飛機結構與系統(tǒng)第十章防冰排雨系統(tǒng)

1、南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院 本章內容本章內容 飛機結冰對飛行性能的影響 飛機防冰、除冰方法 飛機防冰排雨系統(tǒng)南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院必要條件：必要條件： 水分水分+負溫負溫三種型式：三種型式：滴狀結冰：過冷水滴滴狀結冰：過冷水滴凝結結冰：凝華凝結結冰：凝華干結冰：冰晶云干結冰：冰晶云一、結冰概述一、結冰概述 1969年2005年，世界上由于結冰引起的飛行事故造成500多人死亡及財產的重大損失。南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院1）翼型阻力增加，升阻比降低）翼型阻力增加，升阻比降低 破壞原來的流線外形，使氣流產生局部分離，增破壞原來的流

2、線外形，使氣流產生局部分離，增大摩擦阻力和壓差阻力。大摩擦阻力和壓差阻力。結冰后阻力相對升力增加更快，升阻比降低，機結冰后阻力相對升力增加更快，升阻比降低，機翼空氣動力品質變壞。翼空氣動力品質變壞。2）臨界迎角減?。┡R界迎角減小 失速提前且更猛烈。失速提前且更猛烈。3）飛機操縱性能惡化）飛機操縱性能惡化低速飛行時有失速危險；低速飛行時有失速危險；機翼和尾翼嚴重結冰會引氣飛機機械抖動，操縱機翼和尾翼嚴重結冰會引氣飛機機械抖動，操縱機構結冰可能會引起卡阻現象。機構結冰可能會引起卡阻現象。二、機翼和尾翼結冰的影響二、機翼和尾翼結冰的影響南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院1）發(fā)動機進氣部

3、件包括：）發(fā)動機進氣部件包括： 發(fā)動機進氣道前緣、壓氣機前緣整流罩、第一級發(fā)動機進氣道前緣、壓氣機前緣整流罩、第一級壓氣機前的導流葉片等。壓氣機前的導流葉片等。三、發(fā)動機進氣部件結冰的影響三、發(fā)動機進氣部件結冰的影響南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院2）進氣道前緣特點：）進氣道前緣特點： 類似機翼結冰情況，但有其特殊性：類似機翼結冰情況，但有其特殊性： 結冰區(qū)域比機翼大；結冰區(qū)域比機翼大；由于氣流在進氣道由于氣流在進氣道 內加速，溫度下降，內加速，溫度下降， 所以環(huán)境溫度為正溫所以環(huán)境溫度為正溫 （如（如510度）時也可度）時也可 能結冰。能結冰。三、發(fā)動機進氣部件結冰的影響三、

4、發(fā)動機進氣部件結冰的影響南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院3）發(fā)動機進氣部件結冰的影響）發(fā)動機進氣部件結冰的影響破壞它們的氣動外形；破壞它們的氣動外形；減小進氣道面積、壓氣機相鄰葉片空氣流通面減小進氣道面積、壓氣機相鄰葉片空氣流通面積，使進入發(fā)動機空氣流量減小，功率下降；積，使進入發(fā)動機空氣流量減小，功率下降；結冰不對稱、不均勻，以及脫落等情況，破壞結冰不對稱、不均勻，以及脫落等情況，破壞轉子動平衡，造成振動，甚至導致發(fā)動機軸承轉子動平衡，造成振動，甚至導致發(fā)動機軸承損壞；損壞；脫落的冰塊隨高速氣流進入壓氣機，打在葉片脫落的冰塊隨高速氣流進入壓氣機，打在葉片上可能造成壓氣機的損壞

5、。上可能造成壓氣機的損壞。三、發(fā)動機進氣部件結冰的影響三、發(fā)動機進氣部件結冰的影響南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院結冰情況與機翼類似，有時甚至比機翼更嚴重；結冰情況與機翼類似，有時甚至比機翼更嚴重；螺旋槳結冰后破壞了氣動外形，增加翼型阻力，降螺旋槳結冰后破壞了氣動外形，增加翼型阻力，降低螺旋槳效率；低螺旋槳效率；結冰不對稱、不均勻以及脫落會引起振動；結冰不對稱、不均勻以及脫落會引起振動；冰層脫落時，可能危及冰層脫落時，可能危及 飛機及發(fā)動機部件，可飛機及發(fā)動機部件，可 能擊穿蒙皮和氣密艙。能擊穿蒙皮和氣密艙。四、螺旋槳結冰的影響四、螺旋槳結冰的影響南京航空航天大學民航學院南京航

6、空航天大學民航學院駕駛艙風擋結冰或起霧會降低風擋透明度，使目視駕駛艙風擋結冰或起霧會降低風擋透明度，使目視飛行困難；飛行困難；飛機上裝有空速管和各飛機上裝有空速管和各 類測溫、測壓探頭，結類測溫、測壓探頭，結 冰會引起這些測量信號冰會引起這些測量信號 的誤差或錯誤，產生不的誤差或錯誤，產生不 安全隱患。安全隱患。五、風擋、測溫測壓探頭結冰的影響五、風擋、測溫測壓探頭結冰的影響南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院 利用氣動力使冰破碎，借助高速氣流將冰利用氣動力使冰破碎，借助高速氣流將冰吹掉。吹掉。 膨脹管除冰裝置。膨脹管除冰裝置。結構簡單，消耗空氣流量??；結構簡單，消耗空氣流量?。桓?/p>

7、變了翼型，增大了阻力；改變了翼型，增大了阻力；應用于早期低速飛機。應用于早期低速飛機。當熱引氣不足時可做替代的防冰措施。當熱引氣不足時可做替代的防冰措施。 C-130J一、機械除冰系統(tǒng)一、機械除冰系統(tǒng)南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院 通過向加溫元件通電產生熱量，使冰融化。主要應用通過向加溫元件通電產生熱量，使冰融化。主要應用 于于小面積、小部件的防冰，如：空速管、迎角探測器、總溫探小面積、小部件的防冰，如：空速管、迎角探測器、總溫探頭、水管、駕駛艙風擋、螺旋槳等。頭、水管、駕駛艙風擋、螺旋槳等。二、電熱防冰系統(tǒng)二、電熱防冰系統(tǒng)南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院 一

8、種物理防冰方法，借助某種液體（防凍液）減小冰與一種物理防冰方法，借助某種液體（防凍液）減小冰與飛機表面附著力或降低飛機表面凍結溫度。飛機表面附著力或降低飛機表面凍結溫度。 防凍液：乙烯乙二醇（美），乙醇類（俄）防凍液：乙烯乙二醇（美），乙醇類（俄） 主要應用于風擋玻璃防冰及螺旋槳等部件的防冰。但因主要應用于風擋玻璃防冰及螺旋槳等部件的防冰。但因消耗量大、飛機增重大，噴液口易堵塞，維修不便，現代飛消耗量大、飛機增重大，噴液口易堵塞，維修不便，現代飛機少用。機少用。三、液體防冰系統(tǒng)三、液體防冰系統(tǒng)南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院 熱源充足，能量大，常用于機翼、尾翼、發(fā)動機唇口熱源充

9、足，能量大，常用于機翼、尾翼、發(fā)動機唇口大大面積防冰。面積防冰。 熱空氣來源：熱空氣來源：發(fā)動機壓氣機引氣發(fā)動機壓氣機引氣 現代民航飛機多采用?，F代民航飛機多采用。發(fā)動機排氣熱交換器發(fā)動機排氣熱交換器 應用于活塞發(fā)動機。應用于活塞發(fā)動機。燃燒加溫器燃燒加溫器 早期飛機。早期飛機。四、熱空氣防冰系統(tǒng)四、熱空氣防冰系統(tǒng)南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院 一種高效節(jié)能除冰方法，通過發(fā)生電脈沖，使待除冰一種高效節(jié)能除冰方法，通過發(fā)生電脈沖，使待除冰區(qū)域產生高頻振動，使冰脫落。區(qū)域產生高頻振動，使冰脫落。 耗能低，僅為電熱除冰系統(tǒng)的耗能低，僅為電熱除冰系統(tǒng)的1/1001/60。 目前未得到

10、實際應用。目前未得到實際應用。五、電脈沖除冰系統(tǒng)五、電脈沖除冰系統(tǒng)南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院 防止飛機某些關鍵區(qū)域或部件結冰，在雨天飛行時，保防止飛機某些關鍵區(qū)域或部件結冰，在雨天飛行時，保證駕駛艙風擋的干燥，使其不會防礙駕駛員視線。證駕駛艙風擋的干燥，使其不會防礙駕駛員視線。南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院B737NG機翼防冰系統(tǒng)機翼防冰系統(tǒng)可在空中和地面工作。可在空中和地面工作。起飛爬升階段關閉，以起飛爬升階段關閉，以減少發(fā)動機引氣。減少發(fā)動機引氣。一、翼面前緣防冰系統(tǒng)一、翼面前緣防冰系統(tǒng)南京航空航天大學

11、民航學院南京航空航天大學民航學院B737NG機翼前緣縫翼機翼前緣縫翼一、翼面前緣防冰系統(tǒng)一、翼面前緣防冰系統(tǒng)南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院ERJ145尾翼尾翼一、翼面前緣防冰系統(tǒng)一、翼面前緣防冰系統(tǒng)南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院發(fā)動機壓氣機引氣加溫。發(fā)動機壓氣機引氣加溫。二、發(fā)動機整流罩防冰二、發(fā)動機整流罩防冰南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院皮托管皮托管 （空速管）（空速管）電阻式電加溫器電阻式電加溫器三、大氣數據探頭防冰三、大氣數據探頭防冰南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院迎角探測器迎角探測器 （AOA）電阻式電加溫器電阻式電

12、加溫器三、大氣數據探頭防冰三、大氣數據探頭防冰南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院大氣總溫探頭大氣總溫探頭 （TAT）電阻式電加溫器電阻式電加溫器三、大氣數據探頭防冰三、大氣數據探頭防冰南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院 通過嵌在風擋的加溫電通過嵌在風擋的加溫電阻實現防冰除霧。阻實現防冰除霧。防冰外層防冰外層除霧內層除霧內層四、駕駛艙風擋的防冰和除霧四、駕駛艙風擋的防冰和除霧南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院 小型飛機：小型飛機： 一般采用聚丙烯塑料做風擋玻璃，材料軟，采用給風一般采用聚丙烯塑料做風擋玻璃，材料軟，采用給風擋打蠟的方法。擋打蠟的方法。大型

13、高速飛機：大型高速飛機：風擋刮水刷系統(tǒng)風擋刮水刷系統(tǒng)化學排雨劑系統(tǒng)化學排雨劑系統(tǒng)永久性防水涂層永久性防水涂層氣動排雨系統(tǒng)氣動排雨系統(tǒng)五、駕駛艙風擋排雨系統(tǒng)五、駕駛艙風擋排雨系統(tǒng)南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院 1. 風擋刮水刷系統(tǒng)風擋刮水刷系統(tǒng)電動或液壓驅動；電動或液壓驅動；不能在干的風擋上使用。不能在干的風擋上使用。五、駕駛艙風擋排雨系統(tǒng)五、駕駛艙風擋排雨系統(tǒng)南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院 2. 化學排雨劑系統(tǒng)化學排雨劑系統(tǒng)一般在大雨、高速飛行時使用；一般在大雨、高速飛行時使用；僅作用于機長風擋和副駕駛風擋（僅作用于機長風擋和副駕駛風擋（1號風擋）。號風擋）

14、。使用注意事項：使用注意事項：不要在干燥的風擋上使用；不要在干燥的風擋上使用；小雨大風時不能使用；小雨大風時不能使用；排雨劑管路不能受潮；排雨劑管路不能受潮；濃排雨劑對蒙皮有腐濃排雨劑對蒙皮有腐 蝕作用，如落在蒙皮蝕作用，如落在蒙皮 上，需及時清洗。上，需及時清洗。五、駕駛艙風擋排雨系統(tǒng)五、駕駛艙風擋排雨系統(tǒng)南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院 3. 永久性防水涂層永久性防水涂層風擋最外層采用；風擋最外層采用；并非無限壽命，與并非無限壽命，與 使用次數和在風擋使用次數和在風擋 上的壓力有關。上的壓力有關。五、駕駛艙風擋排雨系統(tǒng)五、駕駛艙風擋排雨系統(tǒng)南京航空航天大學民航學院南京航空航

15、天大學民航學院 4. 氣動排雨系統(tǒng)氣動排雨系統(tǒng) 也稱射流強風氣流排雨系統(tǒng)，也也稱射流強風氣流排雨系統(tǒng)，也可做除冰、除霧手段?？勺龀?、除霧手段。 利用發(fā)動機引氣進行排雨，讓發(fā)利用發(fā)動機引氣進行排雨，讓發(fā)動機引來的高溫、高壓空氣吹過風擋動機引來的高溫、高壓空氣吹過風擋，噴氣形成一層空氣屏障，阻止雨滴，噴氣形成一層空氣屏障，阻止雨滴落在風擋表面。落在風擋表面。 多用于軍機。多用于軍機。五、駕駛艙風擋排雨系統(tǒng)五、駕駛艙風擋排雨系統(tǒng)南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院 幾種機型民航客機排雨措施：幾種機型民航客機排雨措施：五、駕駛艙風擋排雨系統(tǒng)五、駕駛艙風擋排雨系統(tǒng)機機 型型排排 雨雨 措措 施施電動風擋刷電動風擋刷防水涂層防水涂層排雨劑排雨劑A320B737-300B737-800B747-400B757B767B777南京航空航天大學民航學院南京航空航天大學民航學院駕駛員直觀式駕駛員直觀式 安裝于駕駛員容易看到的地方，當發(fā)現結冰后，安裝于駕駛員容易看到的地方，當發(fā)現結冰