飞机电排斥除冰器件设计与仿真

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1、第2卷第1期航空工程进展V01．2No．12011年2月ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGFeb．201文章编号：1674—8190(2011)01-056-06飞机电排斥除冰器件设计与仿真袁赫，姜胜林，张光祖(华中科技大学电子科学与技术系，武汉430074)摘要：结冰是飞机飞行中的重大安全隐患。电排斥除冰器利用电磁排斥力除去冻结在飞机表面的积冰，具有低功耗、高效率、对飞机气动性能影响小、安装简易等优点。本文采用ANSYS仿真软件，利用磁矢量位有限元仿真方

2、法，构建了飞机电排斥除冰器单组排斥元件有限元模型，通过对模型进行电磁一结构瞬态耦合，分析了单组元件尺寸及通入电流峰值对元件运动层所受电磁排斥力强度的影响。得到了单组元件不同尺寸和电流峰值的电磁力强度曲线，进而提出了电排斥除冰系统的设计思路。本文模拟结果与实验吻合度高，较该种除冰器设计时常用的经验公式的计算结果更精确，为电排斥除冰器件的设计提供了精确的理论指导。关键词：飞机；电排斥除冰；有限元素法；电磁力强度；仿真率惆分类号：V244．1+5文献标识码：ADesignandSimulationofAircra

3、ftElectric’expuisiveDe-icingSystemYuanHe，JiangShenglin，ZhangGuangzu(DepartmentofElectronicScienceandTechnology，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China)Abstract：Icingisoneofthemajorsourcesofflightaccidents，whichthereforeneedstOberemovedfr

4、omtheair—crafts．Amongvariousde-icingsystems，electric-expulsiveapproachremovesicebytheelectromagneticrepul—sionforce。whichisfeaturedbyitslowpowerconsumption，highefficiency，lessinfluencetoflightstability，aswellasflexibleinstallation．WithANSYSsimulatorandbase

5、donmagnetic-vectorfiniteelementmethod(FEM)，theFEMmodelsforthesinglecomponentisbuiltinthispaper．Theeffectoftherepulsionforceoncomponentsizes，structuresandcurrentsareanalyzedviaEM—structuretransientcouplingapproach．Bythismethod，therepulsionforcestrengthcurve

6、scorrespondingtOdifferentcomponentsizesandcurrentamplitudesareobtained．Anewdesignschemefortheelectric—expulsivede-icingsystemsisthenpresented．Thesimulatedresultsagreewiththemeasuredresultsverywell，andahigheraccuracyoverexistingempiricalformulasisob—served．

7、Theresultspresentedhereprovideareliabletheoreticalguidanceforthedesignofpracticalelectric-ex—pulsivede-icingsystems．Keywords：aircraft；electric-expulsivede-icing；finiteelementmethodstrengthofelectromagneticforce；simulation0引言飞机机翼在飞行过程中的结冰是指飞机飞行在温度小于等于冰点的环境中

8、时，空气中的过冷水滴撞击并冻结在飞机机翼表面的现象‘1。。在特定马赫数，雷诺数和攻角条件下‘2q]，飞机机翼结冰可收稿日期：2010—11—10}修回El期：2010—12—19通信作者：袁赫。yuanheyouran@163．com使飞机稳定性降低33％、升力降低30％、阻力增长400％。据NTSB、FAA、NASA数据库信息显示[5]，飞机飞行过程出现的失速事故中有7％是由于结冰造成的。近年来，因飞机结冰造成