飛機(jī)的防冰系統(tǒng)與除冰.doc

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1、西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文1概述1.1飛機(jī)的防冰系統(tǒng)與除冰方法飛機(jī)的結(jié)冰問題嚴(yán)重危害飛機(jī)的安全性。飛機(jī)表面出現(xiàn)冰，阻礙了空氣的流動，增大了摩擦力并減小升力，尤其是機(jī)翼上的冰對飛機(jī)起飛影響很大。積聚在飛機(jī)尾翼上的冰可擾亂飛機(jī)的平衡，迫使飛機(jī)向下傾斜，這種現(xiàn)象稱為尾翼失速。這時，飛機(jī)的防冰系統(tǒng)起到了很重要的作用。?通常，飛機(jī)上除冰的方法有兩種，一種是“滲透機(jī)翼”液體除冰系統(tǒng)，一種是膨脹橡膠氣囊，稱為氣體罩，氣體罩沿著機(jī)翼安裝。但這兩種方法都存在缺點，如液體除冰系統(tǒng)效率有限，氣體罩增加了飛機(jī)重量

2、和功耗。在格林研究中心開展聯(lián)合研究，采用可膨脹的石墨箔加熱單元技術(shù)有效替代通常的除冰方法。這種超薄石墨覆蓋在飛機(jī)表面，并不會太多增加飛機(jī)重量，且能夠快速融化冰。這種安全的設(shè)備目前已向整個航空界推廣。1.2飛機(jī)表面結(jié)冰現(xiàn)象、結(jié)冰形式以及影響因素高空飛行飛機(jī)的迎風(fēng)表面通常會伴隨三種不同形式的結(jié)冰現(xiàn)象，即“水滴積冰”,?“干結(jié)冰”和“升華結(jié)冰”。在大氣對流層下半部的云霧中，常常存在大量溫度低于冰點而仍未凍結(jié)的液態(tài)水滴．即“過冷水滴”。“水滴積冰”指的是飛機(jī)部件表面的平衡溫度低于冰點，過冷水滴撞擊并積聚

3、凍結(jié)于部件前緣表面而發(fā)生的積冰現(xiàn)象。水滴積冰嚴(yán)重時常常會飛機(jī)的氣動外形、危害飛機(jī)的飛行安全，因此，是飛機(jī)防冰與除冰技術(shù)的主要研究對象?！案山Y(jié)冰”指的是飛機(jī)在含有大量冰晶或有雨夾雪的云中飛行時．因氣動力加熱或飛機(jī)防冰設(shè)備工作等原因使部件迎風(fēng)表面溫度高于冰點，冰晶沉積融化、然后再凍結(jié)成冰的現(xiàn)象。飛機(jī)干結(jié)冰現(xiàn)象很少遇到，一般無危險，但發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道拐彎處和進(jìn)氣部件表面發(fā)生的干結(jié)冰現(xiàn)象，積聚的冰晶進(jìn)人發(fā)動機(jī)后，會損壞壓氣機(jī)葉片或使發(fā)動機(jī)熄火，具有一定的危害性?！吧A結(jié)冰”指的是飛機(jī)由冷區(qū)飛入暖區(qū)，機(jī)體表面

4、溫度低于周圍氣溫達(dá)到結(jié)霜溫度時．空氣中水汽在飛機(jī)表面凝華成冰的現(xiàn)象。升華結(jié)冰．只要飛機(jī)表面溫度與周圍氣溫平衡時，冰層便能很快地被融化消失，故不存在危險。因此，“水滴積冰”成為本文討論的主要容。影響水滴積冰的形成及其嚴(yán)重程度的因素很多，包括氣象條件、飛機(jī)部件外形及飛行狀態(tài)等諸多因素。一般來說，在液態(tài)水含量較大的過冷云中飛行時，容易發(fā)生積冰；大氣溫度約為0?～-15℃17西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文時，發(fā)生積冰的概率最大；水滴直徑大于20微米時，積冰會威脅飛行安全；飛行速度越大，由干過冷水滴撞擊

5、數(shù)增加使積冰量加大；但飛行速度超過冰極限飛行速度時，又會因氣動力加熱使部件表面不再發(fā)生積冰。飛機(jī)表面積冰的形狀則主要取決于云層中的水滴直徑、大氣溫度及飛行速度。高速飛行，飛經(jīng)單位體積過冷水滴多而大、過冷卻程度較小的云中時，易形成如圖l-1(a)所示的“雙角狀冰”。“雙角狀冰”通常透明堅硬，增長很快，凍結(jié)牢固，不易破除，對飛機(jī)氣動性能影響很大，對飛行安全具有嚴(yán)重的危害性。低速飛行，飛經(jīng)單位體積過冷水滴少而小、過冷卻程度較大的云中時，飛機(jī)表面的積冰形狀通常呈現(xiàn)粒狀或多孔的白色不透明冰層，稱作“矛狀冰

6、”（圖1-1(c)?）。該冰結(jié)構(gòu)較“雙角狀冰”為松．飛機(jī)振動和顛簸時易脫落，對飛機(jī)氣動性能和飛行安全影響較小。介于兩者之間的，多形成所謂的“中間冰”（圖1-1(b))?，其危害程度和增長速度介于“雙角狀冰”和“矛狀冰”之間。圖1-1飛機(jī)高速飛行中表面冰形狀(a)雙角狀冰1(b)中間冰1(c)矛狀冰17西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文2飛機(jī)防冰與除冰技術(shù)為了防止飛機(jī)某些部位結(jié)冰，或結(jié)冰時能間斷地除去冰層．保證飛機(jī)積冰時安全飛行，人們常常要采取適當(dāng)?shù)姆辣c除冰技術(shù)。常見的需要采取防冰與除冰技術(shù)的飛機(jī)

7、部位主要有風(fēng)擋、空速管、螺旋槳、直升機(jī)旋翼，機(jī)瑟、尾冀、發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道前緣及進(jìn)氣部件。飛機(jī)防冰與除冰技術(shù)按工作方式可分為機(jī)械除冰技術(shù)、液體防冰技術(shù)和熱力防冰技術(shù)等如圖2?-1飛機(jī)防冰、除冰技術(shù)所示。其中，機(jī)械除冰技術(shù)又可分為氣動帶除冰和電脈沖除冰技術(shù)；熱力防冰技術(shù)分別按熱源和加熱方式又分別分為電熱防冰、氣熱防冰技術(shù)，以及連續(xù)防冰和間斷除冰技術(shù)。圖2-1飛機(jī)防冰、除冰技術(shù)采取何種具體的防冰、除冰技術(shù)種類，取決于機(jī)種、動力裝里、電源功率、待保護(hù)表面大小以及防冰重要程度等因素。一般來說．對于待保護(hù)表面積

8、較大、防冰要求較高的機(jī)翼、發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道前緣等部件．常采用氣熱防冰技術(shù)；對待保護(hù)表面積較小、防冰要求較低的尾翼、螺旋槳等部件，可采用電熱周期除冰技術(shù)；對不允許結(jié)冰而且耗電功率不大的風(fēng)擋、空速管等部件，則多采用電熱防冰技術(shù)。下面我將對圖2-1中的各種防冰、除冰技術(shù)進(jìn)行一一闡述。2.1氣動帶除冰技術(shù)氣動帶除冰技術(shù)又稱“膨脹管除冰技術(shù)”。利用飛機(jī)部件前緣表面上膨脹管的膨脹作用，使其外表面冰層破碎而脫落的機(jī)械障冰的技術(shù)。該技術(shù)系統(tǒng)由空氣泵．控制閥、卸壓閥、翰氣管及膨脹管等組成。膨脹管常由涂膠織物制成。用于