(57)【要約】      （修正有）【課題】センサシステムの設計及びテストにおいて、新たなセンサシステムをテストするのに望ましい方法で、過冷却された大粒の滴の着氷状態をシミュレートするための方法及び装置を提供する。【解決手段】着氷シミュレーションシステム１１１の方法及び装置である。着氷シミュレーションシステム１１１は、風洞１１６、ノズルシステム１２２、及びコントローラ１２８を含む。ノズルシステム１２２は、風洞１１６内で水１３０の滴１３２をスプレーするように構成される。コントローラ１２８は、ノズルシステム１２２が所望の種類の着氷状態１１１に対して種々のサイズを有する水１３０の滴１３２をスプレーするように、ノズルシステム１２２の水１３０の任意の数の特性を制御するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
着氷シミュレーションシステム（１１０）であって、
風洞（１１６）と、
前記風洞（１１６）内で水滴（１３２）をスプレーするように構成されたノズルシステム（１２２）と、
前記ノズルシステム（１２２）が所望の種類の着氷状態（１３１）に対して異なるサイズを有する前記水（１３０）の前記滴（１３２）をスプレーするように、前記ノズルシステム（１２２）の前記水（１３０）の任意の数の特性（１４０）を制御するように構成されたコントローラ（１２８）と
を含む着氷シミュレーションシステム（１１０）。
【請求項２】
前記任意の数の特性（１４０）は水圧（２０２）、気圧（２０４）、及び温度（２０８）のうちの少なくとも一つから選択される、請求項１に記載の着氷シミュレーションシステム（１１０）。
【請求項３】
前記ノズルシステム（１２２）が複数群のノズル（３００）を含む、請求項１又は２に記載の着氷シミュレーションシステム（１１０）。
【請求項４】
前記ノズルシステム（１２２）が所望の種類の着氷状態（１１１）に対して異なるサイズを有する前記水（１３０）の前記滴（１３２）をスプレーするように、前記ノズルシステム（１２２）の前記水（１３０）の任意の数の特性（１４０）を制御するように構成されている前記コントローラ（１２８）が、複数群のノズル（３００）が前記所望の種類の着氷状態（１１１）に対して前記異なるサイズを有する前記水（１３０）の前記滴（１３２）をスプレーするように、前記複数群のノズル（３００）の各群のノズルの前記水（１３０）の水圧（２０２）、気圧（２０４）、及び温度（２０８）のうちの少なくとも一つを選択するように構成されている、請求項３に記載の着氷シミュレーションシステム（１１０）。
【請求項５】
前記複数群のノズルの一群のノズル（３００）がスプレーバー（３０８）に関連づけられている、請求項３に記載の着氷シミュレーションシステム（１１０）
【請求項６】
前記スプレーバー（３０８）が所望のサイズを有する前記水（１３０）の前記滴（１３２）をスプレーする時間を削減するように構成されたスプレーバーバランス調整システム（６００）をさらに含む、請求項５に記載の着氷シミュレーションシステム（１１０）。
【請求項７】
前記水（１３０）の水圧（２０２）、気圧（２０４）、及び温度（２０８）のうちの少なくとも一つを制御するように構成された複数のバルブ（４０２）と、  
前記複数のバルブ（４０２）の動作を制御するように構成されたコンピュータシステム
をさらに含む、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の着氷シミュレーションシステム（１１０）。
【請求項８】
前記水（１３０）の前記滴（１３２）のサイズを検出するように構成されたセンサシステム（１２３）
をさらに含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の着氷シミュレーションシステム（１１０）。
【請求項９】
風洞（１１６）内で所望の種類の着氷状態（１１１）をシミュレートする方法であって、
水（１３０）の滴（１３２）が前記所望の種類の着氷状態（１１１）に関連する異なるサイズを有するように、ノズルシステム（１２２）に送られる前記水（１３０）の任意の数の特性（１４０）を制御することと、
前記ノズルシステム（１２２）によってスプレーされる前記水（１３０）の前記滴（１３２）が前記所望の種類の着氷状態（１１１）に対して前記種々のサイズを有するように、前記風洞（１１６）内で前記ノズルシステム（１２２）から前記水（１３０）の前記滴（１３２）をスプレーすること
とを含む方法。
【請求項１０】
前記水（１３０）の前記滴（１３２）が前記所望の種類の着氷状態（１１１）に関連する異なるサイズを有するように、前記ノズルシステム（１２２）に送られる前記水（１３０）の前記任意の数の特性（１４０）を制御することが、
前記水（１３０）の前記滴（１３２）が前記所望の種類の着氷状態（１１１）に関連する前記種々のサイズを有するように、前記ノズルシステム（１２２）に送られる前記水（１３０）の水圧（２０２）、気圧（２０４）、及び温度（２０８）のうちの少なくとも一つを制御することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ノズルシステム（１２２）によってスプレーされる前記水（１３０）の前記滴（１３２）が前記所望の種類の着氷状態（１１１）に対して前記種々のサイズを有するように、前記風洞（１１６）内で前記ノズルシステム（１２２）から前記水（１３０）の前記滴（１３２）をスプレーすることが、
前記ノズルシステムによってスプレーされた前記水（１３０）の前記滴（１３２）が前記所望の種類の着氷状態（１１１）に対する種々のサイズを有するように、前記風洞（１１６）内で前記ノズルシステム（１２２）の複数群のノズル（３００）から前記水（１３０）の前記滴（１３２）をスプレーすることを含む、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記水（１３０）の前記滴（１３２）が前記所望の種類の着氷状態（１１１）に関連する種々のサイズを有するように、前記ノズルシステム（１２２）に送られる前記水（１３０）の前記任意の数の特性（１４０）を制御することが、
前記複数群のノズル（３００）が前記所望の種類の着氷状態（１１１）に対する種々のサイズを有する前記水（１３０）の前記滴（１３２）をスプレーするように、前記複数群のノズル（３００）の各群のノズル（３００）の前記水（１３０）の水圧（２０２）、気圧（２０４）、及び温度（２０８）のうちの少なくとも一つを選択することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ノズルシステム（１２２）によってスプレーされる前記水（１３０）の前記滴（１３２）が前記所望の種類の着氷状態（１１１）に対して前記種々のサイズを有するように、前記風洞（１１６）内で前記ノズルシステム（１２２）の前記複数群のノズル（３００）から前記水（１３０）の前記滴（１３２）をスプレーすることが、
前記風洞（１１６）内で前記ノズルシステム（１２２）の前記複数群のノズル（３００）から前記水（１３０）の前記滴（１３２）をスプレーすることを含み、前記ノズルシステム（１２２）によってスプレーされた前記水（１３０）の前記滴（１３２）が前記所望の種類の着氷状態（１１１）に対して種々のサイズを有し、前記複数群のノズル（３００）の一群のノズルがスプレーバーに関連づけられている、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記水（１３０）の前記滴（１３２）が前記所望の種類の着氷状態（１１１）に関連する種々のサイズを有するように、前記ノズルシステム（１２２）に送られる前記水（１３０）の前記任意の数の特性（１４０）を制御することが、
前記水（１３０）の前記滴（１３２）が過冷却された大粒の滴の着氷状態に関連する種々のサイズを有するように、前記ノズルシステム（１２２）に送られる前記水（１３０）の前記任意の数の特性（１４０）を制御することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記風洞（１１６）のテスト区域（５２８）にテスト対象物（１０３）を配置すること
をさらに含み、前記テスト対象物（１０３）が、エーロフォイル、航空機、エンジン、翼、水平安定板、垂直安定板、着陸装置システム、胴体、フラップ、航空機のフロントガラス、自動車のフロントガラス、自動車、船、エンジンのボンネット、及び船のデッキのうちの一つから選択される、請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、着氷状態に関し、具体的には着氷状態のシミュレーションに関するものである。さらに具体的には、本発明は過冷却された大粒の滴が存在する着氷状態をシミュレートするための方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
航空学において、大気の状態により航空機の表面に氷が形成される時に航空機の着氷が発生する。さらに、この氷はエンジン内にも発生する。航空機の表面、エンジン入口、及びその他の箇所への氷の形成は好ましくなく、航空機の運航に対して潜在的に危険である。
【０００３】
着氷状態は、過冷却液体水の滴がある時に発生する。これらの実施例では、規定の氷点よりも水が冷却されているが、まだ液体である時に、水は過冷却されたとみなされる。着氷状態は、水滴のサイズ、液体水含有量、気温、及びその他のパラメータによって特徴づけられる。これらのパラメータは、航空機上に氷が形成される速度及び範囲に影響する。
【０００４】
水滴は様々な環境において過冷却される。例えば、水滴は層状雲及び積雲において過冷却される。
【０００５】
着氷が起こると、航空機は要求通りに動作しない。例えば、航空機の翼上の氷により、航空機が低い迎え角で失速し、抗力が増加する。
【０００６】
これらの着氷状態に対処するために、航空機は着氷を防止する、氷を除去する、又はこれら幾つかを組み合わせた機構を有する。例えば、航空機は、着氷検出、防止、及び除去システムを含む。氷は、ブリード空気、赤外線加熱、及びその他好適な機構を使用して除去される。
【０００７】
航空機は、着氷状態を検出するように設計されたセンサシステムを有する。検出すべき着氷状態について新しい規則が作られ、メーカーは着氷状態を検出するためのセンサシステムを設計、及びテストしている。例えば、航空機は標準の着氷状態と、過冷却された大粒の滴の着氷状態において動作するように認定されることが要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
センサシステムの設計及びテストにおいて、現在利用可能なテスト環境では、新たなセンサシステムをテストするのに望ましい方法で、過冷却された大粒の滴の着氷状態をシミュレートする能力が得られない。したがって、上述した問題の少なくとも一部と、起こりうる他の問題とを考慮する方法と装置を有することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態では、着氷シミュレーションシステムは風洞、ノズルシステム、及びコントローラを含む。ノズルシステムは、風洞内に水滴をスプレーするように構成されている。コントローラは、ノズルシステムが所望の種類の着氷状態に対して異なるサイズの水滴をスプレーするように、ノズルシステムの任意の数の水の特性を制御するように構成されている。
【００１０】
別の実施形態では、風洞において所望の種類の着氷状態をシミュレートする方法が提示されている。ノズルシステムに送られる水の任意の数の特性が制御される。任意の数の特性は、水滴が所望の種類の着氷状態に関連する異なるサイズを有するように制御される。水滴は風洞においてノズルシステムからスプレーされる。ノズルシステムによってスプレーされる水滴は、所望の種類の着氷状態に対して異なるサイズを有する。
【００１１】
特徴、及び機能は、本発明の様々な実施形態で独立に実現することが可能であるか、以下の説明及び図面を参照してさらなる詳細が理解されうる、さらに別の実施形態で組み合わせることが可能である。
【００１２】
実施形態の特徴と考えられる新規の機能は、添付の特許請求の範囲に明記される。しかしながら、実施形態と、好ましい使用モードと、さらにはその目的と特徴は、添付図面を参照して本発明の一実施形態の以下の詳細な説明を読むことにより最もよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態による着氷シミュレーション環境のブロック図である。
【図２】一実施形態によるコントローラによって制御される特性のブロック図である。
【図３】一実施形態によるノズルシステムのブロック図である。
【図４】一実施形態による着氷シミュレーションシステムのインフラストラクチャーのブロック図である。
【図５】一実施形態による着氷シミュレーションシステムを示す図である。
【図６】一実施形態によるスプレーバーバランス調整システムを示す図である。
【図７】一実施形態による着氷状態をシミュレートするプロセスのフロー図を示したものである。
【図８】一実施形態による着氷シミュレーションシステムを較正するプロセスのフロー図を示したものである。
【図９】一実施形態によるデータ処理システムを示す図である。
【図１０】一実施形態による航空機の製造及び保守方法を示す図である。
【図１１】一実施形態を実行しうる航空機の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施形態は、一又は複数の異なる検討事項を認識し、且つ考慮している。例えば、実施形態は、着氷状態をシミュレートする現在利用可能なシステムでは、過冷却された大粒の滴の着氷状態をシミュレートすることができないことを認識し、考慮している。具体的には、実施形態は、この種の着氷状態をシミュレートするには、２つのサイズ範囲を有する水滴を生成することを伴うことを認識し考慮している。これらの範囲は、水滴のサイズの２つの異なる分布である。この種の分布は、過冷却された大粒の滴の二峰性の分布の形であってよい。
【００１５】
例えば、実施形態は、着氷状態をシミュレートするのに使われる現在利用可能な風洞では、過冷却された大粒の滴の着氷状態に対して２つのサイズ範囲を有する水滴を生成することができないことを認識し考慮している。
【００１６】
したがって、一又は複数の実施形態により、着氷状態をシミュレートする方法及び装置が提供される。一実施形態では、着氷シミュレーションシステムは風洞、ノズルシステム、及びコントローラを含む。ノズルシステムは、風洞内で水滴をスプレーするように構成されている。コントローラは、ノズルシステムが所望の種類の着氷状態に対して異なるサイズを有する水滴をスプレーするように、ノズルシステムの水の任意の数の特性を制御するように構成されている。
【００１７】
ここで図面を参照する。特に図１は、一実施形態による着氷シミュレーション環境のブロック図を示すものである。この実施例では、着氷シミュレーション環境１００を使用して着氷状態１０２の種類をシミュレートする。
【００１８】
具体的には、テスト対象物１０３に対して複数の種類の着氷状態１０２がシミュレートされる。テスト対象物１０３は例えば、構造体１０４、プラットフォーム１０６、又はこれら両方である。構造体１０４はプラットフォーム１０６の構造体である。プラットフォーム１０６が航空機１０８の形態である時、構造体１０４は航空機１０８の構造体である。例えば、構造体１０４は翼、水平安定板、垂直安定板、エンジン、着陸装置システム、胴体、フラップ、航空機のフロントガラス、又はその他何らかの適切な構造体である。
【００１９】
一実施形態では、着氷シミュレーションシステム１１０を使用して、テスト対象物１０３に対して一又は複数の種類の着氷状態１０２のうちの所望の種類の着氷状態１１１がシミュレートされる。所望の種類の着氷状態１１１は、テスト対象物１０３に対してテストすることが望ましい種類の着氷状態である。
【００２０】
具体的には、着氷シミュレーションシステム１１０を使用して、所望の種類の着氷状態１１１を第１の種類の着氷状態１１２、第２の種類の着氷状態１１４、又はこれら両方としてシミュレートされる。
【００２１】
これらの実施例では、着氷状態１０２の種類のうち第１の種類の着氷状態１１２と第２の種類の着氷状態１１４は、滴のサイズに基づいて互に異なる。滴のサイズは、平均体積直径に基づいて異なる。さらに具体的には、滴のサイズはサイズ範囲に基づいて異なっている。つまり、第１の種類の着氷状態１１２は一つのサイズ範囲を有し、第２の種類の着氷状態１１４は別のサイズ範囲を有する。範囲内のサイズ分布も、異なる種類の着氷状態を定義するのに使用される。
【００２２】
これらの実施例では、第１の種類の着氷状態１１２は、滴のサイズが直径約０．００４６５〜０．１１１ｍｍである時に存在する。これらのサイズの滴は、標準の滴と呼ばれる。
【００２３】
第２の種類の着氷状態１１４は、滴のサイズが約０．１１１ｍｍを超える直径を有する滴を含む時に存在しうる。約０．１１１ｍｍよりも大きいサイズを有する滴は大粒の滴と呼ばれ、特に、上述した高度、温度、及び液体水含有量の状態では過冷却された大粒の滴と呼ばれる。例えば、滴は約０．１１２〜２．２ｍｍの範囲の直径を有する。加えて、第２の種類の着氷状態１１４は、約０．１１１ｍｍを超える滴が存在する時に、約０．１１１ｍｍ以下の滴が含まれる。つまり、第２の種類の着氷状態１１４は、標準の水滴と大粒の水滴の両方を含む。
【００２４】
望ましい種類の着氷状態１１１をシミュレートするには、着氷状態の種類を特徴づけるために滴の液体水含有量も使用される。例えば、第１の種類の着氷状態１１２は、約０．０４〜２．８g／ｍ３の範囲の液体水含有量を有する。言い換えれば、第２の種類の着氷状態１１４は、約０．１９〜０．４４g／ｍ３の範囲の液体水含有量を有する。
【００２５】
実施例において、着氷シミュレーションシステム１１０はソフトウェアも含む物理的なシステムである。着氷シミュレーションシステム１１０は、風洞１１６、空気駆動システム１１８、冷却システム１２０、ノズルシステム１２２、センサシステム１２３、水源１２４、空気源１２６、インフラストラクチャー１２７、コントローラ１２８、及び他の適切な構成要素を含む。
【００２６】
図示したように、空気駆動システム１１８により、空気１２９が風洞１１６内部に流される。冷却システム１２０により、風洞１１６内の空気１２９の温度が冷やされる。
【００２７】
インフラストラクチャー１２７は、水１３０と空気１３４をノズルシステム１２２まで運ぶ構成要素を含む。具体的には、インフラストラクチャー１２７により水源１２４と空気源１２６がノズルシステム１２２に接続される。さらに、インフラストラクチャー１２７は冷却システム１２０にも接続される。冷却システム１２０への接続を使用して水１３０、空気１３４、又はこれらの両方が冷却される。さらに、インフラストラクチャー１２７は冷却システム１２０にも接続される。冷却システム１２０への接続を使用して水１３０、空気１３４、又はこれらの両方が冷却される。
【００２８】
ノズルシステム１２２は、インフラストラクチャー１２７を介して水の供給源１２４から水１３０を受け入れて、水１３０の滴１３２を生成する。つまり、水１３０の滴１３２は、ノズルシステム１２２を通って流れる水１３０から生成される。
【００２９】
いくつかの実施例では、インフラストラクチャー１２７を介して受け入れた空気１３４を、水１３０がノズルシステム１２２を通って流れている時に水１３０に導入して水１３０の滴１３２が形成される。これらの実施例では、空気源１２６からも空気１３４がインフラストラクチャー１２７を介してノズルシステム１２２に送られる。ノズルシステム１２２内で、空気１３４は水１３０と混ざってノズルシステム１２２によってスプレーされる水１３０の滴１３２が形成される。
【００３０】
これらの実施例では、ノズルシステム１２２によって生成された水１３０の滴１３２は、第１の種類の着氷状態１１２、第２の種類の着氷状態１１４、又はこれら両方をシミュレートするための特性１３６を有する。これらの実施例では、水１３０の滴１３２の特性１３６は例えば非限定的に、サイズ、水の含有量、温度、及び他の適切な特性を含む。
【００３１】
センサシステム１２３は、水１３０の滴１３２の一又は複数の特性１３６についてのデータを生成するように構成されている。つまり、センサシステム１２３は、風洞１１６内でノズルシステム１２２によって生成される水１３０の滴１３２の特性１３６を特定する。
【００３２】
コントローラ１２８は、第１の種類の着氷状態１１２、第２の種類の着氷状態１１４のうちの少なくとも一つ、又はこれら両方をシミュレートするために水１３０の特性１４０を制御するように構成されている。
【００３３】
コントローラ１２８は、センサシステム１２３からのデータを使用して、水１３０の特性１４０のうちの任意の数の特性の値を調節して、複数の種類の着氷状態１０２のうちの所望の種類の着氷状態１１１を得る。つまり、センサシステム１２３は、コントローラ１２８に水１３０の滴１３２についてのフィードバックを提供する。水１３０の滴１３２の特性１３６の値が所望の種類の着氷状態１１１に対する所望の値でない場合に、センサシステム１２３から受信したデータを使用して水１３０の特性１４０を調節することができる。
【００３４】
コントローラ１２８による水１３０の特性１４０の調節は、テスト中の異なる時点で行うことができる。例えば、所望の種類の着氷状態１１１をテストするために、風洞１１６の中にテスト対象物１０３を配置する前に、調節を行うことができる。追加的に、これらの調節は、テスト対象物１０３に対し所望の種類の着氷状態１１１のシミュレーションを実施している間に行うことができる。つまり、テスト中に調節を動的に行って、所望の種類の着氷状態１１１を維持することができる。
【００３５】
この実施例では、コントローラ１２８はハードウェア、ソフトウェア、又はこれら両方からなる。例えば、コントローラ１２８はコンピュータシステムである。コンピュータシステムは一又は複数のコンピュータを含む。コンピュータシステム内に複数のコンピュータが存在する場合、これらのコンピュータはネットワークを介して相互に連通している。他の実施例では、コントローラ１２８は、複数の種類の着氷状態１０２をシミュレートするための作業を行うように構成された回路を有するハードウェアを使用して実行される。
【００３６】
実施例では、ハードウェアは回路システム、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス、又は任意の数の作業を実施するように構成された他の好適な形式のハードウェアであってもよい。プログラマブル論理デバイスにより、デバイスは任意の数の作業を実施するように構成されている。このデバイスはその後再構成する、又は任意の数の作業を実施するために永続的に構成することができる。プログラマブル論理デバイスの例としては、たとえば、プログラマブル論理アレイ、プログラマブルアレイ論理、フィールドプログラマブル論理アレイ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、及び他の適するハードウェアデバイスが含まれる。加えて、このプロセスは無機構成要素と一体化した有機構成要素において実行することが可能である、及び／又は全体的に人間以外の有機構成要素からなるものであってよい。
【００３７】
図示したように、テスト対象物１０３を風洞１１６内のテストエリア１４２に配置して、水１３０の滴１３２と接触させる。水１３０の特性１４０を調節することによって、水１３０の滴１３２を特性１３６により生成して所望の種類の着氷状態１１１をシミュレートする。
【００３８】
所望の種類の着氷状態１１１のこのシミュレーションを使用して、テスト対象物１０３がどのように機能するかを判断することができる。例えば、テスト対象物１０３は、着氷状態を検出するように構成されたセンサを有するエーロフォイルである。所望の種類の着氷状態１１１をシミュレートすることによって、センサが所望の種類の着氷状態１１１を検出することができるか否かを判断することができる。これらの実施例では、所望の種類の着氷状態１１１は過冷却された大粒の滴の着氷状態である。
【００３９】
ここで、図２を参照する。図２は、一実施形態によるコントローラによって制御された特性のブロック図を示している。滴１３２の特性１３６を取得して、図１の複数の種類の着氷状態１０２の所望の種類の着氷状態１１１をシミュレートするために、コントローラ１２８によって制御される水１３０の特性１４０の例をこの実施例で示す。
【００４０】
これらの実施例では、特性１４０は、水圧２０２、気圧２０４、気流２０６、温度２０８、及び他の好適な特性のうちの少なくとも一つを含む。コントローラ１２８によって制御される特性１４０は、一又は複数の特性１４０から選択される。
【００４１】
水圧２０２は、図１のノズルシステム１２２の水１３０の圧力である。気圧２０４は、ノズルシステム１２２に導入される空気１３４の圧力である。気流２０６は、風洞１１６内で空気が移動する速さである。温度２０８は、ノズルシステム１２２の水１３０の温度である。温度２０８は、ノズルシステム１２２から水１３０を滴１３２としてスプレーする前に、水１３０の氷点近く又は氷点よりも低くなるように選択される。温度２０８は、ノズルシステム１２２のノズルの中で水１３０が凍らないように選択される。
【００４２】
これらの実施例では、特性１４０の水圧２０２、気圧２０４、気流２０６のうちの少なくとも一つの値は、所望の種類の着氷状態１１１に対して望ましい滴１３２の特性１３６が得られるように選択される。これらの特性は、例えば非限定的に、サイズ、水の含有量、温度、及び複数の種類の着氷状態１０２のうちの所望の種類の着氷状態１１１を発生させるような水１３０の滴１３２の他の適切な特性のうちの少なくとも一つを含む。
【００４３】
特性１４０の値は、複数の種類の着氷状態１０２の特定の種類の着氷状態によって変化する。つまり、第１の種類の着氷状態１１２に対して選択される特性１４０の値は、第２の種類の着氷状態１１４に対して選択される特性１４０の値とは異なっている。
【００４４】
例えば、気圧２０４は約１０〜６０ｐｓｉであり、水圧２０２は約２０〜２４０ｐｓｉである。この気圧２０４と水圧２０２の組み合わせにより、最大約０．０５０ミリメートルのサイズを有する水滴ができる。水滴のサイズは、水圧を気圧に対して変化させることによって大きくなる。
【００４５】
例えば、気圧２０４を水圧２０２に対する大きさによって変化させることができる。例えば、水圧２０２は約８０ｐｓｉであり、気圧２０４は約８ｐｓｉである。この設定で、水滴は約０．５００ｍｍとなる。
【００４６】
ある実施例では、気圧２０４は約１０〜６０ｐｓｉである。水圧２０２は約１０〜２４０ｐｓｉである。当然ながら、水圧２０２と気圧２０４の値は、使用されるノズルの種類によって変化する。
【００４７】
ここで図３を参照する。図３は、一実施形態によるノズルシステムのブロック図である。この図にノズルシステム１２２の構成要素の例を示す。
【００４８】
図示したように、ノズルシステム１２２は複数の群のノズル３００と支持構造３０１からなる。これらの実施例では、複数群のノズル３００のうちの一群のノズルは一又は複数のノズルを含む。さらに、複数群のノズル３００のうちの一群のノズルは、複数群のノズル３００のうちの別の群のノズルとは異なる数のノズルを有する。
【００４９】
支持構造３０１は、複数群のノズル３００と関連づけられるように構成される。一の構成要素が別の構成要素と「関連付けられる」ときに、これらの図示される例においては、関連は物理的な関連である。例えば、第１の構成要素、複数群のノズル３００のうちの一群のノズル３０４は、第２の構成要素に固定されることにより、第２の構成要素に接着されることにより、第２の構成要素に取り付けられることにより、第２の構成要素に溶接されることにより、第２の構成要素に留められることにより、及び／またはその他何らかの好適な方法で第２の構成要素に接続されることにより、第２の構成要素、支持構造３０１のうちの支持構造３０６に関連すると考えられる。第１構成要素はまた、第３構成要素を使用して、第２構成要素に接続されることがある。第１の構成要素は、第２の構成要素の一部及び／又は延長として形成されることにより、第２の構成要素と関連すると考えることもできる。さらに、関連づけは一時的な関連付けであってもよく、この場合、第１の構成要素を第２の構成要素から取り外すことができ、逆に第２の構成要素を第１の構成要素から取り外すことができる。
【００５０】
支持構造３０１はまた、水を受け入れて、複数群のノズル３００へ水を送るように構成することもできる。これらの実施例では、支持構造３０１は、ライン、バルブ、又は支持構造３０１内部の水の流れを制御するのに使用される他の構成要素を含む。ある実施例では、支持構造３０１はまた、支持構造３０１の中を流れる水についてのデータを生成するのに使用するセンサも含む。
【００５１】
図示したように、複数群のノズル３００と支持構造３０１との関連性により、複数のスプレーバー３０２が形成される。複数群のノズル３００の各群のノズルは、支持構造３０１のうちの一つの支持構造と関連付けされる。例えば、一群のノズル３０４と支持構造３０６との関連性によりスプレーバー３０８が形成される。
【００５２】
これらの実施例では、図２の特性１４０は、異なる粒度で制御される。例えば、複数群のノズル３００の各群のノズルは、他の群のノズルと比較して特性１４０の値が異なる。
【００５３】
さらに別の実施例では、一群のノズル３０４に一よりも多い数のノズルがある場合、特性１４０の値はその群のノズル３０４の各ノズルについて個々に制御される。つまり、複数群のノズル３００のうちの一群のノズルは、複数群のノズル３００のうちの別の群のノズルと比較して、２つの群のノズルの特性１４０を制御することによって異なるサイズ、又はサイズ範囲の図１の水１３０の滴１３２をスプレーすることができる。このように、水１３０の滴１３２のサイズは複数群のノズル３００を使用して実現し、図１の複数の種類の着氷状態１０２の中の所望の種類の着氷状態を得ることができる。
【００５４】
ここで図４に注目する。図４は、一実施形態による着氷シミュレーションシステムのインフラストラクチャーのブロック図である。この実施例では、ライン４００、バルブ４０２、及びセンサ４０３を含むインフラストラクチャー１２７に含まれるいくつかの構成要素の例を示す。ライン４００は、例えば柔軟ライン４０４及び剛性ライン４０６を含む。
【００５５】
これらの実施例では、ライン４００を使用して、水源１２４と空気源１２６が図１のノズルシステム１２２に接続される。さらに、いくつかのライン４００は図１の冷却システム１２０に接続される。
【００５６】
バルブ４０２はライン４００に関連している。バルブ４０２は、ライン４００を通る流体の流れを制御するように動作する。これらの実施例では、これらの流体は図１の水１３０及び空気１３４である。これらの実施例では、バルブ４０２の動作はコントローラ１２８によって制御される。コントローラ１２８は、バルブ４０２を操作して図１の特性１４０の値を選択する。
【００５７】
センサ４０３は、特性１４０の値を検出するように構成される。加えて、センサ４０３はまた、バルブ４０２の位置、ライン４００を通る液体の流れ、及び他の適切なパラメータを検出するようにも構成される。
【００５８】
図示したように、センサ４０３はライン４００とバルブ４０２に関連している。さらに、センサ４０３はノズルシステム１２２にも関連している。
【００５９】
センサ４０３はコントローラ１２８に送られたデータ４０８を生成する。コントローラ１２８は、バルブ４０２を操作して特性１４０の値を調節する。
【００６０】
図１の着氷シミュレーション環境１００の図及び図１〜４に描かれている着氷シミュレーション環境１００の種々の構成要素は、実例となる実施形態が実行される様態に対して物理的又は構造的な制限を意味するものではない。図示した構成要素に加えて又は代えて、他の構成要素を使用することができる。幾つかの構成要素は不必要な場合がある。またブロックは、幾つかの機能的な構成要素を示すために提示されている。実施形態において実行される場合、一又は複数のこれらのブロックは結合、分割、又は異なるブロックに結合及び分割される。
【００６１】
いくつかの実施例では、テスト対象物１０３に加えて一又は複数のテスト対象物を、着氷シミュレーションシステム１１０を使用して所望の種類の着氷状態１１１のシミュレーション実行中に、テストエリア１４２に配置することが可能である。また、テスト対象物１０３は、航空機、又は航空機の対象物、又は航空機の一部である対象物以外の形態であってよい。例えば、テスト対象物１０３は、自動車のフロントガラス、自動車、船、ボンネット、船のデッキ、及び他の好適なテスト対象物のうちの一つから選択される。
【００６２】
さらに別の実施例では、バルブ４０２、センサ４０３、又はこれら両方がコントローラ１２８のパーツとみなされる。さらに別の実施例では、複数の種類の着氷状態１０２のうちの第１の種類の着氷状態１１２と第２の種類の着氷状態１１４に加えて又は代えて追加の種類の着氷状態が存在する。例えば、いくつかの種類の着氷状態では、三以上の水１３０の滴１３２のサイズ範囲が存在する。  
【００６３】
ここで図５を参照する。図５は、実施形態による着氷シミュレーションシステムの図である。この実施例では、着氷シミュレーションシステム５００は、図１のブロック図の形式で示した着氷シミュレーションシステム１１０の物理的実行形態の一例である。
【００６４】
この実施例では、着氷シミュレーションシステム５００の上面図が示されている。図示したように、着氷シミュレーションシステム５００は、風洞５０２、空気駆動システム５０４、ノズルシステム５０６、冷却システム５０８、及びコントローラ５１０を含む。
【００６５】
この実施例では、風洞５０２は案内羽根５１２、案内羽根５１４、案内羽根５１６、及び案内羽根５１８を有する。これらの案内羽根により、空気駆動システム５０４によって発生した気流５２０の、風洞５０２内部の曲がり角又は曲線での流れが導かれる。
【００６６】
図示したように、気流５２０は空気駆動システム５０４によって発生する。この実施例では、空気駆動システム５０４はファンシステム５２２を含む。この実施例では、ノズルシステム５０６はスプレーバー５２４を含む。
【００６７】
これらの実施例では、スプレーバー５２４は風洞５０２内部に水滴５２６をスプレーするように構成されている。水滴５２６は、気流５２０によって風洞５０２内のテスト区域５２８の中を運ばれる。
【００６８】
これらの実施例では、気流５２０は冷却システム５０８を使用して冷却される。図示したように、冷却システム５０８は、冷凍システム５３０及び熱交換器５３２を含む。冷凍システム５３０及び熱交換器５３２は、熱交換器５３２のそば又は中を通る気流５２０内の空気を冷却するように動作する。
【００６９】
この実施例では、センサシステム５０９はレーザーセンサシステム５３４の形態である。レーザーセンサシステム５３４は、ノズルシステム５０６のスプレーバー５２４によって水滴５２６が生成される風洞５０２の中にレーザー光線５３６を送る。レーザーセンサシステム５３４は、水滴５２６のサイズについてのデータをコントロール室５３８のコントローラ５１０へ送る。
【００７０】
所望のサイズの水滴５２６を得て所望の種類の着氷状態をシミュレートするために、コントローラ５１０はセンサシステム５０９のレーザーセンサシステム５３４からのフィードバックを使用して、ノズルシステム５０６のスプレーバー５２４を介して送られた水の特性を調節する。
【００７１】
これらの実施例では、所望の着氷状態の水滴５２６は２つのサイズ範囲を有する。具体的には、所望の着氷状態は過冷却された大粒の滴の着氷状態である。これらの実施例では、水滴５２６は標準の滴のサイズと、過冷却された大粒の滴のサイズを含む。
【００７２】
次に図６に注目する。図６は、一実施形態によるスプレーバーバランス調整システムを示す図である。図示したように、スプレーバーバランス調整システム６００は、図１の着氷シミュレーションシステム１１０内部の任意の数の種々の場所で実行される。例えば、スプレーバーバランス調整システム６００は、インフラストラクチャー１２７、ノズルシステム１２２の一部として、又は図１の２つを組み合わせて実行可能である。
【００７３】
この実施例では、スプレーバーバランス調整システム６００を使用して、より迅速に所望のサイズ及び温度の水滴６０４を生成して所望の種類の着氷状態に対して所望の着氷雲を形成することが可能になるように、スプレーバー６０２を制御する。
【００７４】
上述したように、滴のサイズは水滴の平均体積直径及び／又は水滴の液体水含有量によって画定される。これらのパラメータは、スプレーバー６０２の気圧の関数、及びスプレーバー６０２の気圧の変化の関数、また風洞内の水滴の速度の関数である。
【００７５】
この実施例では、スプレーバー６０２は支持構造６０５とノズル６０６からなる。この実施例では、ノズル６０６はノズル６０８、ノズル６１０、ノズル６１２、及びノズル６１４を含む。支持構造６０５は送水ライン６１８と送気ライン６２０を含む。送水ライン６１８は水をノズル６０６に供給し、送気ライン６２０は空気をノズル６０６に供給する。
【００７６】
これらの実施例では、支持構造６０５のバルブ６２２により、ノズル６０６を通過する水が制御される。図示したように、バルブ６２２はバルブ６２４、バルブ６２６、バルブ６２８、及びバルブ６３０を含む。これらのバルブはそれぞれノズル６０８、ノズル６１０、ノズル６１２、及びノズル６１４に関連づけられている。
【００７７】
これらの実施例では、スプレーバー６０２の支持構造６０５は注水口６３２及び返流水排出口６３４を有する。加えて、支持構造６０５は空気の取入口６３６を有する。注水口６３２はライン６４０によって水源６３８に接続される。返流水排出口６３４はライン６４４によって返流水６４２に接続される。空気取入口６３６はライン６４８によって空気源６４６に接続される。ニードルバルブ６５０及びバイパスバルブ６５２はライン６４４に関連づけられている。空気バルブ６５４はライン６４８に関連づけられている。圧力バルブ６５６はライン６４０に関連づけられている。
【００７８】
この実施例では、スプレーバー６０２はスプレーモード及びバイパスモードで動作する。バイパスモードでは、スプレーバー６０２は水滴６０４をスプレーしない。このモードでは、バルブ６２２は閉鎖され、バイパスバルブ６５２は解放されている。このように、水源６３８から流れる水は、スプレーバー６０２の支持構造６０５の送水ライン６１８を通って流れる。この水は返流水排出口６３４において、またライン６４４を通ってスプレーバー６０２から返流水６４２まで流出している。
【００７９】
バイパスモードにある時は、圧力バルブ６５６は所望の種類の着氷状態の所望の圧力レベルにおいて水を供給するように調節される。これにより、スプレーモードに切り替える前に所望の圧力が得られる。
【００８０】
スプレーバー６０２がスプレーモードに設定されると、バルブ６２２が解放され、バイパスバルブ６５２が閉鎖される。スプレーモードでは、水滴６０４はスプレーバー６０２からノズル６０６を通ってスプレーされる。これらの実施例では、水滴６０４により着氷雲が形成される。水滴６０４は所望の着氷状態をシミュレートする特性を有する。
【００８１】
スプレーモードでは、バルブ６２２が解放されて、ノズル６０６からの水滴６０４のスプレーが可能になる。加えて、空気バルブ６５４と圧力バルブ６５６も解放される。バイパスバルブ６５２は閉鎖される。
【００８２】
空気バルブ６５４が解放されると、空気が空気源６４６からライン６４８を介し空気取入口６３６を通って送気ライン６２０に流れ込み、ノズル６０６に到達する。加えて、水は水源６３８からライン６４０を通って注水口６３２に流れ込み、ノズル６０６に到達する。
【００８３】
これらの実施例では、このバルブの動作により、ノズル６０６まで流れる水の圧力が変化する。ニードルバルブ６５０はバイパスバルブ６５２の下流に位置し、バイパスモードからスプレーモードへの変更中に水流をバランス調整するように構成されている。これにより、水滴６０４のスプレー実施に作用して所望の着氷状態のシミュレーションに影響を与えないように、水圧の全ての変化が縮小される。つまり、この構成によって、水滴６０４の特性が所望の着氷状態の所望の特性に、より迅速に到達する。
【００８４】
図５〜６に示す種々の構成要素を、図１〜４の構成要素と組み合わせるか、図１〜４の構成要素に使用するか、又はそれら２つの場合を組み合わせることができる。加えて、図５〜６の構成要素の一部は、図１〜４のブロック図に示す構成要素をどのようにして物理的構造として実施できるかの実施例である。
【００８５】
ここで、図７を参照する。図７は一実施形態による着氷状態をシミュレートするプロセスのフロー図を示す。図７に示すプロセスは、図１の着氷シミュレーション環境１００で実施することができる。具体的には、このプロセスは、着氷シミュレーションシステム１１０において実行される。
【００８６】
このプロセスは、所望の種類の着氷状態を特定することによって開始する（作業７００）。このプロセスは、所望の種類の着氷状態に対する、ノズルシステムに送られる水の任意の数の特性を特定する（作業７０２）。
【００８７】
次に、テスト対象物が風洞に設置される（作業７０４）。ノズルシステムに送られる水の任意の数の特性が制御される（作業７０６）。これらの実施例では、水滴がその種類の着氷状態に関連するサイズを有するように任意の数の特性が制御される。つまり、水滴がシミュレートする着氷状態の種類を特徴づけるサイズを有するように特性の値が選択される。
【００８８】
例えば、過冷却された大粒の滴の着氷状態では、水滴は上述したように標準の滴と大粒の滴を含む。さらに、水は、水滴が風洞内を移動する時に到達できる所望の温度も有する。
【００８９】
次に、水滴が風洞内のノズルシステムからスプレーされ（作業７０８）、その後プロセスは終了する。ノズルシステムによってスプレーされた水滴は、所望の種類の着氷状態に対応する異なるサイズを有する。これら種々のサイズは、着氷状態の種類によって種々の範囲であってよい。
【００９０】
このように、風洞内の着氷状態のシミュレーションにより、テスト対象物が所望の着氷状態においてどのように動作するかを確認するために、テスト対象物をテストすることが可能になる。例えば、着氷状態を検出するセンサシステムは、航空機にセンサを設置して所望の着氷状態の天気の中で航空機を飛行させずにこのプロセスを使用してテストされる。
【００９１】
次に図８を参照する。図８は、一実施形態による着氷シミュレーションシステムを較正するプロセスのフロー図である。このプロセスは、着氷シミュレーションシステム１１０を設定して、図１の所望の種類の着氷状態１１１の所望のサイズの水１３０の滴１３２を発生させるのに使用される。
【００９２】
このプロセスは、処理すべき複数群のノズルを特定することによって開始する（作業８００）。次にプロセスは、複数群のノズルから処理すべき一群のノズルを選択する（作業８０２）。
【００９３】
このプロセスは、その群のノズルによってスプレーされる滴の所望のサイズを特定する（作業８０４）。次に、このプロセスは、その群のノズルを通して送られる水の一又は複数の特性の値を特定する（作業８０６）。その群のノズルのこれらの値に合うように、水の特性を制御する（作業８０８）。次にその値を使用してその群のノズルから水滴をスプレーする（作業８１０）。
【００９４】
次に、水滴のサイズを特定する（作業８１２）。水滴のサイズは、図１のセンサシステム１２３等のセンサシステムを使用して特定する。水滴のサイズが所望のサイズと合っているか否かを判断する（作業８１４）。特定された水滴のサイズが所望のサイズと同じ場合、所望のサイズに合っている。これらの実施例では、幾つかの場合、水滴のサイズが所望のサイズの範囲内であれば、所望のサイズに合っているといえる。
【００９５】
水滴のサイズが所望のサイズと合わない場合、所望のサイズに到達するのに必要な特性の値の調節を特定する（作業８１６）。このプロセスは次に作業８０８に戻る。
【００９６】
再び作業８１４に戻り、水滴が所望のサイズと合っている場合、追加の未処理の群のノズルが複数群のノズルに存在するか否かを判断する（作業８１８）。追加の未処理の群のノズルが存在する場合には、プロセスは作業８０２に戻る。そうでない場合、プロセスは終了する。
【００９７】
このプロセスは所望の種類の着氷状態をシミュレートする前に複数群のノズルを較正するために使用するが、このプロセスは他の時点においても使用可能である。例えば、このプロセスは所望の種類の着氷状態をシミュレートしている間にも使用可能である。このプロセスは、着氷シミュレーション環境において他のパラメータが変化したとしても、所望の種類の着氷状態を維持できるように水滴がスプレーされるように調節するために使用される。
【００９８】
図示した異なる実施形態でのフロー図及びブロック図は、実施形態において実行可能な装置及び方法の構造、機能、及び作業を示している。その際、フロー図又はブロック図の各ブロックは、作業又はステップのモジュール、セグメント、機能及び／又は部分を表わしている。例えば、一又は複数のブロックは、ハードウェア内のプログラムコードとして、又はプログラムコードとハードウェアの組合せとして実施可能である。ハードウェアにおいて実施されるとき、ハードウェアは、例えば、フロー図又はブロック図の一又は複数の工程を実施するように製造又は構成された集積回路の形態をとることができる。
【００９９】
例示的な一実施形態の幾つかの代替的な実装態様では、ブロックに記載された１つ又は複数の機能は、図中に記載の順序を逸脱して現れることがある。例えば、場合によっては、連続して示されている二つのブロックがほぼ同時に実行されること、又は時には含まれる機能によってはブロックが逆順に実施されることもありうる。また、フロー図又はブロック図に描かれているブロックに加えて他のブロックが追加されることもありうる。
【０１００】
次に図９に注目する。図９は、一実施形態によるデータ処理システムを示す図である。データ処理システム９００を使用して図１のコントローラ１２８が実行される。この実施例では、データ処理システム９００は通信フレームワーク９０２を含み、これによりプロセッサユニット９０４、メモリ９０６、固定記憶域９０８、通信ユニット９１０、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット９１２、及びディスプレイ９１４の間の通信が行われる。この実施例において通信フレームワーク９０２はバスシステムの形態である。
【０１０１】
プロセッサユニット９０４は、メモリ９０６に読み込まれうるソフトウェアに対する命令を実行するように働く。プロセッサユニット９０４は、特定の実行形態に応じて、任意の数のプロセッサ、マルチプロセッサコア、又は他の形式のプロセッサであってもよい。
【０１０２】
メモリ９０６及び固定記憶域９０８は、記憶装置９１６の例である。記憶デバイスは、例えば、限定しないが、データ、機能的な形態のプログラムコード、及び／又は他の好適な情報などの情報を、一時的に及び／又は永続的に保存することができる任意の個数のハードウェアである。記憶デバイス９１６は、これらの実施例ではコンピュータで読取可能な記憶デバイスと呼ばれることもある。これらの実施例では、メモリ９０６は例えば、ランダムアクセスメモリ又は他の何らかの適切な揮発性又は不揮発性の記憶デバイスであってもよい。固定記憶域９０８は具体的な実装に応じて様々な形態をとりうる。
【０１０３】
例えば、固定記憶域９０８は、一又は複数の構成要素又はデバイスを含みうる。例えば、固定記憶域９０８は、ハードドライブ、フラッシュメモリ、書換え型光ディスク、書換え可能磁気テープ、又はそれらの何らかの組み合わせである。固定記憶域９０８によって使用される媒体は着脱式であってもよい。例えば、着脱式ハードドライブは固定記憶域９０８に使用することができる。
【０１０４】
通信ユニット９１０はこれらの例では、他のデータ処理システム又はデバイスとの通信を提供する。これらの実施例では、通信ユニット９１０はネットワークインターフェースカードである。
【０１０５】
入出力ユニット９１２により、データ処理システム９００に接続可能な他のデバイスによるデータの入力及び出力が可能になる。例えば、入出力ユニット９１２は、キーボード、マウス、及び／又は他のなんらかの好適な入力デバイスを介してユーザ入力への接続を提供することができる。さらに、入出力ユニット９１２は出力をプリンタに送ることができる。ディスプレイ９１４はユーザに情報を表示する機構を提供する。
【０１０６】
オペレーティングシステム、アプリケーション、及び／又はプログラムに対する命令は、通信フレームワーク９０２を介してプロセッサユニット９０４と通信する記憶デバイス９１６内に位置付けされる。種々の実施形態のプロセスは、メモリ（例えば、メモリ９０６）に位置付けされる、コンピュータで実行される命令を使用して、プロセッサユニット９０４によって実行される。
【０１０７】
これらの命令は、プログラムコード、コンピュータで使用可能なプログラムコード、又はコンピュータで読取可能なプログラムコードと呼ばれ、プロセッサ装置９０４内のプロセッサによって読取及び実行することができる。異なる実施形態のプログラムコードは、メモリ９０６又は固定記憶域９０８など、異なる物理的な又はコンピュータで読取可能な記憶媒体上に具現化される。
【０１０８】
プログラムコード９１８は、選択的に着脱可能でコンピュータで読取可能な媒体９２０上に機能的な形態で配置され、プロセッサ装置９０４での実行用のデータ処理システム９００に読込み又は転送することができる。これらの実施例では、プログラムコード９１８及びコンピュータで読取可能な媒体９２０により、コンピュータプログラム製品９２２が形成される。１つの実施例では、コンピュータで読取可能な媒体９２０は、コンピュータで読取可能な記憶媒体９２４又はコンピュータで読取可能な信号媒体９２６であってもよい。
【０１０９】
これらの実施例では、コンピュータで読取可能な記憶媒体９２４は、プログラムコード９１８を伝搬又は伝送する媒体よりはむしろプログラムコード９１８を保存するために使用される物理的な又は有形の記憶デバイスである。
【０１１０】
代替的に、プログラムコード９１８はコンピュータで読取可能な信号媒体９２６を用いてデータ処理システム９００に転送可能である。コンピュータで読み取り可能な信号媒体９２６は、例えば、プログラムコード９１８を含む伝播データ信号である。例えば、コンピュータで読取可能な信号媒体９２６は、電磁信号、光信号、及び／又は他の任意の好適な形式の信号である。これらの信号は、無線通信リンク、光ファイバケーブル、同軸ケーブル、有線、及び／又は他の任意の好適な形式の通信リンクなどの通信リンクによって伝送される。
【０１１１】
データ処理システム９００に例示されている種々の構成要素は、アーキテクチャ的に制限するものではなく、種々の実施形態が実行可能である。異なる実施形態は、データ処理システム９００に対して図解されている構成要素に対して追加的及び／又は代替的な構成要素を含むデータ処理システム内で実行される。図９に示す他の構成要素は、実施例とは異なることがある。異なる実施形態は、プログラムコード９１８を実行できる任意のハードウェアデバイス又はシステムを使用して実行することができる。
【０１１２】
本発明の実施形態は、図１０に示す航空機の製造及び保守方法１０００、及び図１１に示す航空機１１００の観点から説明することができる。まず図１０に注目すると、一実施形態による航空機の製造及び保守の方法が示されている。製造前の段階では、航空機の製造及び保守方法１０００は、図１１の航空機１１００の仕様及び設計１００２、並びに材料の調達１００４を含む。
【０１１３】
製造段階では、構成要素及びサブアセンブリの製造１００６と、航空機１１００のシステムインテグレーション１００８とが行われる。その後、航空機１１００を運航１０１２に供するために、認可及び納品１０１０が行われる。顧客により運航１０１２される間に、航空機１１００は、定期的な整備及び保守１０１４（改造、再構成、改修、及びその他の整備又は保守を含みうる）を受ける。
【０１１４】
航空機の製造及び保守方法１０００の各プロセスは、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレータによって実施又は実行されることがある。これらの実施例では、オペレータは顧客であってもよい。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定しないが、任意の数の航空機メーカー、及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであってもよい。
【０１１５】
次に図１１を参照すると、一実施形態を実行可能な航空機が示されている。この実施例では、航空機１１００は、図１０の航空機の製造及び保守方法１０００によって製造されたものであり、複数のシステム１１０４及び内装１１０６を有する機体１１０２を含む。システム１１０４の例は、推進システム１１０８、電気システム１１１０、油圧システム１１１２、及び環境システム１１１４のうちの一又は複数を含む。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例を示したが、自動車産業などの他の産業に異なる実施形態を適用することができる。
【０１１６】
本明細書で具現化した装置及び方法は、図１０の航空機の製造及び保守方法１０００のうちの少なくとも一つの段階で使用可能である。ある実施例では、図１０の構成要素及びサブアセンブリの製造１００６において製造される構成要素又はサブアセンブリは、図１０で航空機１１００の運航中１０１２に製造される構成要素又はサブアセンブリと同様の方法で作製又は製造される。
【０１１７】
また別の実施例では、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせを、図１０の仕様及び設計１００２及びシステムインテグレーション１００８などの製造段階で利用することができる。例えば、着氷シミュレーションシステム１１０を使用して、仕様及び設計１００２の段階で構成要素又は構造体の様々な試作品をテストすることができる。
【０１１８】
一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせを、航空機１１００の運航１０１２、及び／又は整備及び保守１０１４の間に利用することができる。例えば、着氷シミュレーションシステム１１０を使用して、整備及び保守１０１４の段階で航空機１１００に施された改善又は変更をテストすることができる。例えば、着氷状態を検出する新たな又は異なるセンサシステムが航空機１１００に追加された場合、着氷シミュレーションシステム１１０を使用してこれらのセンサが所望したように動作するか否かを判断することができる。任意の数の種々の実施形態の利用により、航空機１１００の組立てを大幅に効率化すること、及び／又はコストを削減することができる。
【０１１９】
したがって、一又は複数の実施形態により、着氷状態をシミュレートする方法及び装置が提供される。着氷状態のシミュレーションを使用して、異なる種類の着氷状態においてテスト対象物が所望したように動作するか否かを判断することができる。例えば、航空機によってどの種類の着氷状態を検出すべきかの要求が変わるため、これらの種類の着氷状態に対するセンサシステムは実施形態を使用して設計及びテストされる。
【０１２０】
例えば、着氷シミュレーションシステム１１０により、異なるサイズを有する水滴を生成する能力が得られる。具体的には、水滴は２つのサイズ範囲を有する。これらの範囲は、過冷却された大粒の滴の着氷状態を表す範囲である。この範囲は着氷シミュレーションシステム１１０内で異なるスプレーバーを制御して異なるサイズの水滴をスプレーすることによって生成される。これにより、スプレーバーは過冷却された大粒の滴の着氷状態に対して２つの所望の滴のサイズ範囲を有する水滴を生成することができる。
【０１２１】
着氷シミュレーションシステム１１０では、所望の着氷状態を再生することにより、着氷状態に関する規制を満たすのに必要な時間を削減することができる。さらに、着氷シミュレーションシステム１１０の使用により、航空機又は着氷検出システムを認定するために必要な時間、労力、及び／又は費用を削減することができる。
【０１２２】
当然ながら、着氷シミュレーションシステム１１０を使用して、実施例で説明した着氷状態以外の着氷状態を生成することができる。例えば、他の着氷状態は三以上の滴のサイズ範囲を含む。
【０１２３】
本文及び図面では、一態様において、着氷シミュレーションシステム１１０が開示されており、このシステムは、風洞１１６、風洞１１６内で水の滴１３２をスプレーするように構成されたノズルシステム１２２、及びノズルシステム１２２が所望の種類の着氷状態１３１に対して異なるサイズを有する水１３０の滴１３２をスプレーするように、ノズルシステム１２２の水１３０の任意の数の特性１４０を制御するように構成されたコントローラ１２８を含む。一変形例では、着氷シミュレーションシステム１１０において、任意の数の特性１４０は水圧２０２、気圧２０４、及び温度２０８のうちの少なくとも一つから選択される。別の変形例では、着氷シミュレーションシステム１１０において、ノズルシステム１２２は複数群のノズル３００を含む。
【０１２４】
また別の変形例では、着氷シミュレーションシステム１１０において、ノズルシステム１２２が所望の種類の着氷状態１３１に対して異なるサイズを有する水１３０の滴１３２をスプレーするように、ノズルシステム１２２の水１３０の任意の数の特性１４０を制御するように構成されたコントローラ１２８は、複数群のノズル３００が所望の種類の着氷状態１１１に対して異なるサイズを有する水１３０の滴１３２をスプレーするように、複数群のノズル３００の各群のノズルの水１３０の水圧２０２、気圧２０４、及び温度２０８のうちの少なくとも一つを選択するように構成されている。さらに別の変形例では、着氷シミュレーションシステム１１０において、複数群のノズルのうちの一群のノズル３００はスプレーバー３０８に関連付けられている。
【０１２５】
ある場合では、着氷シミュレーションシステム１１０はさらに、スプレーバー３０８が所望のサイズの水１３０の滴１３２をスプレーする時間を削減するように構成されたスプレーバーバランス調整システム６００を含む。別の場合において、着氷シミュレーションシステム１１０はさらに、水１３０に対して水圧２０２、気圧２０４、及び温度２０８のうちの少なくとも一つを制御するように構成された複数のバルブ４０２と、複数のバルブ４０２の動作を制御するように構成されたコンピュータシステムを含む。また別の場合において、着氷シミュレーションシステム１１０はさらに、水１３０の滴１３２のサイズを検出するように構成されたセンサシステム１２３を含む。またさらに別の場合には、着氷シミュレーションシステム１１０において、所望の種類の着氷状態１１１は、過冷却された大粒の滴の着氷状態である。
【０１２６】
一例では、着氷シミュレーションシステム１１０において、第２の種類の着氷状態１１１は約０．１１１ｍｍよりも大きい直径を有する水１３０の滴１３２を含む。別の例では、着氷シミュレーションシステム１１０において、所望の種類の着氷状態１１１はさらに、約０．１１１ｍｍ以下の直径を有するさらなる水１３０の滴を含む。また別の例では、着氷シミュレーションシステム１１０において、風洞１１６はテスト対象物１０３を保持するように構成されたテスト区域５２８を含む。またさらに別の例では、着氷シミュレーションシステム１１０において、テスト対象物１０３はエーロフォイル、航空機、エンジン、翼、水平安定板、垂直安定板、着陸装置システム、胴体、フラップ、航空機のフロントガラス、自動車のフロントガラス、自動車、船、エンジンのボンネット、及び船のデッキのうちの一つから選択される。
【０１２７】
一態様では、風洞１１６内で所望の種類の着氷状態１１１をシミュレートする方法が開示されており、この方法は、ノズルシステム１２２に送られる水１３０の任意の数の特性１４０を、水１３０の滴１３２が所望の種類の着氷状態１１１に関連する異なるサイズを有するように制御することと、ノズルシステム１２２によってスプレーされる水１３０の滴１３２が所望の種類の着氷状態１１１の異なるサイズを有するように、風洞１１６のノズルシステム１２２から水１３０の滴１３２をスプレーすることを含む。一変形例では、本方法において、ノズルシステム１２２に送られる水１３０の任意の数の特性１４０を、水１３０の滴１３２が所望の種類の着氷状態１１１に関連する異なるサイズを有するように制御することが、ノズルシステム１２２に送られる水１３０の水圧２０２、気圧２０４、及び温度２０８のうちの少なくとも一つを制御することを含み、任意の数の特性１４０は、水１３０の滴１３２が所望の種類の着氷状態１１１に関連する異なるサイズを有するように制御される。
【０１２８】
別の変形例では、本方法において、ノズルシステム１２２によってスプレーされる水１３０の滴１３２が所望の種類の着氷状態１１１の異なるサイズを有するように、風洞１１６のノズルシステム１２２から水１３０の滴１３２をスプレーすることが、風洞１１６内でノズルシステム１２２の複数群のノズル３００から水１３０の滴１３２をスプレーすることを含み、ノズルシステムからスプレーされた水１３０の滴１３２は所望の種類の着氷状態１１１の異なるサイズを有する。また別の変形例では、本方法において、ノズルシステム１２２に送られる水１３０の任意の数の特性１４０を、水１３０の滴１３２が所望の種類の着氷状態１１１に関連する異なるサイズを有するように制御することが、複数群のノズル３００が所望の種類の着氷状態１１１の異なるサイズを有する水１３０の滴１３２をスプレーするように、複数群のノズル３００の各群のノズル３００の水１３０の水圧２０２、気圧２０４、及び温度２０８のうちの少なくとも一つを選択することを含む。
【０１２９】
また別の変形例では、本方法において、ノズルシステム１２２によってスプレーされる水１３０の滴１３２が所望の種類の着氷状態１１１の異なるサイズを有するように、風洞１１６内でノズルシステム１２２の複数群のノズル３００から水１３０の滴１３２をスプレーすることが、風洞１１６内でノズルシステム１２２の複数群のノズル３００から水１３０の滴１３２をスプレーすることを含み、ノズルシステム１２２によってスプレーされた水１３０の滴１３２は所望の種類の着氷状態１１１の異なるサイズを有し、複数群のノズル３００の一群のノズルはスプレーバーと関連付けられている。またさらに別の変形例では、本方法において、ノズルシステム１２２に送られる水１３０の任意の数の特性１４０を、水１３０の滴１３２が所望の種類の着氷状態１１１に関連する異なるサイズを有するように制御することが、水１３０の滴１３２が過冷却された大粒の滴の着氷状態に関連する異なるサイズを有するように、ノズルシステム１２２に送られる水１３０の任意の数の特性１４０を制御することを含む。ある場合には、本方法はさらに、風洞１１６内のテスト区域５２８にテスト対象物１０３を配置することを含み、テスト対象物１０３は、エーロフォイル、航空機、エンジン、翼、水平安定板、垂直安定板、着陸装置システム、胴体、フラップ、航空機のフロントガラス、自動車のフロントガラス、自動車、船、エンジンのボンネット、及び船のデッキのうちの一つから選択される。
【０１３０】
種々の実施形態の説明は、例示及び説明を目的として提供されているものであり、網羅的な説明であること、又は開示された形態に実施形態を限定することを意図していない。当業者には、多数の修正例及び変形例が明らかであろう。
【０１３１】
航空機に関する実施形態を説明してきたが、実施形態はその他の種類のプラットフォームと、これらのプラットフォームの構造体に適用可能である。たとえば、限定はしないが、他の実施形態は、可動式プラットフォーム、固定プラットフォーム、地上ベースの構造、水上（中）ベースの構造、宇宙ベースの構造、及び／又は幾つかの他の適切なプラットフォーム又はこれらのプラットフォームの構造体に適用可能である。さらに具体的には、異なる実施形態は例えば非限定的に、潜水艦、バス、人員運搬車、タンク、列車、自動車、宇宙船、宇宙ステーション、衛星、水上艦、及び/又はその他何らかの適切なプラットフォームに適用される。
【０１３２】
さらに、異なる実施形態は、他の実施形態とは異なる機構を提供することができる。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最もよく説明するため、及び他の当業者に対し、様々な実施形態の開示内容と、考慮される特定の用途に適した様々な修正との理解を促すために選択及び記述されている。
【符号の説明】
【０１３３】
１００    着氷シミュレーション環境
１０２    複数の種類の着氷状態
１０３    テスト対象物
１０４    構造体
１０６    プラットフォーム
１０８    航空機
１１０    着氷シミュレーションシステム
１１１    所望の種類の着氷状態
１１２    第１の種類の着氷状態
１１４    第２の種類の着氷状態
１１６    風洞
１１８    空気駆動システム
１２０    冷却システム
１２２    ノズルシステム
１２３    センサシステム
１２４    水源
１２６    空気源
１２８    コントローラ
１３０    水
１３２    滴
１３４    空気
１３６    特性
１４０    特性
２０２    水圧
２０４    気圧
２０６    気流
２０８    温度
３００    複数群のノズル
３０１    複数の支持構造体
３０２    複数のスプレーバー
３０４    一つの群のノズル
３０６    支持構造体
３０８    スプレーバー
１２７    インフラストラクチャー
４００    ライン
４０２    バルブ
４０３    センサ
４０４    柔軟ライン
４０６    剛性ライン
４０８    データ
５００    着氷シミュレーションシステム
５０２    風洞
５０４    空気駆動システム
５０６    ノズルシステム
５０８    冷却システム
５０９    センサシステム
５１０    コントローラ
５１２    案内羽根
５１４    案内羽根
５１６    案内羽根
５１８    案内羽根
５２０    気流
５２２    ファンシステム
５２４    スプレーバー
５２６    水滴
５２８    テスト区域
５３０    冷凍システム
５３２    熱交換器
５３４    レーザーセンサシステム
５３６    レーザー光線
５３８    コントロール室
６００    スプレーバーバランス調整システム
６０２    スプレーバー
６０４    水滴
６０５    支持構造
６０６    ノズル
６０８    ノズル
６１０    ノズル
６１２    ノズル
６１４    ノズル
６１８    送水ライン
６２０    送気ライン
６２２    バルブ
６２４    バルブ
６２６    バルブ
６２８    バルブ
６３０    バルブ
６３２    注水口
６３４    返流水排出口
６３６    空気取入口
６３８    水源
６４０    ライン
６４２    水帰路
６４４    ライン
６４６    空気源
６４８    ライン
６５０    ニードルバルブ
６５２    バイパスバルブ
６５４    空気バルブ
６５６    圧力バルブ
９００    データ処理システム
９０４    プロセッサユニット
９０６    メモリ
９０８    永続記憶域
９１０    通信ユニット
９１２    入力／出力ユニット
９１４    ディスプレイ
９１６    記憶デバイス
９１８    プログラムコード
９２０    コンピュータによって読み取り可能な媒体
９２２    コンピュータプログラム製品
９２４    コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体
９２６    コンピュータによって読み取り可能な信号媒体
１０００    航空機の製造及び保守方法
１００２    仕様及び設計
１００４    材料の調達
１００６    構成要素及びサブアセンブリの製造
１００８    システムインテグレーション
１０１０    認可及び納品
１０１２    運航
１０１４    整備及び保守
１１００    航空機
１１０２    機体
１１０４    システム
１１０６    内装
１１０８    推進システム
１１１０    電気システム
１１１２    油圧システム
１１１４    環境システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
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2013190426000002.pdf
2013190426000003.pdf
2013190426000004.pdf