第七章飞机防冰排雨

(三)热气防冰系统
(四)电热防(除)冰系统
机(尾)翼电热除冰系统有下列部分组成：渐热元件1、 转换器4、过热保护装置2、3及电源，如图所示：
四、直升机旋翼的微波除冰
直升机旋翼微波除冰的基 本原理是利用微波能对冰层加 热，使旋翼表面的冰的温度升 高，但微波能不一定把冰融化。 如图所示为TE型表面波导功率 密度分布图：
2、楔形冰
楔形冰透明度差，多呈乳白色，无光泽，所以又称不透 明冰(霜)、无光泽冰和乳白色冰。
3、混合形冰
混合形冰的主要特点：表面粗糙不平，与表面的连接十 分牢固。(毛冰)
二、结冰对飞机性能的影响 (一)升力表面结冰
飞机升力表面主要是指机翼和尾翼两个部件。机翼、尾 翼上所结的冰层，主要积聚在他们的前缘部分。 1、升力表面结冰对气动品质的影响 (1)增加了翼型阻力
第一阶段为冰、水共存阶段； 第二阶段为冰、水蒸发使剩余水发生冻结的阶段。
第二节 飞机结冰对飞机性能的影响
一、结冰强度和冰形
(一)结冰强度
结冰强度是指冰在飞机部件上形成的速度。结 冰强度J0与飞行条件、气象条件以及形体的外表有 关。由于飞机各部件表面的外形不同，所以即使他 们所处的飞行和气象条件相同，其结冰强度也是不 同的。结冰强度分为弱、中度、强、极强四个等级， 如下表所示：
所谓结冰程度，是指飞机在结冰条件下飞行的 整个时间内，表面上所结冰层的最大厚度。结冰程 度是由冰生成的速度和飞机在结冰条件下的留空时 间决定的。
结冰强度和结冰程度多是以机翼前缘处的最大 结冰厚度划分的。
(二)冰形
常见的冰形有： 槽状冰、楔形冰和混 合冰三类。如图所示：
1、槽状冰
由于槽状冰的表面光滑，冰体透明，所以又称明冰、玻 璃冰。
飞机透明表面，是指飞机 风挡玻璃、照像窗口玻璃、天 文观测窗口玻璃、旅客及窗口 玻璃和座舱盖玻璃等。如图所 示为具有多发动机的运输机上 风挡防冰、防雾的典型安排形 式：
一、风挡防冰
目前飞机风挡上使用的防冰方法有热力防冰和化学防冰 中的液体防冰两种。
(一)热力防冰
就风挡热力防冰方法的热源进行分类，可有电热防冰、 气热防冰和红外线加热防冰三种。
旋翼微波除冰罩如图所示：
五、结冰探测系统 (一)结冰探测系统组成
结冰信号器→ 延时装置—
{结冰信号；防冰系统防 冰工作} (二)结冰信号器类型 1、直观式结冰信号器
2、自动式 ① 机械式结冰探测
器 ② 压差式结冰信号
器 ③ 电导式冰信号器 ④ 射线式冰信号器 ⑤ 电热式冰信号器
第四节 飞机透明表面的防冰、防雾和除雨
主旋翼结冰的影响主要表现在两个方面：一是结冰后， 翼型气动特性大大恶化，使阻力增加，升力系数下降，升阻 比下降。另一方面是在结冰时，为了保证旋翼的转速恒定， 要求增加功率。
主旋翼的结冰特点：在很大程度上与流经旋翼的气流速 度变化特性有关。
第三节 飞机的防冰方法
主要的防冰位置有机翼、尾翼、风挡玻璃、发动机进气 口、螺旋桨、重要测量传感头等。
(2)降低了临界攻角
(3)升阻比下降
① 机翼结冰后，引起升 阻比下降，使机翼气 动品质变劣。
② 升力表面结冰对操纵 性能的影响：机翼尾 翼结冰，可以导致飞 机操纵性能降低，特 别会使处于起飞、着 陆状态下的飞机操纵 性严重恶化。
(二)发动机进气道及动力装置结冰
1、进气道及进气部件结冰
发动机进气道及进气部件的结冰，是指进气道前缘、发 动机压气机前的整流罩、支撑及第一级压气机前得到流叶 片等部件的结冰。
防冰系统分为两大类：一为防冰系统；二为除冰系统。
一、机械除冰系统 (一)膨胀管除冰系统
典型的膨胀管除冰装置如图所示：
视频
典型的膨胀除冰系统（又称气动罩除冰系统）如图所示：
(二)电脉冲除冰系统 电脉冲除冰系统的工作原理如图所示：
电脉冲除冰系统的主要优点如下： ① 系统工作温度范围大； ② 所需的能量少； ③ 重量轻、结构紧凑； ④ 在防冰区外不会形成冰瘤。 二、液体防冰系统
一、过冷水滴及其存 在原因
所谓过冷水滴， 就是指在负温以 下仍未冻结的液 态水滴。其原因 如下：
1. 溶液冰点低；
2. 曲率大；
3. 冰、水分子结构 上的差别；
4. 缺少冰核。
二、过冷水滴与飞机结冰
大气中过冷பைடு நூலகம்滴的存在是飞机结冰的最重要因 素。
1、过冷水滴在飞机上结冰的原因 ① 受到了初激力； ② 曲率变小； ③ 提供了冰核； ④ 超声波加速了自身形成冰核的过程。 2、过冷水滴在飞机上的结冰过程
可作防冰液的有乙烯乙二醇、异丙醇、乙醇等。 防冰液的分配方法主要有三种： 1、微孔金属板供液 2、雾化喷嘴来分配防冰液 3、利用离心力来分配防冰液
三、热防冰系统
热防冰用热能加热表 面，使表面温度超过零摄 氏度，以达到防冰或除冰 的目的。
(一)表面连续加热
1、完全蒸发防冰
2、不完全蒸发防冰系统
(二)表面周期加热(除冰系统)
特点:
① 环境空气温度为正温时，可以发生结冰；
② 进气道的内表面上结冰范围及结冰强度均比其外表面大得 多。
2、飞机螺旋桨的结冰
在结冰条件下飞行的飞机，其螺旋桨的桨叶、螺旋桨的 课题和整流罩均可发生结冰。
(三)风挡玻璃、测温、测压传感头结冰
(四)直升机的结冰
直升机结冰持续时间不长，但对于直升机的飞行具有很 大的危险。如图为主旋翼在飞行时的结冰情况：
(二)物理化学法防冰
在物理化学法防冰中，目前飞机风挡上较多使用的是液 体防冰系统。液体防冰系统示意图如图所示，常用的防冰液 有甲醇、乙醇、乙醇和丙三醇(甘油)的混合液以及异丙醇酒 精等。
二、透明表面防雾
透明表面结雾后，不仅会降低玻璃的透明度，而且因结 雾引起光的折射和反射，还会导致视觉表象的失真。如果内 表面温度低于零度时，其表面上还会结上霜层，当双层厚度 达0.1mm时，将严重影响玻璃的透明性，使飞行员难以判明 及外情况。
１、电热防冰
风挡电热防冰可分为阻丝式和导电膜式两种。其中阻丝 式风挡电热防冰方法在目前飞机上较少使用。
如图为小型飞机的导电膜式电热风挡的典型结构：
如图所示分别为大型飞 机的非矩形和接近举行风挡 的导电膜式电热风挡的典型 结构：
２、气热防冰
风挡的气热式防冰有双层壁式热空气防冰系统和外壁面 喷射热气流式防冰系统两种。双层壁式热空气防冰系统的组 成如图所示：