冰风洞可按风洞中气流速度的不同可分为低速风洞，高亚声速风洞以及跨声速、超声速、高超声速风洞；按风洞装置的规模大小不同又可分为小型、中型、大型风洞。按风洞照通道形式不同，可分为直流式风洞和回流式风洞（又称回路式风洞）。

对于回流式风洞，气流流经试验段后又通过回流段等管道回到动力段，达到使蕴含在气流中的能量循环使用从而节约能量的目的[5]。而对于直流式风洞，气流通过试验段后经扩压段减速后随即排入大气中。由于具有能量的排出气流未经再次利用就直接排入大气，致使风洞效率不高。但其相对回流式风洞结构简单造价低。

1.3  冰风洞试验研究

1.3.1  结冰风洞研究的重要性

结冰风洞试验研究是飞行器在结冰条件下飞行的基础，其研究结果为飞行器在自然大气条件下飞行提供重要依据。空气结冰动力学的许多重要理论，都是在结冰风洞的试验中经过了大量的观测试验才提出来的，且它们的应用又取得了结冰风洞试验的验证。结冰风洞的功能包括：（1）模拟适航条件CCAR25部附录C规定的最大连续结冰和最大间断结冰两种状态所确定的云层LWC、MVD以及周围空气温度T、压力P等参数，来获取模型或飞机部件在结冰条件下的冰型；（2）研究各种几何参数（姿态(迎角 ，侧滑角 )、速度U、P、T、MVD、LWC、结冰时间t、几何外形等结冰性态如厚度、冰型等）的影响；（3）飞机防、除冰装置可靠性的研究；（4）结冰对飞机全机或部件气动性的影响[1]。飞机在低于冰点温度下飞行时，遇到含有过冷水滴的云层，云层中水滴撞击在飞机表面上，就会导致结冰[6]。

2  结冰风洞总体设计

2.1  风洞类型选取

技术要求：

（1）温度常温：-15℃，海拔高度2000-5000m；

（2）气流速度：0-20m/s状态进行设计；

（3）云雾模拟：液态水含量: 0.1-4 g/m3；

水滴平均直径: 10-40  。

由上一章介绍风洞的分类以及本次设计根据设计要求和可行性等方面考虑，选择小型、低速、闭口回流式结冰风洞来进行设计。

2.2  总体设计方案源.自/751·论\文'网·www.751com.cn/

冰风洞相对于普通风洞只是对洞体中的气流采取了抽真空和喷雾加湿处理。因此，设计时可参考风洞设计方式。

    本冰风洞主要是由风洞系统、制冷低温系统、喷雾加湿系统、真空系统、水净化及加热系统、动力以及控制系统等六大系统组成。管道系统由动力段、扩散段、稳定段、收缩段、回流段、扩压段等组成。整流装置由蜂窝器和阻尼网组成，安装在稳定段内，降温及加热器安装在第二回流段内[3]。

风管采用不锈钢材料制造，在导流叶片等处设置电加热防止结冰，整个管道粘贴200mm厚的保温泡沫进行隔热处理。各类传感器采用进口或国产名牌传感器及变送器，电参数仪采用艾诺产品。

各个系统集成到一套控制系统，计算机能够进行控制并数据处理，软件采用力控组态软件编译，利用设备的控制和数据处理。