陈舒越郭向东王梓旭刘森云吴迎春

1．中国空气动力研究与发展中心 结冰与防除冰重点实验室,四川 绵阳 621000;2．浙江大学 能源清洁利用国家重点实验室,浙江 杭州 310027

0 引 言

飞机穿越含有过冷水滴的云层时,过冷水滴会撞击于飞机表面并冻结成冰,进而严重威胁飞行安全[1]。粒径大于50μm的过冷水滴被称为“过冷大水滴”(Supercooled Large Droplet,SLD),其引发结冰导致的后果更加严重[2]。鉴于过冷大水滴结冰的严重危害,美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration,FAA)于2014年扩展了FAR 25部原有附录C“结冰气象条件”,增加了附录O“SLD结冰气象条件”,这意味着某些型号的飞机将面临更加严苛的适航认证要求[3]。

结冰风洞试验是飞机结冰适航取证的重要手段之一。在飞机过冷大水滴结冰适航取证日益增长的需求牵引下,目前世界范围内的主要结冰风洞均在大力发展过冷大水滴云雾模拟能力,以期实现对附录O“SLD结冰气象条件”的覆盖。其中,过冷大水滴粒径测量方法是结冰风洞过冷大水滴云雾模拟能力的关键组成部分[4],亟需开展相关研究,为过冷大水滴云雾模拟能力发展奠定技术基础。

在附录O的SLD条件滴谱中,云雾液滴粒径范围大约为5～2229μm[5],如此宽的粒径范围给准确测量带来极大挑战。针对结冰风洞过冷大水滴云雾液滴粒径测量问题,美国NASA格林中心IRT风洞配套了多台粒径测量设备,采用分段测量方法对结冰风洞试验段液滴粒径分布进行测量[6-10],其中,适用于小粒径范围的有前向散射分光测量仪FSSP(2～47μm)和云雾水……