本发明涉及一种结冰外形测量装置和方法，属于结冰风洞测量。
背景技术：
1、飞机结冰会导致飞机的气动外形发生改变，降低飞机的气动性能和操稳性能，同时结冰脱落会损伤或损毁发动机叶片或下游其他重要部件，严重影响飞行安全。研究飞机结冰外形，是飞机容冰设计和防除冰系统设计的重要前置过程，而结冰风洞试验是获取结冰外形的重要手段。
2、在结冰风洞试验完成后，需要采用冰形测量方法来获取冰形。现有结冰风洞中常用的冰形测量方法是手绘冰形方法和三维扫描方法。手绘冰形方法的主要缺陷是几乎全过程都需要人工参与，难以自动化，且需要使用热刀将模型表面的冰融化，破坏结冰外形，这些缺陷严重降低了采集精度，难以把握冰形细节用于基础研究和精细化设计；三维扫描方法的主要缺陷是需要在冰面上喷涂显影剂来克服冰层的反射和穿透，而结冰外形如存在一些较大的凸起和凹坑，显影剂难以附着，采集效果较差，除此之外，其会受到空间限制，导致小口径风洞采集范围受限，且如需较高的精度仍需人工精细化操作和较长的采集时间，影响工作效率。
3、因此，为了解决现有手绘冰形方法精度低、自动化程度低以及三维扫描方法显影剂难以附着、采集范围受限等问题，需要提供一种结冰外形测量装置和方法。
技术实现思路
1、本发明研发目的是为了解决现有手绘冰形方法精度低、自动化程度低等问题，进而提供了一种结冰外形测量装置和方法。本发明一方面操作简单，可设置为机械自动化操作，无需人员参与，无需开洞测量影响效率；另一方面无需热刀融冰，无需坐标纸和冰形绘制图像识别，可通过传感器和数据处理程序自动反馈结冰外形数据，基本消除了手绘冰形方法的主要误差来源。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。
2、为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
3、技术方案一、一种结冰外形测量装置，包括测量模块主体、探针、辅助定位模块、辅助支撑模块和滑轨；
4、所述滑轨设置在结冰风洞洞壁的内壁上；
5、所述辅助定位模块为u字型，包括u形壁和直壁，辅助定位模块的u形壁外侧朝向风洞进风口，辅助定位模块的直壁通过滑轨与结冰风洞洞壁的顶壁和底壁连接；
6、所述测量模块主体内嵌两个坐标定位装置，两个坐标定位装置的设置点位定义为 p和 q， p和 q相对位置固定；
7、所述测量模块主体置于辅助定位模块内侧，且测量模块主体通过辅助支撑模块与辅助定位模块建立连接；测量模块主体两端设置有探针；所述探针的设置方向与 pq两点连线的方向一致；
8、所述辅助支撑模块为v字型，包括两条连杆，两条连杆的一端铰接于一点，并与辅助定位模块内侧壁滑动连接，两条连杆的另一端分别与测量模块主体铰接。
9、技术方案二、
10、一种结冰外形测量方法，采用技术方案一所述的结冰外形测量装置实现，包含以下步骤：
11、s1、开启风洞喷雾系统：将一种结冰外形测量装置收纳于结冰风洞洞壁内，且对应试验模型展向内侧布置，待结冰风洞参数设置完成并稳定后，开启结冰风洞的喷雾系统，开始结冰试验；
12、s2、移动测量模块主体：待既定结冰试验达到要求后，关闭喷雾系统和风洞风机，调整辅助定位模块在滑轨上的位置，辅助定位模块通过辅助支撑模块带动测量模块主体和探针从结冰风洞洞壁对应试验模型展向内侧移动到试验后模型表面结冰测量点位置；
13、s3、开启结冰外形测量采集；通过调节辅助支撑模块在辅助定位模块的相对位置来调节测量模块主体相对于试验模型的弦向位置，并使探针接触到试验后模型表面结冰的外表面，触发测量模块主体中两个坐标点定位装置发出超声信号，记录探针接触结冰外表面一端到 q的长度 l， p和 q距离为 l 0； p和 q的坐标分别为（ x p， y p ， z p）和（ x q， y q， z q）；
14、s4、恢复到试验前状态，准备下一次试验：测量完成后，将一种结冰外形测量装置移回结冰风洞洞壁对应试验模型展向内侧，完成单次试验测量，如重复测量则重复所述步骤s3，或继续试验，进行表面除冰后，重复所述步骤s1至所述步骤s3，直至探针遍历试验后模型表面结冰的外表面；
15、s5、数据处理：将 p和 q的坐标，以及探针接触结冰外表面一端到 q的长度 l，进行数据处理得到结冰外形坐标，公式如下：
16、；
17、式中， x、 y、 z为结冰外形的坐标；
18、按照时间序列连接结冰外形坐标得到单次测量过程结冰外形几何数据；多次测量数据均按照公式处理，按测量次序分别按照时间序列连接获得结冰外形几何数据。
19、本发明具有以下有益效果：
20、1.本发明测量全过程可实现自动化，无需人工参与，测量精度高；
21、2.本发明配合试验模型设计可实现不打开风洞多次试验，提升试验效率；
22、3.本发明无需采用热刀等工具融化冰，也无需喷洒显影剂，对冰表面无破坏，一次试验可重复测量，结冰可重复使用或作他用；
23、4.本发明适用二维和三维冰形测量，不受限于小型风洞的狭窄空间。
1.一种结冰外形测量装置，其特征在于，包括测量模块主体（5）、探针（4）、辅助定位模块（2）、辅助支撑模块（3）和滑轨（8）；
2.一种结冰外形测量方法，采用权利要求1所述的结冰外形测量装置实现，其特征在于，包含以下步骤：
