郭 龙, 程 尧, 王梓旭

(1. 西北工业大学, 西安 710072; 2. 中国空气动力研究与发展中心, 四川 绵阳 621000)

0 引 言

结冰风洞是开展飞机结冰及其防护试验研究的重要地面设备。其主要通过制冷、高度模拟、喷雾等子系统的运行，在试验段形成低温、负压的过冷均匀水雾，从而模拟飞行器穿越云层时所遭遇的真实结冰云雾环境，以评估飞行器在该环境下的结冰特性或验证所设计防除冰系统的有效性。云雾粒径是表征云雾颗粒尺度的主要参数，对飞行器结冰的区域和结冰形状影响较大，是影响飞机结冰的关键因素之一，对其准确测量与控制是结冰风洞中开展飞行器结冰和防除冰试验的重要前提。

通常，表征液滴尺寸的直径概念有多种[1]，如算数平均直径(D10)、面积平均直径(D20)、体积平均直径(D50，Median Volume Diameter，MVD)、Sauter平均直径(D32)等。结冰风洞中的云雾粒径通常使用MVD来表示[2-4]，又称DV0.5，其内涵为大于该直径的液滴总体积(质量)与小于该直径的液滴总体积(质量)，各占喷雾总体积(质量)的50%。

国内外结冰风洞中测量MVD的主要设备有FSSP(Forward Scattering Spectrometer Probe，前向散射分光测量仪)、OAP(Optical Array Probe，光学阵列测量仪)、PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer，相位多普勒粒子分析仪)、ADA(Airborne Droplet Analyzer Probe，机载液滴分析仪)和Malvern测量仪等[5]。Robert F. Ide, Judith F. Van Zante等[6-8]在美国IRT结冰风洞中利用FSSP、OAP、CDP(Cloud Droplet Probe，云雾液滴探针)等仪器对该风洞的云雾MVD进行了测量，获得了风洞粒径的有效范围，评估了粒径测量的误差，从工程上解决了风洞的试验粒径控制问题。L. Imperato，Esposito B. M等[9-11]在意大利IWT结冰风洞中利用PDPA、OAP、ADA等设备对该风洞的云雾MVD进行了测量，结合实验室的研究结果给出了风洞中MVD的拟合曲线，为风洞运行提供了一定的依据。……