曹志洪

（工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣東 廣州 510610）

1 引言

最近，我國很多地方都發(fā)生了凍雨天氣。凍雨也叫雨凇，它在地物上凍結(jié)并積累后能壓斷電線，造成供電和通訊中斷；嚴重的凍雨甚至?xí)核课?，壓斷樹木，凍死農(nóng)作物和蔬菜。另外，凍雨災(zāi)害對交通運輸造成的損失也極為嚴重；飛機在有過冷水滴的云層中飛行時，其機翼、螺旋槳會積水，從而影響飛機空氣動力性能而造成失事。

對于暴露在積冰、凍雨環(huán)境下的產(chǎn)品而言，則可能導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生如下的物理和化學(xué)效應(yīng)：1）運動部件凍結(jié)在一起；2）增加雷達天線、氣動控制表面、直升機旋翼的重量；3）增加操作人員滑倒的危險；4）影響運動部件間的間隙；5）引起結(jié)構(gòu)故障；6）降低冷卻系統(tǒng)或過濾器中的氣流效率；7）降低擋風(fēng)玻璃和光學(xué)設(shè)備的能見度；8）因使用機械的、人工的或化學(xué)的除冰方法，可能會對產(chǎn)品造成某種損害；9）降低氣動提升和控制表面的效率；10 ）減少飛機順振邊界。

因此，當前急待開展積冰凍雨環(huán)境試驗設(shè)備的研制，以使暴露在積冰、凍雨環(huán)境下的產(chǎn)品可以提前進行環(huán)境試驗，提高產(chǎn)品的可靠性。

2 設(shè)備的功用

積冰凍雨試驗設(shè)備可用于確定產(chǎn)品能否耐受積冰、凍雨的環(huán)境，或者能否在積冰、凍雨的環(huán)境下工作，或者確定除冰設(shè)備及技術(shù)的有效性。

該設(shè)備適用于評價可能暴露于冰雨或毛毛雨所產(chǎn)生的積冰條件下的產(chǎn)品，或者由于海水濺沫或霧狀物而引起冰的積聚，將對其工作性能有影響的產(chǎn)品。

3 設(shè)備的組成及工作原理

a）積冰凍雨設(shè)備的組成

設(shè)備主要由結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)三部分組成。

b） 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要由：1區(qū)（水溫控制區(qū)）；2區(qū)（試驗區(qū)）；3區(qū)（貯水區(qū)）組成，如圖1所示。其中，水在三個區(qū)域循環(huán)，如圖中箭頭所示。

水溫控制區(qū)的作用主要是控制貯水的溫度，使水滴在下降之前就接近冰點，在試驗區(qū)下降時更快地結(jié)冰，更接近模擬凍雨所形成的天氣條件。其中，水溫控制區(qū)內(nèi)還有水攪拌系統(tǒng)，以保證整個區(qū)域水溫的均勻性。

貯水區(qū)的主要作用是，將從水溫控制區(qū)下降卻還未來得及結(jié)冰的雨水收集起來循環(huán)使用。區(qū)內(nèi)含有水過濾以及抽水裝置。

試驗區(qū)有風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，保證區(qū)內(nèi)溫度的均勻性，同時還能促進雨水結(jié)冰。

c） 制冷系統(tǒng)

制冷系統(tǒng)由以下部分組成：壓力繼電器1；冷凝器2；壓縮機3；油加熱器4；儲液器5；溫控器7；毛細管8；電磁閥9；液鏡10 ；蒸發(fā)器11 ；干燥過濾器12 ；避振管13 等。如圖2所示。

其中，設(shè)備含兩套制冷系統(tǒng)，一套在水溫控制區(qū)，其作用是將水冷卻；另一套在實驗區(qū)，其作用是冷卻試驗區(qū)的空氣溫度。

圖1 設(shè)備結(jié)構(gòu)系統(tǒng)示意圖

d） 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)主要由控制器、繼電器、接觸器、溫度傳感器、信號系統(tǒng)、專用連接電纜及控制面板等組成。

e）工作原理

水溫控制區(qū)里的貯水溫度控制在1～3℃，試驗區(qū)的空氣溫度控制在-10 ℃或規(guī)定的其它溫度，水溫控制區(qū)的水均勻地在試驗區(qū)里噴灑，在一定的時間內(nèi)逐漸形成冰。

圖2 制冷系統(tǒng)圖

4 試驗程序的主要步驟

a）將樣品的溫度穩(wěn)定在0～2℃，將水溫控制區(qū)的水溫控制在1～3℃。

b）均勻地噴灑冷水1小時。

c）調(diào)節(jié)試驗區(qū)的空氣溫度到-10 ℃或規(guī)定的其它溫度，并保持冷水的噴灑，直至樣品的表面所堆積的冰達到所要求的厚度。

d）保持試驗區(qū)的空氣溫度至少4小時以使冰硬化。

5 結(jié)束語

由于近年來凍雨天氣很頻繁，這必然會引起各種產(chǎn)品長期暴露在外，可能會遭受凍雨天氣的影響而發(fā)生可靠性問題。因此，需要進行凍雨試驗的產(chǎn)品也必然會越來越多，積冰凍雨設(shè)備的研制具有良好的應(yīng)用前景。

[1]趙培娟，邵宇翔，李周，等.凍雨形成的天氣條件分析[J].氣象與環(huán)境科學(xué)，20 08 ，31 （4）：36 -39 ..

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