电脉冲除冰系统除冰激励的简化与影响因素

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1、航空学报ActaAeronauticae1AstronauticaSinicaAug252012V01．33No．81384-1393ISSN1000—6893CN11—1929／Vhttp：Hhkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cn文章编号：1000—6893(2012)08—1334—10电脉冲除冰系统除冰激励的简化与影响因素‘李清英，朱春玲4，白天南京航空航天大学航空宇航学院，江苏南京210016摘要：首先建立了电脉冲除冰系统的电路模型，求解了有无二极管条件下的理论脉冲电流曲线，通过分析计算电流与实验电流，提出了将正弦半波电流函数用于电磁

2、场分析以简化研究除冰激励的观点，同时求解了不同电流方式下的电磁压力分布，再用结构动力学分析了不同压力载荷下实验铝板的响应位移。其次通过比较铝板中心位移实验值与动力学求解的g自应位移值，其有效的吻合程度验证了用正弦半波函数电流简化电脉冲除冰激励分析的可行性。最后，在利用正弦半波电流函数简化分析脉冲激励的基础上，研究了电流大小、电频率、铝板厚度、铝板弹性模量、铝板密度以及铝板长宽比对最大响应位移的影响。研究结果表明，最大响应位移随电流增入而增大，随铝板厚度、弹性模量与密度的增大而减小，且随电频率的改变而改变，但几乎不受铝板长宽比的影响；在研究电频率时得出，可将电频率与系统

3、结构固有频率以1：1的比例设计，此关系式是电脉冲除冰系统电路设计的基础。关键词：电脉冲除冰系统；脉冲电路；脉冲电流；压力分布；最大响应位移；影响因素中图分类号：V244．15文献标识码：A在结冰气象条件下，飞机在空中飞行或停留在地面时，机翼前缘与发动机进气道口易发生结冰现象，这将导致飞机气动性能恶化，严重者致使机毁人亡。因此多年来人们一直致力于解决飞机的结冰问题，各种防除冰方法应运而生。就除冰技术而言，根据其利用能量方式的不同，可分为热力除冰系统、化学除冰系统以及机械除冰系统等[1]。飞机电脉冲除冰技术是一种机械除冰方式，目前俄罗斯的伊尔系列飞机已经成功安装了该系统并

4、且运行良好[2]。美国针对BeechBonan—za、Cessna206、DHC一6TwinOtter与Boein9767等机型也安装了该系统，不过还处于验证阶段[3J。西方国家多年来投入电脉冲除冰技术的研究，其结果表明该技术具有高效节能、稳定性好、通用性强等优点[4。9】。中国在这方面起步较晚，理论及实验研究都不够深入口“”]。尽管国内有厂家曾向俄罗斯购买脉冲线圈等部件，即使所测量脉冲放电电流与供方电流取得一致也未能达到理想的除冰效果。这是因为电脉冲除冰效果的好坏与诸多因素相关，故有必要深入研究电脉冲除冰系统各方面的成因。在电脉冲除冰系统的理论研究中，Header—

5、SOIl提出了场路传输线分析模型，并利用频域分析方法求解脉冲电流[4]。Bernhart和Schrag以脉冲放电电压为输入量开发了成套计算代码以研究电脉冲除冰系统的除冰激励[6]。Scavuzzo等研究电脉冲除冰系统电磁力分布时导入已获得的瞬态电流值[7]。Smith采用理想RLC电路求解的电流函数进行电磁力的计算口]。Labeas等在研究电脉冲除冰系统除冰范围的影响因素时，避开收稿5t期：2011—10一”；退修日期：2011-10-27；录用日期：Z011-12—30；网络出版时间：2012—01—1310：21网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／det

6、ail／111929V20120113．1021005．html基金项目：国家自然科学基金(10972106)*通讯作者Tel．：025—84896667E—mail：clzhu@nuaaeducn}

7、用格式#LIQY．ZhuCL．BaiT?Simplificationofde-icingexcitationandinfluentialfactorsoftheelectro—impulsede—icingsystem．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2012，33(8)：1384．1393i李清英．朱春玲．白天．电脉冲除冰系统除

8、冰激励的简化s影响因素．航空学报，2012，33(8)：1384—1393．夸清英等：电脉冲除冰系统除冰激励的简化与影响凶索除冰激励求解的复杂性，直接在机翼模型卜加载正弦半波力以分析除冰范围一91。由于电脉冲除冰系统属于单脉冲电流冲击。更适宜采J{J电流的时域分析。若电脉冲除冰系统电磁场分析需导人实验电流值．必将制约该技术的进一步研究。凶此，不同于以放电电压为输入量的研究方法，本文以文献[12]所提出的电脉冲除冰系统的涡流电磁场分析模刑与文献[13]处理求解的电磁压力分布为基础．将脉冲电流作为研究对象．分析电路模型中时域电流的求解方法．通过比较实验电