本發(fā)明屬于數(shù)值模擬及后處理領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于水滴遮蔽區(qū)高度的機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器安裝位置確定方法、系統(tǒng)、介質(zhì)及產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、飛機(jī)在結(jié)冰氣象條件下飛行時(shí)，懸浮在氣流中的過冷水滴，其質(zhì)量和慣性比空氣質(zhì)點(diǎn)的大，因此水滴會(huì)形成自己的繞流運(yùn)動(dòng)軌跡。空氣中尺寸不同的過冷水滴由于受力不同，在氣流中的運(yùn)動(dòng)軌跡也不同。如果水滴很小，其慣性也小，所以小水滴不會(huì)明顯地偏離流線，就不會(huì)撞擊在機(jī)翼表面上；較大的水滴，其慣性也大，容易偏離流線，因而撞擊在機(jī)翼上。圖1表示三個(gè)大小不同的水滴，以相同的速度，從同一點(diǎn)出發(fā)流過機(jī)翼的情況。c是尺寸最小的水滴，慣性小，偏離空氣流線小，繞過了機(jī)翼而未撞上；a、b水滴則撞在機(jī)翼表面上。

2、過冷水滴撞擊到飛機(jī)表面是飛機(jī)結(jié)冰的起因，因此，水滴的運(yùn)動(dòng)及表面撞擊情況的預(yù)測(cè)是結(jié)冰計(jì)算中最基礎(chǔ)也是最重要的部分，也是結(jié)冰冰形計(jì)算與防除冰系統(tǒng)設(shè)計(jì)的前提。

3、從遠(yuǎn)流場(chǎng)來的所有水滴都對(duì)應(yīng)一條運(yùn)動(dòng)軌跡，因此相對(duì)機(jī)翼運(yùn)動(dòng)時(shí)，就形成了一個(gè)軌跡簇，如圖2所示。在水滴運(yùn)動(dòng)的軌跡簇中，有兩條軌跡分別和機(jī)翼上、下表面相切，這兩條相切軌跡之內(nèi)的所有水滴都和機(jī)翼表面相撞；而兩條相切軌跡之外的所有水滴，都繞過機(jī)翼未撞擊在機(jī)翼表面上。所以，兩條相切軌跡所包圍的機(jī)翼表面(如圖2中s)，稱為水滴對(duì)表面的撞擊區(qū)。兩條相切軌跡之內(nèi)撞擊在機(jī)翼表面上的水滴量，稱為水滴對(duì)機(jī)翼表面的撞擊量。飛機(jī)結(jié)冰與防除冰過程中，過冷水滴撞擊到飛機(jī)表面的撞擊區(qū)、撞擊區(qū)內(nèi)表面的撞擊量及其分布，通常被稱為水滴撞擊特性。

4、水滴的慣性作用導(dǎo)致一部分水滴撞擊壁面，且壁面對(duì)后部構(gòu)成水滴遮擋效果，在這部分區(qū)域內(nèi)沒有水滴存在，稱之為水滴遮蔽區(qū)，如圖2所示，翼型后部無軌跡線的區(qū)域，此區(qū)域內(nèi)液態(tài)水含量為零。水滴遮蔽區(qū)的厚度與范圍同樣需要通過水滴撞擊特性的分析來獲得，它主要影響空速管、溫度傳感器、結(jié)冰信號(hào)器、天線等裝置安裝位置的選擇。

5、要保證結(jié)冰探測(cè)工作信號(hào)的可靠性，應(yīng)確保其探頭位于水滴遮蔽區(qū)之外。因此，需針對(duì)機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器快速、準(zhǔn)確確定機(jī)頭水滴遮蔽區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器的準(zhǔn)確安裝，提高探測(cè)準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于水滴遮蔽區(qū)高度的機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器安裝位置確定方法、系統(tǒng)、介質(zhì)及產(chǎn)品，其目的在于，實(shí)現(xiàn)機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器的準(zhǔn)確安裝，提高其探測(cè)準(zhǔn)確性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的第一方面，提出了一種基于水滴遮蔽區(qū)高度的機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器安裝位置確定方法，包括如下步驟：

3、在機(jī)頭處選取數(shù)個(gè)垂直于機(jī)身中軸線的截面，分別確定各截面處的水滴遮蔽區(qū)高度，進(jìn)而通過插值得到機(jī)頭整體水滴遮蔽區(qū)高度；在機(jī)頭表面篩選出水滴遮蔽區(qū)高度小于結(jié)冰探測(cè)器探桿長(zhǎng)度的區(qū)域作為結(jié)冰探測(cè)器的可行安裝位置；

4、其中，確定某一截面處的水滴遮蔽區(qū)高度，包括如下步驟：

5、對(duì)截面處的lwc分布散點(diǎn)圖進(jìn)行插值加密，然后篩選出其中滿足水滴遮蔽區(qū)要求的數(shù)據(jù)點(diǎn)；

6、基于篩選出的滿足水滴遮蔽區(qū)要求的數(shù)據(jù)點(diǎn)，提取其上下包絡(luò)線，其中上包絡(luò)線表示水滴遮蔽區(qū)外輪廓，下包絡(luò)線表示水滴遮蔽區(qū)內(nèi)輪廓，即機(jī)頭表面；

7、對(duì)上下包絡(luò)線均進(jìn)行插值加密；進(jìn)而對(duì)于上包絡(luò)線上的每個(gè)點(diǎn)：尋找下包絡(luò)線上與其距離最近的點(diǎn)作為配對(duì)點(diǎn)，并以該距離作為最小距離，進(jìn)而確定機(jī)頭表面配對(duì)點(diǎn)處的法向量，以最小距離在該法向量方向上的分量作為水滴遮蔽區(qū)高度；根據(jù)上包絡(luò)線上的所有點(diǎn)的水滴遮蔽區(qū)高度確定截面處的水滴遮蔽區(qū)高度。

8、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，選取的數(shù)個(gè)截面均分布在雷達(dá)艙之后到艙門之前。

9、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，在機(jī)頭處選取三個(gè)縱向截面，其中，第一截面在雷達(dá)艙之后100mm處，第三截面在艙門之前100mm處，第二截面位于第一截面和第三截面中間。

10、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，基于篩選出的滿足水滴遮蔽區(qū)要求的數(shù)據(jù)點(diǎn)，提取其上下包絡(luò)線，包括：

11、對(duì)篩選出的滿足水滴遮蔽區(qū)要求的數(shù)據(jù)點(diǎn)，將其按順序劃分為若干組，每組數(shù)據(jù)點(diǎn)中最外側(cè)的點(diǎn)作為上包絡(luò)線上的點(diǎn)，最內(nèi)側(cè)的點(diǎn)作為下包絡(luò)線上的點(diǎn)，從而得到上下包絡(luò)線。

12、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，預(yù)先獲取各截面處的lwc分布散點(diǎn)圖，包括：

13、對(duì)機(jī)頭外流場(chǎng)進(jìn)行模擬，得到機(jī)頭周圍液態(tài)水含量分布，即機(jī)頭網(wǎng)格點(diǎn)與對(duì)應(yīng)lwc值，從而得到各截面處的lwc分布散點(diǎn)圖。

14、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，篩選lwc分布散點(diǎn)圖中滿足水滴遮蔽區(qū)要求的數(shù)據(jù)點(diǎn)，包括：

15、將lwc值小于來流lwc值的機(jī)頭網(wǎng)格點(diǎn)作為滿足水滴遮蔽區(qū)要求的數(shù)據(jù)點(diǎn)，所述來流lwc值為對(duì)機(jī)頭外流場(chǎng)進(jìn)行模擬時(shí)確定。

16、按照本發(fā)明的第二方面，提供了一種基于水滴遮蔽區(qū)高度的機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器安裝位置確定系統(tǒng)，包括處理器，所述處理器用于執(zhí)行上述基于水滴遮蔽區(qū)高度的機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器安裝位置確定方法。

17、按照本發(fā)明的第三方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述基于水滴遮蔽區(qū)高度的機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器安裝位置確定方法。

18、按照本發(fā)明的第四方面，提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述基于水滴遮蔽區(qū)高度的機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器安裝位置確定方法。

19、總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

20、1、本發(fā)明基于lwc分布散點(diǎn)圖確定水滴遮蔽區(qū)高度，同時(shí)考慮了安裝角度對(duì)遮蔽區(qū)高度影響，使遮蔽區(qū)高度計(jì)算結(jié)果更接近真實(shí)情況。可以實(shí)現(xiàn)機(jī)頭表面水滴遮蔽區(qū)高度分布的自動(dòng)化求解，以此為依據(jù)確定結(jié)冰探測(cè)器安裝位置，提高其探測(cè)準(zhǔn)確性。

21、2、本發(fā)明利用插值方法減輕了數(shù)值模擬中網(wǎng)格劃分負(fù)擔(dān)，提高模擬結(jié)果準(zhǔn)確性。

技術(shù)特征：

1.一種基于水滴遮蔽區(qū)高度的機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器安裝位置確定方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的基于水滴遮蔽區(qū)高度的機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器安裝位置確定方法，其特征在于，選取的數(shù)個(gè)截面均分布在雷達(dá)艙之后到艙門之前。

3.如權(quán)利要求2所述的基于水滴遮蔽區(qū)高度的機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器安裝位置確定方法，其特征在于，在機(jī)頭處選取三個(gè)縱向截面，其中，第一截面在雷達(dá)艙之后100mm處，第三截面在艙門之前100mm處，第二截面位于第一截面和第三截面中間。

4.如權(quán)利要求1所述的基于水滴遮蔽區(qū)高度的機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器安裝位置確定方法，其特征在于，基于篩選出的滿足水滴遮蔽區(qū)要求的數(shù)據(jù)點(diǎn)，提取其上下包絡(luò)線，包括：

5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的基于水滴遮蔽區(qū)高度的機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器安裝位置確定方法，其特征在于，預(yù)先獲取各截面處的lwc分布散點(diǎn)圖，包括：

6.如權(quán)利要求5所述的基于水滴遮蔽區(qū)高度的機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器安裝位置確定方法，其特征在于，篩選lwc分布散點(diǎn)圖中滿足水滴遮蔽區(qū)要求的數(shù)據(jù)點(diǎn)，包括：

7.一種基于水滴遮蔽區(qū)高度的機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器安裝位置確定系統(tǒng)，其特征在于，包括處理器，所述處理器用于執(zhí)行如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的基于水滴遮蔽區(qū)高度的機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器安裝位置確定方法。

8.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的基于水滴遮蔽區(qū)高度的機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器安裝位置確定方法。

9.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的基于水滴遮蔽區(qū)高度的機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器安裝位置確定方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于數(shù)值模擬及后處理領(lǐng)域，并具體公開了一種基于水滴遮蔽區(qū)高度的機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器安裝位置確定方法、系統(tǒng)、介質(zhì)及產(chǎn)品，包括：在機(jī)頭處選取數(shù)個(gè)垂直于機(jī)身中軸線的截面，確定各截面處的水滴遮蔽區(qū)高度，進(jìn)而通過插值得到機(jī)頭整體水滴遮蔽區(qū)高度；在機(jī)頭表面篩選出水滴遮蔽區(qū)高度小于結(jié)冰探測(cè)器探桿長(zhǎng)度的區(qū)域作為可行安裝位置；確定某一截面處的水滴遮蔽區(qū)高度，包括：對(duì)截面處的LWC分布散點(diǎn)圖進(jìn)行插值加密，篩選出其中滿足水滴遮蔽區(qū)要求的數(shù)據(jù)點(diǎn)，并提取其上下包絡(luò)線；對(duì)上下包絡(luò)線均進(jìn)行插值加密，進(jìn)而根據(jù)上包絡(luò)線上的所有點(diǎn)的水滴遮蔽區(qū)高度確定截面處的水滴遮蔽區(qū)高度。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)機(jī)頭結(jié)冰探測(cè)器的準(zhǔn)確安裝，提高其探測(cè)準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員：謝軍龍,程梓康,馮佳昕,王柳,張德新,孫博,陳建業(yè)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華中科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9