【摘要】：飛機(jī)在飛行中,飛機(jī)機(jī)身表面的某些部位發(fā)生聚積冰層的現(xiàn)象稱為飛機(jī)結(jié)冰。飛機(jī)機(jī)翼是飛機(jī)機(jī)身表面比較大的迎風(fēng)面,飛行過(guò)程中機(jī)翼是最容易發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象的部位之一。飛機(jī)機(jī)翼結(jié)冰會(huì)改變飛機(jī)飛行的很多參數(shù),如機(jī)翼表面氣流、流線型形狀等,對(duì)飛機(jī)的升力系數(shù)、翼型阻力系數(shù)、臨界迎角等產(chǎn)生很大的影響。飛機(jī)機(jī)翼結(jié)冰破壞了飛機(jī)的氣動(dòng)性,使得飛機(jī)的操作性能下降,嚴(yán)重時(shí)會(huì)威脅飛機(jī)的安全。當(dāng)飛機(jī)在不同的結(jié)冰環(huán)境下飛行時(shí),機(jī)翼的表面會(huì)形成不同形狀的冰形,常見(jiàn)的有角冰、粗糙冰、流向冰等。獲取飛機(jī)在特定條件下的結(jié)冰冰形三維數(shù)據(jù),無(wú)論在飛機(jī)設(shè)計(jì)階段還是試航取證階段都具有重要用途和意義,為飛機(jī)的除冰/防除冰設(shè)計(jì)提供了重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。傳統(tǒng)測(cè)量冰形的方法主要有兩種:熱刀法和鑄模法,這兩種方法為接觸式測(cè)量方法,效率低、周期長(zhǎng)、精度低。隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展,三維測(cè)量的方法越來(lái)越多的應(yīng)用于冰形幾何形狀的測(cè)量,其具有精度高、效率高、操作性好等特點(diǎn)。本文基于對(duì)三維測(cè)量技術(shù)方法在冰形測(cè)量方面的應(yīng)用進(jìn)行了深入學(xué)習(xí)和研究,使用結(jié)構(gòu)光三維掃描設(shè)備在結(jié)冰風(fēng)洞內(nèi)完成了角冰、粗糙冰、流向冰三種冰形的測(cè)量。本文主要完成的工作有:(1)研究了飛機(jī)機(jī)翼結(jié)冰原理、國(guó)內(nèi)外機(jī)翼結(jié)冰冰形測(cè)量研究的發(fā)展與現(xiàn)狀。(2)研究了雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)的基本原理以及基于變溫、振動(dòng)環(huán)境下雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)自標(biāo)定的方法。(3)研究了低溫環(huán)境(-20℃)下冰形三維測(cè)量方法的相關(guān)難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn),并用相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了試驗(yàn),為結(jié)冰風(fēng)洞冰形測(cè)量做好準(zhǔn)備。(4)在結(jié)冰風(fēng)洞內(nèi)利用結(jié)構(gòu)光三維掃描設(shè)備完成了三種冰形三維形貌的測(cè)量,對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到了STL、STP兩類數(shù)據(jù),并對(duì)兩類數(shù)據(jù)進(jìn)行了誤差分析。
【圖文】：

這三種結(jié)冰形式中，最為常見(jiàn)的是過(guò)冷水滴積冰，下面主要討論過(guò)冷水滴在飛機(jī)表面結(jié)冰的原因。過(guò)冷水滴指在0℃以下仍呈液態(tài)的水滴。如圖1-1所示不同的大氣壓條件下，水的物理性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的結(jié)冰溫度為0℃，隨著壓強(qiáng)的增大，圖OB段表示結(jié)冰溫度呈降低的趨勢(shì)，從圖中可以得出在某些溫度低于0℃的云層中可能存在液態(tài)水。在實(shí)際的飛行條件下，不同海拔高度的大氣壓不同，海拔越高大氣壓越低。過(guò)冷水滴體積小，導(dǎo)致其表面的曲率較大，這種情況下的水滴會(huì)使得其表面張力對(duì)內(nèi)部生成很大的壓力，當(dāng)過(guò)冷水滴內(nèi)部的壓強(qiáng)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（101.325kPa）時(shí)過(guò)冷水滴的結(jié)冰溫度會(huì)高于0℃

5華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文圖1-2 角冰冰形角冰具有以上的特點(diǎn)，其形成主要與氣象條件有關(guān)。過(guò)冷水滴的直徑大于20 m、溫度低于冰點(diǎn)時(shí)容易形成角冰。過(guò)冷水滴的體積較大，其慣性也比較大，導(dǎo)致過(guò)冷水滴在飛機(jī)表面的結(jié)冰區(qū)域較大。加上該區(qū)域的環(huán)境溫度比較高，飛機(jī)機(jī)翼表面的過(guò)冷水滴在結(jié)冰的過(guò)程中結(jié)冰潛熱不容易釋放，使得其結(jié)冰速度較慢，沒(méi)有發(fā)生結(jié)冰的水滴在空氣的動(dòng)力作用下發(fā)生于機(jī)翼運(yùn)動(dòng)相反的位移，，并慢慢的結(jié)冰在機(jī)翼的表面，使得角冰在機(jī)翼表面的結(jié)冰范圍較大。形成角狀的原因是飛機(jī)的表面撞擊到了過(guò)冷的水滴而水滴沒(méi)有馬上的結(jié)冰，沒(méi)有結(jié)冰的水滴在氣動(dòng)力的作用下沿著冰形的表面向下游流動(dòng)而產(chǎn)生回流，在這個(gè)過(guò)程中又慢慢的發(fā)生了結(jié)冰現(xiàn)象，導(dǎo)致某些結(jié)冰的部位冰層加厚
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：V244.15;V321.229

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2708865