第二节 飞机结冰对飞机性能的影响.doc

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1、飞机防冰系统飞机在结冰气象条件下飞行时,在飞机机翼前缘,发动机进气道和压气机叶片上,在涡轮螺旋桨发动机的螺旋桨桨叶上,在驾驭舱风档玻璃上,以及在测温、测压的各种传感仪器探头上，常常会遇到结冰的现象。飞机结冰后，不仅增加了飞机的重量，而且破坏了飞机的气动外形，因而阻力增加，飞机操纵性、稳定性下降；仪表、仪器结冰后，会导致指示失常，如结冰严重时，还可能出现严重的飞行事故。第一节飞机结冰与气象的关系一飞机结冰的物理形式飞机在负温云层中飞行，或者具有负温表面的飞机在无云的大气中飞行时，都可能在飞机表面发生结冰的现象．这就揭示了飞机结冰的本质，即飞机在大气中飞行，只要同时遇到水分和负温两个条件

2、，就会结冰．根据结冰时的具体情况，从物理变化的角度，可将飞机结冰分为三种形式。(一)滴状结冰：它是大气中的过冷水滴撞击在飞机并在其上冻结的一种结冰形式，是飞机结冰的主要形式。(二)凝华结冰：它是大气中的气态水（即水蒸气）不经过液态相而直接冻结在飞机上的一种结冰形式。因为这种这种现象是升华的逆现象，因而称为凝华结冰。凝华结冰的原因，是相同温度下冰表面的饱和蒸气压力比水表面的小，因此在足够低的负温条件下，虽然在大气中还没有达到水蒸气的饱和状态，而在冰表面上却可达到饱和状态，因而使水节气真接凝华成冰。所以，当预有一层薄薄的象霜一样的冰层覆盖在飞机表面时，面此时飞机表面尚保持低于环境介质温度

3、的负温时，就有可能在飞机表面发生凝华结冰。(三)干结冰：飞机在热带地区飞行时，如果遇到冰晶云（由冰晶体组成的云），冰晶体会沉积到飞机表面上而使飞机结冰。飞行实践证明，上述三种结冰形式中，干结冰和凝华结冰发生较少。对飞行性能的影响也较小，而滴状结冰是飞机结冰的常见形式，对飞机性能的影响较大，甚至可能导致飞行事故，因此，后面的讨论一般都是针对滴状结冰进行的。二飞机结冰的主要气象参数飞行实践证明，飞机结冰量的多少，结冰范围大小及冰层的形状，主要取决于云层温度、液态水含量、水滴直径和云层范围（水平长度与垂直高度）四个气象参数。（一）云层温度云层温度是影响飞机结冰的主要气象参数之一，根据统计资

4、料，飞机结冰一般发生在0———20的范围内，尤其在-2——10时，结冰的概率最多，强烈结冰主要发生在-2——8的温度范围内。（一）液态水含量液态水含量愈大，则在单位时间内撞击到飞机表面现象上的水量愈多，因而结冰愈严重。（二）水谪直径水滴直径对飞机结冰区域的大小有着决定性的影响，对结冰形状的影响也比较大，因此水滴直径也是影响飞机结冰的重要参数。（三）云层范围云层范围是指云的水平长度和垂直厚度，它主要影响飞机结冰的厚度，云层范围越大，飞机在云中飞机时间越长，因而冰层越厚。第二节飞机结冰对飞机性能的影响在结冰气象条件下飞行的飞机，若无防冰措施，在飞机的所有迎风面都可能结冰。飞机结冰后，不仅

5、增加了飞机重量，而且破坏了飞机的气动外形，因而阻力增加，使飞机操纵性能下降，传感仪的结冰则会导致信号失真和指示失常。结冰对飞机性能影响的程度，取决于结冰强度和冰的形状。由于飞机各部件在飞机上起的作用不同，它们结冰的情况不同，对飞机性能的影响也不同，因此本节首先讨论结冰强度和冰形，然后按部件分类讨论结冰对飞行性能的影响。一、结冰强度和结冰程度（一）结冰强度结冰强度是指冰在飞机表面形成的速度，以每分钟增长的厚度表示。结冰强度与飞行速度、气象条件及飞机部件折外形有关，由于各部件外形不同，所以在同样的飞行和气象条件下，各部分的结冰强度是不同的。等级弱结冰中等结冰强结冰极强结冰结冰强度mm/m

6、in〈0．60．6--1．01.0—2.0〉2.0（二）、结冰程度结冰强度并不能完全表达飞机结冰的严重程度，如飞机处于小范围雨积云的极强结冰条件下飞行时间很短，结冰强度虽然很大,但结冰量不会很厚；相反，如飞机处于弱结冰条件下飞行时间很长，则冰层可能很厚。所以，总的结冰厚度也是一个非常重要的概念，因而引入结冰程度这一概念。参数弱结冰中等结冰强结冰极强结冰最大厚度(mm/)0.1—0.55.0—1515--30﹤30所谓结冰程度，是指在结冰条件下的全部飞行时间内，飞机表面所结冰层的最大厚度。显然，结冰程度是冰的生成速度和飞机飞过结冰区域的时间的函数。二、机翼及尾翼结冰的影响机翼和尾翼是飞

7、机产生升力的主要部件。结冰时，冰层主要聚集在翼面前缘部分。机翼和尾翼上结冰，会引起翼型阻力增加，升力下降，临界攻角（失速攻角）减小，飞机操纵性和稳定性恶化。（一）翼型阻力增加，升阻比降低翼型阻力是由摩擦阻力和压差阻力两部分组成的。摩擦阻力的产生是由空气具有粘性，在空气流经机翼表面时，会形成附面层而产生摩擦阻力。摩擦阻力的大小，主要取决于附面层的性质，层流附面层的阻力远比紊流附面层阻力小，机翼表面都设计成流线型截面，就是为了避免出现紊流附面层的。压差阻力是物