照相吊艙玻璃除霧分析

梁雙++劉珍++史素清

摘 要：在航空照相中有很多因素都會對最后的成像質量帶來影響，其中照相吊艙玻璃上的結霧會帶來相當嚴重的影響，那么就需要通過多種措施來進行除霧。為此，在文中分析了除霧機理，明確了如何可以進行有效的除霧，并對除霧方法進行了綜合分析，在此基礎上，找到了適合照相吊艙玻璃的除霧方法，并在此基礎上提出了一種除霧系統(tǒng)，接著就除霧效果的計算方法進行了介紹，為除霧效果的評估提供支持，根據(jù)綜合分析得出結論，以期為照相吊艙除霧提供借鑒。

關鍵詞：吊艙 玻璃 除霧

中圖分類號：V243 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（c）-0011-02

隨著航空技術及電子技術的發(fā)展，越來越多的特種吊艙應運而生，譬如電子干擾吊艙、光電吊艙、電子偵察吊艙、加油吊艙等，加裝這些吊艙，可以在不需要對飛機進行大的改裝的前提下，增加其作戰(zhàn)功能或能力。照相吊艙就是這些特種吊艙中的一種，照相吊艙中設置有照相及攝像裝置，可透過照相吊艙觀察窗玻璃進行拍照或攝像。但是，當玻璃結霧后，就會影響成像效果，嚴重時，導致任務無法完成。如何對玻璃進行除霧，避免因霧的生成降低玻璃的透明度、引起折射或反射，影響拍照或攝像效果，成為亟需解決的問題。

1 除霧機理

當照相吊艙玻璃內(nèi)表面溫度低于吊艙內(nèi)空氣的露點時，玻璃內(nèi)表面上的水汽將凝結成水滴狀，出現(xiàn)蒙上水汽現(xiàn)象。如果內(nèi)表面溫度繼續(xù)降低到0 ℃以下，將會出現(xiàn)結霜現(xiàn)象或形成冰層。所有這些都會嚴重影響玻璃的透明性和表象的正確性，作為預防措施，應對吊艙玻璃進行加溫。從玻璃除霧角度出發(fā)，影響玻璃內(nèi)表面結霧的主要因素為：吊艙內(nèi)空氣的濕度和玻璃內(nèi)表面的溫度，吊艙內(nèi)空氣相對濕度越小，玻璃內(nèi)表面的溫度越高，玻璃上結霧的可能性就越小。現(xiàn)代飛機風擋除霧時，一般都采用既能降低座艙的相對濕度，又能升高玻璃內(nèi)表面溫度的保護裝置。但是，由于照相吊艙為非氣密，采用去濕裝置除濕效果并不明顯，還增加了系統(tǒng)的復雜程度，只采用加溫的方法就可以滿足除霧需求。

2 除霧系統(tǒng)

現(xiàn)代飛機上玻璃加溫方法大致有電加溫和熱空氣加溫兩種。電加溫是預防玻璃蒙上水汽的好方法，它還可以同時防止玻璃外表面的結冰，其物理機理是將防護的表面加熱到超過可能的露點溫度。用于玻璃加溫的裝置，一般用裝在玻璃內(nèi)的細導線網(wǎng)絡，或者用鍍在玻璃上的透明導電鍍層。但無論是導線網(wǎng)加溫或導電薄膜加溫，均會對成像造成一定影響，所以采用電加溫進行除霧不可行。

可采用一種組成簡單的照相吊艙玻璃除霧系統(tǒng)，主要由風機、管道、電熱器和除霧噴嘴等組成。系統(tǒng)工作時，由風機抽吸吊艙空氣，流經(jīng)電熱器加熱后，經(jīng)過噴嘴分配后直接吹拂照相吊艙玻璃，將玻璃內(nèi)表面加熱到超過露點溫度，達到除霧目的。采用這種系統(tǒng)，可以在需要除霧時，再打開風機及電熱器進行工作，使用方便，而且布局緊湊，占據(jù)空間較少。

目前，對于駕駛艙風擋熱空氣噴射除霧研究較多，圖1、圖2給出了不同供氣參數(shù)情況下，風擋內(nèi)表面溫度隨時間變化曲線。

從圖1、圖2可以看出，供氣量越大，供氣溫度越高，則風擋內(nèi)表面溫度也越高。從圖中還可以看出供氣溫度的影響比供氣流量的影響更加顯著。因此，在設計除霧系統(tǒng)時，在玻璃允許的情況下應盡可能地提高供氣溫度而不是一味地提高供氣流量。對于由風機和電熱器組成的除霧系統(tǒng)，在風機壓頭和流量確定的情況下，可將電熱器的功率設計為不同量值的強弱檔，以便在滿足除霧要求的前提下盡可能節(jié)約能量。

3 除霧計算

在給定的條件下，想要了解是否能將霧除凈，可通過對比吊艙露點溫度及玻璃內(nèi)表面溫度來確定。吊艙含濕量的表達式為：

其中，為吊艙外環(huán)境溫度，是附面層恢復系數(shù)，M為飛行馬赫數(shù)。

聯(lián)合（3）、（4）、（5）式，可求得玻璃內(nèi)表面溫度Tsx。求得吊艙露點溫度及玻璃內(nèi)表面溫度Tsx后，即可判斷玻璃內(nèi)表面在一定的范圍內(nèi)是否結霧。當Tsx>Td時，玻璃內(nèi)表面處溫度高于吊艙露點溫度，此處表面不結霧；當Tsx>Td時，玻璃內(nèi)表面處溫度低于吊艙露點溫度，此處表面結霧。

由于供氣溫度隨距噴嘴的距離增加而衰減，所以對于照相吊艙玻璃除霧來說，應以最遠端為設計點進行計算，保證整個玻璃上都沒有結霧現(xiàn)象。此外，應該注意除霧噴嘴的安裝方向，由于射流的卷吸作用，射流有溫度、速度衰減。除霧噴嘴應設計成與吊艙玻璃相接觸，射流方向與吊艙玻璃平行，以降低射流對噴嘴及吊艙玻璃之間的空氣的引射作用。

4 結

通過分析，找到了適合照相吊艙玻璃除霧的合理方法，并提出了一種組成簡單的除霧系統(tǒng)。根據(jù)相關研究，建議不應單純加大風機流量，而應將電熱器的功率設計為強弱檔。提出的除霧計算方法還可對玻璃內(nèi)表面瞬態(tài)溫度分布做進一步研究，研究結果將對熱氣能量的合理利用起到更好的指導作用。

參考文獻

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