的水滴大多会沉降下来,特殊情况下,也会形成过冷大水滴悬浮在空中。为得到符合规定的人造冰云,需利用飞机或直升机平台载运液态水升空,通过喷水雾化系统增加后方空气中的液态水含量并满足水滴直径要求,水雾在高空低温环境下形成过冷水滴。人造冰云物理参数应能覆盖14 CFR Part 25 Appendix C结冰包线,同时要考虑过冷大水滴(SLD)情况;喷头阵面尺寸应足够大,所产生的冰云尺寸应满足特定试验对象的覆盖要求;载水量足够大,以提高试验效率;气水系统容量充足,流量、压力可调。

2015年12月28日,运8结冰喷水机进行了空中演示试验,全面检查并验证喷水任务系统功能、环境适应性和可靠性。试验中利用小翼气动力使桁杆下放到50°,气水系统喷水正常,在飞机后下方形成人造冰云尾流。试验结果和数据分析表明,运8结冰喷水机总体设计合理,桁杆气动与结构/机构、控制部分协调工作,基本功能/性能符合设计要求;气水系统压力流量可调、工作可靠。

喷水机人造冰云的液态水含量与飞行速度直接相关,喷水系统水流量不变,飞行速度越大,冰云液态水含量越小。因此,采用比最小机动速度略高的速度飞行,有利于满足适航审定要求的保守试验条件;而为了验证冰云最大撞击范围,还必须兼顾高速大水滴试验情况。

2.3 冰云测试技术

结冰飞行试验必须测试冰云液态水含量(LWC)和平均水滴直径(MVD)等物理参数,需要高精度的结冰气象参数测试传感器。国内没有满足自然结冰适航验证要求的测试设备,不得不采用进口测试系统进行试验,在传感器使用维护、校准等方面存在较多技术问题,系统引进和使用成本很高。为建立人工模拟结冰试验技术的完整体系,建议开展国产结冰气象参数测试系统研制,利用喷水机人造冰云环境开展传感器校准和系统鉴定,全面提升模拟结冰飞行试验能力。

2.4 编队试验技术

2) 水消耗不应引起载机重心急剧变化和超限;进行喷水装置气动优化设计,减小对平台的气动特性影响;

本发明涉及利用钼尾矿砂制备适于制造板材的加气混凝土,其制备方法按下列质量百分比组成,钼尾矿砂30%~65%,农作物的副产物30%~60%,水泥5%~15%,生石灰12%~25%,石膏3%~5%,铝粉0.03%~0.13%。本发明充分利用了影响环境的钼尾矿砂;替代了不可再生能源天然砂;还利用了可再生能源农作物副产物;这样的结果,改变了所述混凝土的某些特性,使其便于加工一些相对于目前现有板材的特殊板材。拓宽了加气混凝土的使用范围。

3 人工模拟结冰飞行试验初探

3.1 运8结冰喷水机研制

运8结冰喷水机的改装设计借鉴了美国军方以KC-135加油机为平台改装的AIT(Airborne Icing Tanker)的飞桁方案,在机身尾部设置可收放的单自由度桁杆,桁杆后端加装1.3m×1.1 m的栅状喷头,并设置操纵小翼配合绞车实现桁杆收放。供水系统总储水量2 400 kg,经电动泵增压供给喷头上的喷嘴,同时从二号发动机引出的增压空气经压力与温度调节后供给喷头加温和喷嘴雾化。通过总体方案设计、桁杆系统与气水系统研制、喷水任务系统机上集成改装、地面试验、空中检飞试验等,完成了国内首架结冰喷水机的研制。

(2)国务院国发[1999]12号文中明确,鄱阳湖区重点圩堤为Ⅱ级堤防,但现阶段重点圩堤除险加固建设基本按4级堤防进行设计。

3.2 结冰喷水机改进建议

3.3.3 试验安全性

  

a)龙门架式喷水桁杆放下时

  

b)龙门架式喷水桁杆收起时图2 运-8结冰喷水机改进设计方案

3.3 技术内涵

通过对国外相关技术的研究,结合运8结冰喷水机平台建设实践,归纳总结了人工模拟结冰飞行试验与试验条件建设的设计准则和技术要点,为进一步开展人工模拟结冰试验奠定基础。

3.3.1 喷水机平台选型

国外结冰喷水机最早采用KC-135硬式加油机改装飞桁式喷水装置的方案,后来发展了众多通用飞机平台改装的固定式外置喷水装置,为扩大人造冰云范围又发展了直升机平台可收放龙门架式喷水机。结合国内的应用需求和平台资源条件,平台选型应考虑以下要求:

1) 喷水机平台宜选用成熟通用飞行平台,如运8、运7、ARJ21等;

2) 平台飞行包线适宜喷水结冰试验编队飞行,高度0~7 000 m,速度包线范围大;

2) 人造冰云均匀性好,较好模拟自然冰云;

4) 平台经喷水系统改装后具有安全的操稳特性和适宜的使用维护性能。

As for aspiration, there is a report that compared non-aspiration, aspiration of 10 mL, the aspiration of the slow pull method, and 10-20 mL, but a constant opinion was not obtained from the sampling rate about accuracy[23-27].

3.3.2 人造冰云参数

1) 人造冰云范围大、能较好覆盖试验对象目标区域;

3) 平台载水量及燃油量满足连续最大结冰条件下的有效试验时间不小于45 min;

3) 人造冰云参数可调,能覆盖适航条例规定的结冰包线,并兼顾SLD情况;

科学知识是第一生产力。医院后勤工作中的的车辆使用、水电维修、食堂营养、园林绿化等工作,除了大量的体力活外,很多也都需要具备一定的专业知识和技术。而临时工由于缺乏相关知识再加上自身素质不高,缺乏学习知识的热情,不能掌握先进的技术和设备,造成在工作中劳动生产率低下且安全隐患大。因此在平时管理中重视临时工的安全思想教育和技术培训,定期为临时工进行相关知识的讲授;鼓励临时工进行自学,对通过自学拿到相关证书的人员在工作中委以重任、在薪酬发放上予以倾斜,培养其成为工作骨干以激励临时工加强学习,提高技能和劳动生产率,努力接受新鲜事物,以跟上医院的发展变化。

运-8结冰喷水机验证了机尾单自由度喷水桁杆方案和气水系统改装方案,但因喷头尺寸仅1.3 m×1.1 m,人造冰云范围较小,开展试验局限性较大且效率不高。为此提出改进的总体设计方案,采用如图2所示的龙门架式喷水桁杆装置。机身内部设置扭力管,龙门架与扭力管连接并用液压缸驱动;龙门架收起时两侧框架位于后机身两侧,喷头紧贴后机身下壁板;龙门架放下时喷头远离机身。应急情况可通过爆炸装置切断并抛弃龙门架。采用龙门架方案,喷头尺寸可达到10 m×2 m,冰云范围可以满足小型飞机全机结冰试验要求。

1) 引取发动机增压热空气防止喷头结冰危及后方试验机,同时可用于喷嘴雾化;

人工模拟结冰飞行试验需要结冰试验机紧跟在结冰喷水机后方的冰云尾流中长时间编队飞行,结冰试验机与喷头之间的距离在50 m左右,以保证水滴过冷形成冰云,并具有较高的液态水含量。相对于空中加油,人工模拟结冰飞行试验双机编队难度较低。为了保证编队飞行安全,喷水机机尾应加装激光测距装置并设置目视参考图案,配备机间/机内通话系统;在飞行组织上应制定任务编队飞行策略,确保指挥协调一致,任务飞行安全高效。

3) 收放式喷水装置应采取故障安全模式保证可靠收起,以免危及平台飞行安全;

4) 设置试验操作员,负责系统使用、状态监控和应急情况处理;

5) 完善编队飞行软硬件设计,如危险接近告警、进入与退出程序等,以确保编队飞行安全;

6) 按照GJB900A开展安全性管理,确定项目安全性设计要求,进行安全性设计分析与验证评估。

4 结论

结冰适航要求是国产大飞机翱翔蓝天必须跨越的技术门槛,国内无论是结冰试验条件还是适航符合性验证技术均与航空发达国家差距较大。通过对人造冰云技术、结冰大气参数测量技术和编队飞行试验技术等三项关键技术的全面研究,构建功能完善、技术先进、可靠安全的人工模拟结冰飞行试验体系,是摆脱结冰试飞靠天吃饭的被动局面的必由之路。

第一,要立足于“我国是工人阶级领导的,以工农联盟为基础的人民民主专政的社会主义国家”的国家性质上,坚持“人民是国家的主人”原则,始终站在人民群众(即思想政治教育的受教育者)的根本立场上,做合乎民族的、符合人民群众的根本利益的思想政治教育工作。

参考文献:

总而言之,随着现代社会信息化程度的不断提高,高中语文阅读教学的要求也有所提升,学生不仅是要能够通过阅读获取到丰富的知识,还要在阅读中将各种信息予以有效整合。为了顺应现代教育要求,教师需要优化教学方法,提高学生的教学地位,通过帮助学生掌握阅读技巧等措施来促进阅读教学效率的提高。

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小六子在西山下窑的工龄比我要长得多,这个瘦小的人精是早对我有了戒备心理了。但我想他是误会了的。我不是他所担心的那种人,千真万确,你们要相信这一点。即使我有那种想法,道义上也让我无法做出那种下作的事情。你们不要不相信,我可不是那种趁火打劫忘恩负义的小人。

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然而社会责任与道德意识是企业发展中不可忽视的因素,企业在创造财富的同时,也要承担一定的社会责任,树立良好企业形象。只有正确的处理“经济收益”和“公共道德”之间的平衡关系,树立正确的企业伦理和道德观是现代企业赖以生存的重要手段。[3]服务于企业的译者只有拥有正确的伦理观才能真正从维护企业形象出发,为企业创造更多的价值。

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除常用的抽签法,还有一种简单随机抽样方法,称为随机数法,教师按照教材的做法告诉学生怎么做就可以了,基本上是一种机械化操作方法.客观地说,抽签法或许有一定的实用价值,但随机数法的实际应用价值有待检验,现实中谁会真的对着一张随机数表去抽样?不过作为抽样方法之一,让学生有所了解未尝不可.

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闫鹏庆,牛亚宏
《民用飞机设计与研究》2018年第01期文献

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