第10讲-飞机除冰防冰系统
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1.3飞机结冰的危害 （1）机翼和尾翼结冰
➢ 机翼结冰 破坏了翼型形状，导致飞机升力减小，阻力增大；襟翼和缝翼卡 阻，存在操作隐患。机翼前缘是重点防冰除冰区域。
➢ 尾翼结冰 破坏飞机的俯仰配平和俯仰操纵能力，也会增加飞机阻力。
3毫米的积冰层能够造成升力减少约33%，失速速度增加约35%
明德任责 致知力行
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一 飞机结冰机理、形式及其影响
（2）发动机结冰的危害 发动机进气道结冰：破坏进气道气动外形，混乱的气流进 入压气机，可能引发喘振，降低推力；进气道结冰还造成 进气道截面积减小，进入发动机的空气流量减小，推力下 降。 飞行状态的变化或发动机喘振等可使积冰脱落，冰块随气 流进入发动机，可能打坏叶片等部件，严重时甚至导致发 动机熄火。
AEA：欧洲航空协会
飞机组件上带有结冰沉积物时，该组件对于安全飞行是 处于临界的，不应该派出或要求飞机飞行。
明德任责 致知力行
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一 飞机结冰机理、形式及其影响
1.1 飞机结冰原理
飞机结冰：飞机在大气中飞行时，若大气呈现负温或机体表面呈 现负温，并且飞行环境中含有水分，飞机部件表面上就会积聚冰 层，这种现象为飞机结冰。
但在发动机的进气道附近，由于发动机转速很高，气 流被加速吸入压气机。因此存在一个加速减压的过程， 使温度低于环境温度。进气道中空气流速比飞行速度 快得越多，则温度降低越多。
飞行实践表明：一般情况下，环境温度等于或小于5℃ 时，发动机进气道入口处就有可能结冰。极限情况下， 10℃时就有可能结冰。
云中存在过冷水滴，过冷水滴是不稳定的，稍受震动，即冻
结成冰。当飞机在含有过冷水滴的云中飞行时，如果机体表面
温度低于0℃，过冷水滴就会在机体表面某些部位冻结，并聚积
成冰层。
溶液冰点低； 曲率大； 物理结构上的区别； 缺少冰核。
受到了初激力； 曲率变小； 提供了冰核； 超声波加速了自身形成冰核的过程。
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作业： P448: 1、2、4、7
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绪论
明德任责 致知力行
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绪论
国内外民航组织对防除冰的规定
➢中国民航总局（CAAC）规定： 飞机在起飞以前，飞机表面不允许有任何的冰、雪、 霜。
➢Federal Aviation Administration （FAA） Transport Canada （TC）：
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二 飞机除冰防冰方法
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二 飞机除冰防冰方法
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二 飞机除冰防冰方法
除冰车
东航设备公司STA8200 除冰液回收车，真空辅助回收
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二 飞机除冰防冰方法
2.3 发动机防冰系统 发动机结冰区域： ➢ 进气道整流罩 ➢ 一级压气机叶片
发动机进气整流罩防 冰系统。可在空中和 地面工作。 气源：发动起引气； 预热部件：发动机整 流罩内部空腔；
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一 飞机结冰机理、形式及其影响
（3）.风挡结冰与危害 风挡玻璃的透明度下降，驾驶员目视困难 。
（4）.探头结冰与危害 降低空速、气压高度、升降速度等参数的测量精度，甚至失真和完 全失效。
（5）.天线结冰与危害 天线装置结冰时，可能发生机械折断，使机上通讯和一些电子设备 工作失效，中段与地面的联系等。
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二 飞机除冰防冰方法
2.2 机翼防冰系统
防冰控制面板：电门和阀门一致时，即电门在on位，阀门在开位，则指示灯 暗亮，电门在off位，阀门在关位，则指示灯灭，其它位置则明亮。
明德任责 致知力行
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二 飞机除冰防冰方法
机翼防冰管道： 共有6机翼防冰过热伸 缩管，分别对应6个内 侧缝翼。热空气先进入 机翼防冰供气管，经伸 缩管进入缝翼喷射管， 经喷射管壁面的小孔进 入缝翼内部空腔，经缝 翼底部小孔流出。
二 飞机除冰防冰方法
2.3 发动机防冰系统
控制：驾驶舱P5控制板。压力 电门：管道下游压力不超过 50PSI。达到65psi COWL ANTI ICE 灯亮。 两级引气：5th and 9th
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二 飞机除冰防冰方法
防冰控制电门：ON，防冰阀打开，防冰系统工作。COWL VALVE OPEN 暗亮； 防冰控制电门：OFF，防冰阀关闭，防冰系统不工作。COWL VALVE OPEN 熄灭； 防冰控制电门和防冰阀位置不一致或者正在转换过程中时。COWL VALVE OPEN 明亮；
二 飞机除冰防冰方法
防冰液
GB∕T 20857-2012 航 空器 非牛顿型除冰 防冰液 Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ 型
GB∕T 20856-2012 航空器 牛顿型除 冰防冰液 I型
GB/T5355-201O/ISO11076: 2006航空器地面 除冰防冰液体法
常用分类： I型、II型，IV型 主要成分: 乙二醇 除冰/防冰液只提供地面防冰使用，不能提供飞行中防 冰 I型液粘度低，保持时间较短，在使用时通常进一步稀 释降低冰点。 II、IV型液粘度较高，防护效果好，提供最大的防冰保 护应在未经稀释的条件下使用。 在任何情况下都不得在已经经过防冰处理的飞机表面 防冰液薄膜上进一步覆盖防冰液，必须先对飞机表面进 行除冰
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一 飞机结冰机理、形式及其影响
1.3飞机结冰的危害
1. 机翼和尾翼结冰 2. 发动机结冰 3. 螺旋桨结冰 4. 风挡结冰 5. 探头结冰
6. 污水排放结冰
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一 飞机结冰机理、形式及其影响
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二 飞机除冰防冰方法
2.7 地面除防冰措施
除冰:是指除去飞机表面附着的霜、冰、雪，以提供清洁外表的航空器的 工作程序。 防冰:是指提供在限定期间内防止飞机的某些表面形成霜、冰和积雪 的保护措施的预防程序。
明德任责 致知力行
“防护”
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一 飞机结冰机理、形式及其影响
1.2 飞机结冰形式
根据结冰时的具体条件，飞机结冰可分为三种形式：
干结冰：冰晶云沉积在飞机表面形成的冰层。
凝华结冰：气态水直接冻结在飞机表面上形成的冰层。
滴状结冰(或水滴结冰)：过冷水滴在飞机表面冻结成冰。常见
形式且对飞机性能影响较大。
从冰的物理形态分类： 明冰（ Clear Ice ）：光滑透明、结构坚实。在0～-10℃的过冷雨中或 大水滴组成的云中形成
毛冰（ Mixed Ice ）：表面粗糙不平，冻结得比较坚固，像白瓷，形成在 温度为-5～-15℃的云中；
雾凇（ Rime Ice ）： 不透明，表面粗糙。多形成在温度为-20℃左右的云中当 过冷水滴在飞机表面迅速凝结时形成松脆的不透明的白色雾淞
向防冰表面供给防冰液，此防冰液与飞机部件所收集的水混合，使
其混合液的冰点低于表面温度，使水不致在表面上结冰。可用作防
冰液的有乙烯乙二醇、乙二醇、异丙醇、乙醇等溶液及其混合液。
（3）电热wk.baidu.com冰
通电产生热量。用于较小部件的防冰，风挡、探头、排水口的防冰。
（4）气热防冰
热气除防冰，用于大面积防冰，如机翼和尾翼。
飞机未除冰 机翼污染 失速 坠毁
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绪论
▪ 1991年12月27日瑞典斯德哥尔摩 ▪ MD-80 ▪ 飞机在起飞后坠毁
– 不正确/不彻底地除冰 – 发动机吞入冰块 – 升至3000英尺 – 双发失效
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二 飞机除冰防冰方法
2.5 风挡防冰和侧窗除雾系统 每一风挡防冰和 驾驶舱侧窗除雾都由 电加温来完成。
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二 飞机除冰防冰方法
2.6 风挡玻璃排雨系统
两种方式： 雨刷： 1号玻璃排雨， 驾驶舱控制面板。 防雨剂涂层：疏水材料薄 膜，透光、抗紫外线。定 期清洗。
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一 飞机结冰机理、形式及其影响
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一 飞机结冰机理、形式及其影响
实际飞行中，飞机是运动的，飞机表面温度并不等于 环境温度。
一般气流遇到飞机会出现一个减速增压的过程，使飞 机表面温度上升。
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二 飞机除冰防冰方法
2.4 探头防冰系统
电加温保护以下设备：
①空速管 ②迎角探头(AOA) ③总温(TAT)探头
内置电阻式加热元件。
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二 飞机除冰防冰方法
2.4 探头防冰系统
A 、B 两套控制系统： A: 机长皮托管、左升降舵皮 托管、左迎角探测器和总温探 头。 B:副驾驶皮托管、辅助皮托管、 右升降舵皮托管、右迎角探测 器和总温探头
飞机结构与系统
张靠民
呈贡校区公教楼 337室
明德任责 致知力行
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第十讲 飞机防除冰系统
➢ 绪论 ➢ 飞机结冰机理、形式及其影响 ➢ 飞机防冰除冰方法
明德任责 致知力行
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绪论
包头1121空难
2004年11月21日，东航云南分公司CRJ200飞机执行包头-虹桥航班， 起飞1分钟后失去联系，在南海公园湖坠毁，机上6名机组、47名乘客 全部遇难，地面死亡2人，共计55人。
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一 飞机结冰机理、形式及其影响
7.结冰探测指示
探冰灯
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探冰棒
探测器
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二 飞机除冰防冰方法
2.1 除防冰方式
（1）机械式除冰
利用机械的方法把冰破碎，然后由气流吹除，或者利用振动把冰除去。
（2）液体防冰
绪论
▪ 1992年3月22日， 美国纽约
▪ 福克 F28-4000 ▪ 飞机在起飞时坠毁
– 在降雪条件下 – 第二次除冰后过度延误 – 未进行再次除冰 ▪ 27 人死亡
明德任责 致知力行
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绪论
航空器未按规定进行除、防冰 等除、防污染作业起飞
运输航空严重事故症候
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二 飞机除冰防冰方法
2.2 机翼防冰系统
空中飞行时每边机翼的内侧 前缘缝翼由供气系统供给的热 空气加温。气热防冰。
6个内侧前缘缝翼：加热对象； 机翼防冰关断阀：热空气闸门； 机翼防冰电磁阀：预冷器控制 阀，防止地面防冰过热； 控制台机翼防冰电门：起飞时 关闭，保证发动机推力； 地面过热保护电门：防止前缘 过热，飞机在地面时工作。 明德任责 致知力行
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一 飞机结冰机理、形式及其影响
➢ 飞行性能下降：空气动力性能恶化，降低飞机的安全性和操纵性。 ➢ 增加飞机重量：降低飞行效率。 ➢ 传感信号失真和指示失常：造成安全隐患。 ➢ 临界迎角下降：更容易失速。 ➢ 发动机效率下降：推力减小，甚至损坏发动机。
➢ 机翼结冰 破坏了翼型形状，导致飞机升力减小，阻力增大；襟翼和缝翼卡 阻，存在操作隐患。机翼前缘是重点防冰除冰区域。
➢ 尾翼结冰 破坏飞机的俯仰配平和俯仰操纵能力，也会增加飞机阻力。
3毫米的积冰层能够造成升力减少约33%，失速速度增加约35%
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一 飞机结冰机理、形式及其影响
（2）发动机结冰的危害 发动机进气道结冰：破坏进气道气动外形，混乱的气流进 入压气机，可能引发喘振，降低推力；进气道结冰还造成 进气道截面积减小，进入发动机的空气流量减小，推力下 降。 飞行状态的变化或发动机喘振等可使积冰脱落，冰块随气 流进入发动机，可能打坏叶片等部件，严重时甚至导致发 动机熄火。
AEA：欧洲航空协会
飞机组件上带有结冰沉积物时，该组件对于安全飞行是 处于临界的，不应该派出或要求飞机飞行。
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一 飞机结冰机理、形式及其影响
1.1 飞机结冰原理
飞机结冰：飞机在大气中飞行时，若大气呈现负温或机体表面呈 现负温，并且飞行环境中含有水分，飞机部件表面上就会积聚冰 层，这种现象为飞机结冰。
但在发动机的进气道附近，由于发动机转速很高，气 流被加速吸入压气机。因此存在一个加速减压的过程， 使温度低于环境温度。进气道中空气流速比飞行速度 快得越多，则温度降低越多。
飞行实践表明：一般情况下，环境温度等于或小于5℃ 时，发动机进气道入口处就有可能结冰。极限情况下， 10℃时就有可能结冰。
云中存在过冷水滴，过冷水滴是不稳定的，稍受震动，即冻
结成冰。当飞机在含有过冷水滴的云中飞行时，如果机体表面
温度低于0℃，过冷水滴就会在机体表面某些部位冻结，并聚积
成冰层。
溶液冰点低； 曲率大； 物理结构上的区别； 缺少冰核。
受到了初激力； 曲率变小； 提供了冰核； 超声波加速了自身形成冰核的过程。
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作业： P448: 1、2、4、7
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绪论
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国内外民航组织对防除冰的规定
➢中国民航总局（CAAC）规定： 飞机在起飞以前，飞机表面不允许有任何的冰、雪、 霜。
➢Federal Aviation Administration （FAA） Transport Canada （TC）：
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二 飞机除冰防冰方法
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除冰车
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2.3 发动机防冰系统 发动机结冰区域： ➢ 进气道整流罩 ➢ 一级压气机叶片
发动机进气整流罩防 冰系统。可在空中和 地面工作。 气源：发动起引气； 预热部件：发动机整 流罩内部空腔；
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一 飞机结冰机理、形式及其影响
（3）.风挡结冰与危害 风挡玻璃的透明度下降，驾驶员目视困难 。
（4）.探头结冰与危害 降低空速、气压高度、升降速度等参数的测量精度，甚至失真和完 全失效。
（5）.天线结冰与危害 天线装置结冰时，可能发生机械折断，使机上通讯和一些电子设备 工作失效，中段与地面的联系等。
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2.2 机翼防冰系统
防冰控制面板：电门和阀门一致时，即电门在on位，阀门在开位，则指示灯 暗亮，电门在off位，阀门在关位，则指示灯灭，其它位置则明亮。
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二 飞机除冰防冰方法
机翼防冰管道： 共有6机翼防冰过热伸 缩管，分别对应6个内 侧缝翼。热空气先进入 机翼防冰供气管，经伸 缩管进入缝翼喷射管， 经喷射管壁面的小孔进 入缝翼内部空腔，经缝 翼底部小孔流出。
二 飞机除冰防冰方法
2.3 发动机防冰系统
控制：驾驶舱P5控制板。压力 电门：管道下游压力不超过 50PSI。达到65psi COWL ANTI ICE 灯亮。 两级引气：5th and 9th
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防冰控制电门：ON，防冰阀打开，防冰系统工作。COWL VALVE OPEN 暗亮； 防冰控制电门：OFF，防冰阀关闭，防冰系统不工作。COWL VALVE OPEN 熄灭； 防冰控制电门和防冰阀位置不一致或者正在转换过程中时。COWL VALVE OPEN 明亮；
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防冰液
GB∕T 20857-2012 航 空器 非牛顿型除冰 防冰液 Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ 型
GB∕T 20856-2012 航空器 牛顿型除 冰防冰液 I型
GB/T5355-201O/ISO11076: 2006航空器地面 除冰防冰液体法
常用分类： I型、II型，IV型 主要成分: 乙二醇 除冰/防冰液只提供地面防冰使用，不能提供飞行中防 冰 I型液粘度低，保持时间较短，在使用时通常进一步稀 释降低冰点。 II、IV型液粘度较高，防护效果好，提供最大的防冰保 护应在未经稀释的条件下使用。 在任何情况下都不得在已经经过防冰处理的飞机表面 防冰液薄膜上进一步覆盖防冰液，必须先对飞机表面进 行除冰
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一 飞机结冰机理、形式及其影响
1.3飞机结冰的危害
1. 机翼和尾翼结冰 2. 发动机结冰 3. 螺旋桨结冰 4. 风挡结冰 5. 探头结冰
6. 污水排放结冰
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二 飞机除冰防冰方法
2.7 地面除防冰措施
除冰:是指除去飞机表面附着的霜、冰、雪，以提供清洁外表的航空器的 工作程序。 防冰:是指提供在限定期间内防止飞机的某些表面形成霜、冰和积雪 的保护措施的预防程序。
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一 飞机结冰机理、形式及其影响
1.2 飞机结冰形式
根据结冰时的具体条件，飞机结冰可分为三种形式：
干结冰：冰晶云沉积在飞机表面形成的冰层。
凝华结冰：气态水直接冻结在飞机表面上形成的冰层。
滴状结冰(或水滴结冰)：过冷水滴在飞机表面冻结成冰。常见
形式且对飞机性能影响较大。
从冰的物理形态分类： 明冰（ Clear Ice ）：光滑透明、结构坚实。在0～-10℃的过冷雨中或 大水滴组成的云中形成
毛冰（ Mixed Ice ）：表面粗糙不平，冻结得比较坚固，像白瓷，形成在 温度为-5～-15℃的云中；
雾凇（ Rime Ice ）： 不透明，表面粗糙。多形成在温度为-20℃左右的云中当 过冷水滴在飞机表面迅速凝结时形成松脆的不透明的白色雾淞
向防冰表面供给防冰液，此防冰液与飞机部件所收集的水混合，使
其混合液的冰点低于表面温度，使水不致在表面上结冰。可用作防
冰液的有乙烯乙二醇、乙二醇、异丙醇、乙醇等溶液及其混合液。
（3）电热wk.baidu.com冰
通电产生热量。用于较小部件的防冰，风挡、探头、排水口的防冰。
（4）气热防冰
热气除防冰，用于大面积防冰，如机翼和尾翼。
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2.5 风挡防冰和侧窗除雾系统 每一风挡防冰和 驾驶舱侧窗除雾都由 电加温来完成。
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2.6 风挡玻璃排雨系统
两种方式： 雨刷： 1号玻璃排雨， 驾驶舱控制面板。 防雨剂涂层：疏水材料薄 膜，透光、抗紫外线。定 期清洗。
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一 飞机结冰机理、形式及其影响
实际飞行中，飞机是运动的，飞机表面温度并不等于 环境温度。
一般气流遇到飞机会出现一个减速增压的过程，使飞 机表面温度上升。
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2.4 探头防冰系统
电加温保护以下设备：
①空速管 ②迎角探头(AOA) ③总温(TAT)探头
内置电阻式加热元件。
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2.4 探头防冰系统
A 、B 两套控制系统： A: 机长皮托管、左升降舵皮 托管、左迎角探测器和总温探 头。 B:副驾驶皮托管、辅助皮托管、 右升降舵皮托管、右迎角探测 器和总温探头
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➢ 绪论 ➢ 飞机结冰机理、形式及其影响 ➢ 飞机防冰除冰方法
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绪论
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2004年11月21日，东航云南分公司CRJ200飞机执行包头-虹桥航班， 起飞1分钟后失去联系，在南海公园湖坠毁，机上6名机组、47名乘客 全部遇难，地面死亡2人，共计55人。
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7.结冰探测指示
探冰灯
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探冰棒
探测器
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2.1 除防冰方式
（1）机械式除冰
利用机械的方法把冰破碎，然后由气流吹除，或者利用振动把冰除去。
（2）液体防冰
绪论
▪ 1992年3月22日， 美国纽约
▪ 福克 F28-4000 ▪ 飞机在起飞时坠毁
– 在降雪条件下 – 第二次除冰后过度延误 – 未进行再次除冰 ▪ 27 人死亡
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航空器未按规定进行除、防冰 等除、防污染作业起飞
运输航空严重事故症候
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2.2 机翼防冰系统
空中飞行时每边机翼的内侧 前缘缝翼由供气系统供给的热 空气加温。气热防冰。
6个内侧前缘缝翼：加热对象； 机翼防冰关断阀：热空气闸门； 机翼防冰电磁阀：预冷器控制 阀，防止地面防冰过热； 控制台机翼防冰电门：起飞时 关闭，保证发动机推力； 地面过热保护电门：防止前缘 过热，飞机在地面时工作。 明德任责 致知力行
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➢ 飞行性能下降：空气动力性能恶化，降低飞机的安全性和操纵性。 ➢ 增加飞机重量：降低飞行效率。 ➢ 传感信号失真和指示失常：造成安全隐患。 ➢ 临界迎角下降：更容易失速。 ➢ 发动机效率下降：推力减小，甚至损坏发动机。