结冰风洞试验混合相似转换方法及其验证

刘 宇，易 贤，王 强，李维浩

(中国空气动力研究与发展中心，绵阳 621000)

0 引 言

飞机结冰是飞行安全的主要威胁之一[1]，为了评估结冰对飞行性能的影响，需要对飞机进行结冰风洞试验。若结冰风洞受试验段尺寸限制无法进行全尺寸模型试验，或参考工况超过结冰风洞的模拟能力范围，需要对试验工况进行相似转换。相似参数是描述结冰过程的重要无量纲数，相似转换是指利用相似参数计算合适的试验工况，使试验可在风洞能力范围内进行，并获得与参考工况相同的冰形。但是在实际试验过程中发现，现有相似转换方法的结果很多时候超出风洞的实际能力范围：在参考工况速度较高或液态水含量较小时，往往转换结果的风速更高或液态水含量更小，导致转换后的参数在风洞中难以实现。因此需要开展更具实用性的相似转换方法研究。

国外的相似转换研究始于20世纪50年代，对相似参数的研究已经相对完备，通过不同相似参数的组合形成了多种相似转换方法。目前常用的转换方法为Ruff方法[2]（或称AEDC方法），以及Ruff与Anderson提出的改进Ruff方法[3]。法国宇航局的Charpin等提出了ONERA方法[4]。还有LWC×Time方法[5]和Olsen方法[6]，可以有效对液态水含量（LWC）进行转换。单独对温度、速度和压力进行的转换方法[7-9]由于没有试验验证很少被采用。国内对相似转换的研究多在已有方法上拓展现应用场景，如针对过冷大水滴[10-11]转部件[12-13]的相似转换方法，对转换方法的优化和改进较少。

国外现有的相似转换方法对霜冰条件的转换已经成熟，明冰条件的结冰机理还缺乏理解[14]，转换效果有限。……