本发明属于橡胶摩擦磨损测试，具体涉及一种航空机翼前缘橡胶冰摩擦磨损测试装置及测试方法。
背景技术：
1、航空机翼前缘橡胶是一种专门设计用于保护机翼前缘的材料，其主要作用是在冰冻条件下减少摩擦和磨损。在飞机的日常运营中，橡胶材料主要用于提供耐磨损、防结冰和减阻性能。然而，在极端低温和高湿度条件下，机翼前缘橡胶防结冰效果有限，仍可能出现结冰现象。高速气流的冲击使冰层在橡胶表面产生摩擦力，而快速的温度变化导致冰层反复形成和融化，进一步加剧了橡胶的磨损。结冰后的冰层坚硬且锋利，与橡胶接触时会显著增加摩擦磨损，从而影响航空飞机的安全性和飞行效率。因此，在航空机翼前缘的研发过程中，机翼前缘橡胶的冰摩擦系数是评估航空机翼综合性能的重要指标之一。
2、目前，针对机翼前缘橡胶冰摩擦系数的专门测试设备和方法较为少见。大多数现有的摩擦磨损试验机主要用于常规环境下的材料测试，难以准确模拟飞行过程中机翼前缘所处的极端低温和高湿度环境。因此，现有的测试设备及方法在冰摩擦系数测试方面存在诸多局限，如环境控制不精确、冰块生成和施加条件不一致以及难以捕捉橡胶在动态冰摩擦下的真实行为。为了深入研究和评估机翼前缘橡胶在冰摩擦磨损下的性能，迫切需要开发专门的测试装置和方法，以弥补现有技术的不足。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明提供一种航空机翼前缘橡胶冰摩擦磨损测试装置及测试方法。
2、本发明的目的是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种航空机翼前缘橡胶冰摩擦磨损测试装置，包括低温箱，所述低温箱内壁设置温度传感器、湿度传感器，低温箱外部设置与低温箱连接的制冷机、加湿器，温度传感器、湿度传感器、制冷机、加湿器均与控制单元电连接；所述低温箱内设置加载装置，加载装置的输出端设置传感器，力传感器上叠加设置用于固定样品的压板、夹具，加载装置、力传感器与控制单元电连接；所述低温箱内设置能够在低温箱内水平移动、转动且能够固定冰块的冰模具。
3、进一步的，所述湿度传感器、温度传感器通过耐低温电缆与外部的控制单元连接，耐低温电缆通过低温箱体的密封接口引出；低温箱通过对应的绝缘导管与外部的制冷机、加湿器连接。
4、进一步的，所述加载装置与摩擦定位试验台固定连接，摩擦定位试验台通过螺栓与支撑杆的上部连接，支撑杆通过螺栓连接固定在样品固定台上，样品固定台通过螺栓固定在低温箱内底部的底座上。
5、进一步的，所述加载装置采用以液压缸作为输出装置的液压系统，力传感器的下端通过螺栓与加载装置输出轴的上表面连接、上端与压板连接，力传感器能够精确测量压板上的摩擦阻力，并将摩擦阻力数值传递给控制单元中的数据采集装置，夹具通过螺栓与压板的顶部连接，待测样品设置在压板与夹具之间，夹具中间设置通孔。
6、进一步的，所述夹具通过螺栓和垫片将样品固定在压板上，夹具与样品匹配的面设置防滑垫。
7、进一步的，所述冰模具设置在旋转电动机的转轴上，旋转电动机设置在低温箱内的滑块上；所述滑块为滚珠丝杠结构上的滑块，滚珠丝杠与移动电动机连接，移动电动机固定在低温箱内；低温箱外侧壁上设置旋转控制器、前后移动控制器，并分别与对应的旋转电动机、移动电动机电连接。
8、进一步的，所述冰模具的顶部为固定头，固定头与旋转电动机的转轴连接，固定头的下部滑动设置多个环绕冰模具轴线分布的模具瓣，多个模具瓣合成一个完整的模具，多个模具瓣能够向心或离心同步移动，模具瓣中部围成的内腔形状即为要求的冰块的形状，模具瓣的内腔向上下两端延伸并贯穿模具，模具上部的空腔为中部空腔等比例放大后的形状，模具瓣下部的空腔为中部空腔等比例缩小后的形状；每个模具瓣的底部滑动设置夹爪，固定头内部设置与导管连接且与冰模具内腔连通的通道，输送的冰块经过导管、通道进入冰模具的内腔中。
9、进一步的，所述低温箱外部设置制冰机，制冰机通过导管将制冰机生成的冰块输送至低温箱的内部的并模具，导管壁体内装有加热丝。
10、一种航空机翼前缘橡胶冰摩擦磨损测试方法，包括以下步骤：
11、准备机翼前缘橡胶样品，将其切割成直径为3cm的圆形，并使样品边缘光滑无毛刺，用无水乙醇清洁样品表面；
12、将处理好的橡胶样品夹持在样品固定机构的夹具与压板中，确保样品被固定并且不会在测试过程中移动；
13、将低温箱密封，启动低温控制装置，将低温箱内的温度和湿度调整至预设条件，温度传感器和湿度传感器实时监测箱内环境，将数据反馈至控制单元，自动调整制冷和加湿过程，以保持低温箱内环境的稳定；
14、冰模具上设置具有一致性的冰块，转动、移动冰模具，对冰块进行位置调整，通过加载装置将样品抵在冰块上并施加一定的压力，控制冰块的前后移动，以确保冰块均匀施加于样品表面，使冰块与样品之间能够产生滑动摩擦；
15、加载装置根据预设的测试参数施加压力，力传感器实时记录冰块与样品表面之间的摩擦力，数据传输至数据采集装置进行实时记录和分析；
16、通过数据处理和分析，得到机翼前缘橡胶的冰摩擦磨损特性。
17、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
18、本发明提供的一种航空机翼前缘橡胶冰摩擦磨损测试装置及测试方法，填补现有技术中机翼前缘橡胶冰摩擦测试的空缺，解决现有技术在极端低温和高湿度条件下测试不足的问题。该装置通过构建低温控制装置，能够精确控制低温箱1内的温度和湿度，模拟实际使用环境；通过设计样品固定机构，避免样品移动，确保样品在测试过程中的稳定性、可靠性，并能够提供一定的压力；通过冰块施加装置，生成一致性的冰块并精确施加到样品表面；通过摩擦力测量系统，使得冰块能够精确施加到样片上并实时收集摩擦力数据，实时记录和分析摩擦力数据，确保测试结果的准确性和重复性。各个系统的协调工作能够准确评估航空机翼前缘橡胶在冰下的摩擦磨损特性，获得更加精确和可靠的冰摩擦系数测试结果，为其在实际应用中的设计和优化提供可靠的数据支持，以改进机翼前缘橡胶的设计和性能，为航空机翼前缘橡胶材料在防结冰设计、优化及性能评估中提供坚实的科学依据，帮助提升在极端飞行条件下飞机机翼的耐磨损性和防结冰效果，提高飞行安全性和效率。
19、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
1.一种航空机翼前缘橡胶冰摩擦磨损测试装置，包括低温箱，其特征在于：所述低温箱内壁设置温度传感器、湿度传感器，低温箱外部设置与低温箱连接的制冷机、加湿器，温度传感器、湿度传感器、制冷机、加湿器均与控制单元电连接；所述低温箱内设置加载装置，加载装置的输出端设置传感器，力传感器上叠加设置用于固定样品的压板、夹具，加载装置、力传感器与控制单元电连接；所述低温箱内设置能够在低温箱内水平移动、转动且能够固定冰块的冰模具。
2.根据权利要求1所述的一种航空机翼前缘橡胶冰摩擦磨损测试装置，其特征在于：所述湿度传感器、温度传感器通过耐低温电缆与外部的控制单元连接，耐低温电缆通过低温箱体的密封接口引出；低温箱通过对应的绝缘导管与外部的制冷机、加湿器连接。
3.根据权利要求1所述的一种航空机翼前缘橡胶冰摩擦磨损测试装置，其特征在于：所述加载装置与摩擦定位试验台固定连接，摩擦定位试验台通过螺栓与支撑杆的上部连接，支撑杆通过螺栓连接固定在样品固定台上，样品固定台通过螺栓固定在低温箱内底部的底座上。
4.根据权利要求1所述的一种航空机翼前缘橡胶冰摩擦磨损测试装置，其特征在于：所述加载装置采用以液压缸作为输出装置的液压系统，力传感器的下端通过螺栓与加载装置输出轴的上表面连接、上端与压板连接，力传感器能够精确测量压板上的摩擦阻力，并将摩擦阻力数值传递给控制单元中的数据采集装置，夹具通过螺栓与压板的顶部连接，待测样品设置在压板与夹具之间，夹具中间设置通孔。
5.根据权利要求4所述的一种航空机翼前缘橡胶冰摩擦磨损测试装置，其特征在于：所述夹具通过螺栓和垫片将样品固定在压板上，夹具与样品匹配的面设置防滑垫。
6.根据权利要求1所述的一种航空机翼前缘橡胶冰摩擦磨损测试装置，其特征在于：所述冰模具设置在旋转电动机的转轴上，旋转电动机设置在低温箱内的滑块上；所述滑块为滚珠丝杠结构上的滑块，滚珠丝杠与移动电动机连接，移动电动机固定在低温箱内；低温箱外侧壁上设置旋转控制器、前后移动控制器，并分别与对应的旋转电动机、移动电动机电连接。
7.根据权利要求6所述的一种航空机翼前缘橡胶冰摩擦磨损测试装置，其特征在于：所述冰模具的顶部为固定头，固定头与旋转电动机的转轴连接，固定头的下部滑动设置多个环绕冰模具轴线分布的模具瓣，多个模具瓣合成一个完整的模具，多个模具瓣能够向心或离心同步移动，模具瓣中部围成的内腔形状即为要求的冰块的形状，模具瓣的内腔向上下两端延伸并贯穿模具，模具上部的空腔为中部空腔等比例放大后的形状，模具瓣下部的空腔为中部空腔等比例缩小后的形状；每个模具瓣的底部滑动设置夹爪，固定头内部设置与导管连接且与冰模具内腔连通的通道，输送的冰块经过导管、通道进入冰模具的内腔中。
8.根据权利要求7所述的一种航空机翼前缘橡胶冰摩擦磨损测试装置，其特征在于：所述低温箱外部设置制冰机，制冰机通过导管将制冰机生成的冰块输送至低温箱的内部的并模具，导管壁体内装有加热丝。
9.一种航空机翼前缘橡胶冰摩擦磨损测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
