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1、3飞机结冰探测技术张杰周磊张洪叶林(华中科技大学控制科学与工程系武汉430074)摘要飞机结冰探测对于保障飞机飞行安全具有重要的意义,目前国外飞机结冰传感技术发展已较为成熟。文中根据结冰传感器不同的工作原理,分别按光学法、热学法、电学法、机械法、波导法等进行分类,对国内外已成型的结冰传感器或正在研发的新技术作了一个概述,介绍了各自的工作原理、性能特点及研究现状。关键词结冰传感器光纤谐振磁致伸缩声表面波声板波中图分类号TP212文献标识码A国家标准学科分类代码510.8040AircrafticingdetectiontechnologyZha
2、ngJieZhouLeiZhangHongYeLin(DepartmentofControlScienceandEngineering,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China)AbstractAircrafticingdetectionisveryimportanttoguaranteeflightsafety,andnowadaystheaircraftic2ingdetectiontechnologyhasdevelopedmaturelyabroad.This
3、paperclassifiestheicesensorsbydifferentworkingprinciples,suchasopticalmethod,thermalmethod,electricalmethod,mechanicalmethod,waveguidemethod,andsoon.Theexistedicesensorsandsomenewtechnologiesunderresearchbothathomeandabroadaredescribed,includingtheirworkingprinciples,perfor
4、mancecharacteristicsandresearc2hingstatus.Keywordsicesensorfibre2opticmodewaveresonancemagnetostrictionsurfaceacousticwaveacousticplate成飞机失衡或发动机遭受冰块撞击引起的事故不下10件。飞机结冰被航空界认定为影响飞机飞行的6大气象因素之一。结冰传感器能给出飞机航行中结冰的信息,高性能结冰传感器还能定量给出结冰严重程度的信息,配合机载除冰装置,可使飞机在结冰气象条件下减小失事的可能性。由于结冰传感器对飞行器安全
5、飞行非常重要,西方发达国家对飞机结冰安全问题相当重视,无论是相关研究的基础设施,还是飞机结冰传感器及探测系统的关键技术研发,都给予了巨大的人力和财力投入,研究开发了飞机结冰传感器技术并已获得成功的应用,结冰传感器的种类及探测方法已发展到十几种。国内在此方面则相对比较落后,只有华中科技大学和哈尔滨工程大学两所大学在进行此类研究,其中华中科技大学已经成功研引言1飞机结冰是指飞机机体表面某些部分聚集冰层的现象,它主要由云中过冷水滴或降雨中的过冷雨碰到飞机机体后凝固形成的,也可由水汽直接在机体表面凝华而成。只要有适当的空气湿度,在5℃时就会产生结冰现
6、象。机翼前缘结冰,飞机的空气动力性能变坏,使飞机的升力减小,阻力增大,影响飞机的安全性和操作性;在旋翼和螺旋桨叶上结冰,会造成飞机剧烈颤动;发动机进气道结冰,可能会损坏飞机;风挡结冰,妨碍目视飞行;天线结冰,影响通讯或造成通讯中断,这些因素都可能造成意想不到的事故。据美国1998年的一份报告指出,从1988～1998年的11年中,因为飞机机翼突然结冰而造3本文于2005年12月收到,系国家自然科学基金(10577008)资助项目。第12期张杰等:飞机结冰探测技术1579制出平膜式结冰传感器产品,并新获国家自然基金联合基金项目———光纤式结冰传
7、感器的研究。从国外资料来看,结冰传感器发展到现在技术已比较成熟,多种测量方法都在采用,如光学法、热学法、电学法、机械法、波导法等,下面一一介绍这些方法的原理和应用。舱内安装的液晶屏上显示成黑白的影像。加拿大spar航空航天系统公司在加拿大运输部的支持下也在做此方法的研究,他们的探冰系统由特殊的红外摄像机、照明系统、图像处理器和操作工作站组成,其中的照明系统是为了保证探测器在下雨或风雪天气的夜晚也能正常工作。摄像机工作在几个不同的光谱段内,探测机翼表面反射的红外辐射。图像处理器处理拍摄的图像后,提取相关的信息送入工作站,工作站把相关信息反馈给操
8、作人员,以控制修正摄像机的操作。这个系统可以探测到0.2mm的冰厚,不仅能从防冰液、除冰液及雨水中区分冰,还能探测水层、除冰液层下的冰,并可能区分出附着的和非附着的
