飞机机翼防除冰系统研究进展

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1、文章编号：1004-3918（2012）09-1246-05飞机机翼防除冰系统研究进展王毅，元辛，张峰（西北工业大学力学与土木建筑学院工程力学系，西安710072）摘要：机翼表面的积冰对飞机飞行姿态影响很大.为满足飞机在低温、高湿等气候条件下的飞行要求，防除冰系统的设计研究是飞机设计中的重要内容.介绍了飞机积冰的特点及其对飞机飞行性能的影响，并对国外各种先进的机翼防除冰系统工作原理及特征加以介绍和对比分析，对国内飞机防除冰系统的设计具有很大的参考价值.关键词：飞机积冰；机翼；防除冰系统中图分类号：V211．41文献标识码：ATheDevelopmentoftheWingIceP

2、rotectionSystemWangYi，YuanXin，ZhangFeng（Schoolofmechanics，CivilEngineeringandArchitecture，NorthwesternPolytechnicialUniversity，Xi’an710072，China）Abstract:Theeffectsoficeaccretiononanaircraftcancausetheshapeofairfoilsandflightcontrolsurfacestochange.Thedesignoftheiceprotectionsystemisakeytech

3、niqueoftheaircraftdesignformeetingtheflightrequirementsunderthelowtemperatureandhighhumidityclimaticconditions．Thecharacteristicsoftheiceaccretionandtheeffectsontheaircraftisintroduced，andtheoperatingprincipleandfeatureoftheabroadwingiceprotectionsystemsispresentedandcontrastivelyanalyzedint

4、hispaper．Thispaperhasimportantreferencevaluetotheaircraftdesign．Keywords:iceaccretionontheaircraft；wing；theiceprotectionsystem飞行积冰是一种严重的危害，它破坏了飞机表面的光滑流场，增加了飞行阻力，降低了飞行控制的可靠性以及飞机的升力.积冰的实际重量在积冰引起的气流破坏过程中仅起次要作用.随着为补偿额外阻力的动力增加以及为保持高度而采取的机鼻抬升导致的飞行攻角的增加，在机翼及机身下表面出现的积冰是允许的.积冰会出现在飞机所有暴露的正表面，不仅在机翼，螺旋桨

5、及风挡上面，而且会出现在各种天线、通气孔、进风口、发动机整流罩等部位.在中等或严重积冰状况下，轻型飞机的积冰会导致飞机无法继续飞行.飞机会在比正常状态下较高的速度或较低的攻角下就出现失速，可能陷入不受控制且无法恢复的翻转或仰俯状态.风洞试验和飞行试验表明在机翼前缘或上表面出现的厚度或粗糙程度要比一小片粗砂纸要小的霜、雪、积冰会降低飞机升力的30％并增加阻力的40％[1].较多的堆积物会更大程度降低飞机的升力，冰增加飞行阻力达到80％甚至以上.尽管飞机装备了各种防除冰的设施，但其作用效果受到未保护区域积冰堆积的影响.NASATM83564[2]研究表明当受保护表面的积冰被清除后，

6、飞行的阻力仍保持在原有阻力接近50％的水平.粘连在飞机外表面的结构积冰种类包括霜状冰、明冰及混合冰三种：1）霜状冰（rimeice）具有粗糙的、乳白色外表.这类冰大多数情况下可以被除冰系统去除或被防冰系统阻止.收稿日期:2012-06-07基金项目:航空科学基金（2010ZF56016）；河南省基础与前沿基金资助项目（11230041003）；河南省重点科技攻关项目（082102210016）作者简介:王毅（1975－），男，河南南阳人，博士研究生，副教授，主要研究方向为飞机防除冰系统及复合材料层合板力学性能.2012年9月王毅，等：飞机机翼防除冰系统研究进展-1247-2）明

7、冰（clearorglazeice）通常是透明的并且紧紧贴附在飞机外表面，但经过进一步的堆积后容易形成冰脊.这类冰通常很难去除.3）混合冰（mixedice）即由前面两类积冰混合而成.目前常见的防除冰技术按工作方式可分为机械除冰、液体防冰和热力防除冰.其中，机械除冰技术可分为气动带除冰和电脉冲除冰；热力防除冰技术按热源和加热方式可分为电热防冰、气热防冰，以及热翼防冰.一般地，对保护面积大，防冰要求较高的机翼、发动机进气道前缘，常采用气热防冰；对保护面积小、防冰要求低的部件采用电热周期除冰；对