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(zhì)量帶來影響，其中照相吊艙玻璃上的結(jié)霧會帶來相當(dāng)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(chǔ)上，找到了適合照相吊艙玻璃的除霧方法，并在此基礎(chǔ)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(jié)論，以期為照相吊艙除霧提供借鑒。

關(guān)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(shù)及電子技術(shù)的發(fā)展，越來越多的特種吊艙應(yīng)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(shè)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(dāng)玻璃結(jié)霧后，就會影響成像效果，嚴重時，導(dǎo)致任務(wù)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(dāng)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(jié)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(jié)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(yù)防措施，應(yīng)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(jié)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(jié)霧的可能性就越小?，F(xiàn)代飛機風(fēng)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(fù)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(yù)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(jié)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(dǎo)線網(wǎng)絡(luò)，或者用鍍在玻璃上的透明導(dǎo)電鍍層。但無論是導(dǎo)線網(wǎng)加溫或?qū)щ姳∧ぜ訙?，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(fēng)機、管道、電熱器和除霧噴嘴等組成。系統(tǒng)工作時，由風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(shè)計除霧系統(tǒng)時，在玻璃允許的情況下應(yīng)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(fēng)機和電熱器組成的除霧系統(tǒng)，在風(fēng)機壓頭和流量確定的情況下，可將電熱器的功率設(shè)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(fù)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(jié)霧。當(dāng)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(jié)霧；當(dāng)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(jié)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(yīng)以最遠端為設(shè)計點進行計算，保證整個玻璃上都沒有結(jié)霧現(xiàn)象。此外，應(yīng)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(yīng)設(shè)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(jié)

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(guān)研究，建議不應(yīng)單純加大風(fēng)機流量，而應(yīng)將電熱器的功率設(shè)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(jié)果將對熱氣能量的合理利用起到更好的指導(dǎo)作用。

參考文獻

[1] 常士楠.飛機風(fēng)擋防（除）霧系統(tǒng)安全性能分析[J].中國安全科學(xué)學(xué)報，1998，8（4）：35-37.

[2] 熊賢鵬，韓鳳華.風(fēng)擋防（除）霧表面瞬態(tài)熱特性計算[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報，1997，23（5）：610-614.