照相吊舱玻璃除雾分析

梁双++刘珍++史素清

摘 要：在航空照相中有很多因素都会对最后的成像质量带来影响，其中照相吊舱玻璃上的结雾会带来相当严重的影响，那么就需要通过多种措施来进行除雾。为此，在文中分析了除雾机理，明确了如何可以进行有效的除雾，并对除雾方法进行了综合分析，在此基础上，找到了适合照相吊舱玻璃的除雾方法，并在此基础上提出了一种除雾系统，接着就除雾效果的计算方法进行了介绍，为除雾效果的评估提供支持，根据综合分析得出结论，以期为照相吊舱除雾提供借鉴。

关键词：吊舱 玻璃 除雾

中图分类号：V243 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）08（c）-0011-02

随着航空技术及电子技术的发展，越来越多的特种吊舱应运而生，譬如电子干扰吊舱、光电吊舱、电子侦察吊舱、加油吊舱等，加装这些吊舱，可以在不需要对飞机进行大的改装的前提下，增加其作战功能或能力。照相吊舱就是这些特种吊舱中的一种，照相吊舱中设置有照相及摄像装置，可透过照相吊舱观察窗玻璃进行拍照或摄像。但是，当玻璃结雾后，就会影响成像效果，严重时，导致任务无法完成。如何对玻璃进行除雾，避免因雾的生成降低玻璃的透明度、引起折射或反射，影响拍照或摄像效果，成为亟需解决的问题。

1 除雾机理

当照相吊舱玻璃内表面温度低于吊舱内空气的露点时，玻璃内表面上的水汽将凝结成水滴状，出现蒙上水汽现象。如果内表面温度继续降低到0 ℃以下，将会出现结霜现象或形成冰层。所有这些都会严重影响玻璃的透明性和表象的正确性，作为预防措施，应对吊舱玻璃进行加温。从玻璃除雾角度出发，影响玻璃内表面结雾的主要因素为：吊舱内空气的湿度和玻璃内表面的温度，吊舱内空气相对湿度越小，玻璃内表面的温度越高，玻璃上结雾的可能性就越小。现代飞机风挡除雾时，一般都采用既能降低座舱的相对湿度，又能升高玻璃内表面温度的保护装置。但是，由于照相吊舱为非气密，采用去湿装置除湿效果并不明显，还增加了系统的复杂程度，只采用加温的方法就可以满足除雾需求。

2 除雾系统

现代飞机上玻璃加温方法大致有电加温和热空气加温两种。电加温是预防玻璃蒙上水汽的好方法，它还可以同时防止玻璃外表面的结冰，其物理机理是将防护的表面加热到超过可能的露点温度。用于玻璃加温的装置，一般用装在玻璃内的细导线网络，或者用镀在玻璃上的透明导电镀层。但无论是导线网加温或导电薄膜加温，均會对成像造成一定影响，所以采用电加温进行除雾不可行。

可采用一种组成简单的照相吊舱玻璃除雾系统，主要由风机、管道、电热器和除雾喷嘴等组成。系统工作时，由风机抽吸吊舱空气，流经电热器加热后，经过喷嘴分配后直接吹拂照相吊舱玻璃，将玻璃内表面加热到超过露点温度，达到除雾目的。采用这种系统，可以在需要除雾时，再打开风机及电热器进行工作，使用方便，而且布局紧凑，占据空间较少。

目前，对于驾驶舱风挡热空气喷射除雾研究较多，图1、图2给出了不同供气参数情况下，风挡内表面温度随时间变化曲线。

从图1、图2可以看出，供气量越大，供气温度越高，则风挡内表面温度也越高。从图中还可以看出供气温度的影响比供气流量的影响更加显著。因此，在设计除雾系统时，在玻璃允许的情况下应尽可能地提高供气温度而不是一味地提高供气流量。对于由风机和电热器组成的除雾系统，在风机压头和流量确定的情况下，可将电热器的功率设计为不同量值的强弱档，以便在满足除雾要求的前提下尽可能节约能量。

3 除雾计算

在给定的条件下，想要了解是否能将雾除净，可通过对比吊舱露点温度及玻璃内表面温度来确定。吊舱含湿量的表达式为：

其中，为吊舱外环境温度，是附面层恢复系数，M为飞行马赫数。

联合（3）、（4）、（5）式，可求得玻璃内表面温度Tsx。求得吊舱露点温度及玻璃内表面温度Tsx后，即可判断玻璃内表面在一定的范围内是否结雾。当Tsx>Td时，玻璃内表面处温度高于吊舱露点温度，此处表面不结雾；当Tsx>Td时，玻璃内表面处温度低于吊舱露点温度，此处表面结雾。

由于供气温度随距喷嘴的距离增加而衰减，所以对于照相吊舱玻璃除雾来说，应以最远端为设计点进行计算，保证整个玻璃上都没有结雾现象。此外，应该注意除雾喷嘴的安装方向，由于射流的卷吸作用，射流有温度、速度衰减。除雾喷嘴应设计成与吊舱玻璃相接触，射流方向与吊舱玻璃平行，以降低射流对喷嘴及吊舱玻璃之间的空气的引射作用。

4 结

通过分析，找到了适合照相吊舱玻璃除雾的合理方法，并提出了一种组成简单的除雾系统。根据相关研究，建议不应单纯加大风机流量，而应将电热器的功率设计为强弱档。提出的除雾计算方法还可对玻璃内表面瞬态温度分布做进一步研究，研究结果将对热气能量的合理利用起到更好的指导作用。

参考文献

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[2] 熊贤鹏，韩凤华.风挡防（除）雾表面瞬态热特性计算[J].北京航空航天大学学报，1997，23（5）：610-614.