飞机的防冰防雨系统
摘要
本论文主要对飞机的防冰防雨系统进行分析。从飞机的结冰现象展开来阐述结冰探测器的种类及工作原理、飞机防冰防雨系统的工作原理热气防冰,电热防冰,化学溶液防冰,机械防冰以及防雨装置和应用以及风挡的防冰、排雨及控制中的问题,最后对防冰防雨系统的部分故障进行分析。
关键字:热气防冰电热防冰化学溶液防冰机械防冰以及防雨装置
ABSTRACT
This paper mainly explains the ice and rain protection system of the airplane.From the aircraft icing phenomenon to explain the types of ice and working principle of the detector、working principle and application of the aircraft ice and rain protection system hot air anti-icing、electric anti-icing、chemical solution anti-icing,mechanical anti-icing and rain-resistant device and the problem of windshield anti-ice,behind the rain.Then finally analysis the part faults of the ice and rain protection system
Key words:hot air anti-icing、electric anti-icing、chemical solution anti-icing、mechanical anti-icing and water-resistant device 目录
摘要I
ABSTRACT II
绪论1
一、飞机结冰现象2
1、结冰的条件和类型2
1.1条件2
1.2类型2
2、云的形成和分类2
2.1云的形成2
2.2云的分类2
飞机结冰的主要气象参数2
4、结冰强度和结冰厚度2
5、冰形3
6、机翼及尾翼结冰的影响3
7、发动机进气部件结冰影响3
7.1发动机进气部件结冰3
7.2螺旋桨结冰3
8、风挡玻璃及探头结冰的影响4
8.1风挡玻璃结冰5
8.2测温测压探头结冰5
二、结冰探测器种类及工作原理简介5
1.直观式5
1.1探冰棒5
1.2探冰灯6
2.自动式6
2.1振荡式结冰探测器6
2.2压差式结冰探测器7
3.放射性同位素结冰信号器7
三、飞机防冰防雨系统的分类、工作原理及应用7
1.热气防冰7
2.电热防冰9
3.化学溶液防冰11
4.机械除冰11
5.飞机地面除冰12
6.飞机防雨装置12
四、风挡防冰排雨及控制中的问题12
1、风挡玻璃的防冰方法12
2、风挡玻璃的防雾13
3、档排雨系统13
4、排雨液13
5、厌水涂层13
6、风挡刮水器14
7、发动机进气部件结冰影响14
7.1温度控制组件14
7.2过热控制组件15
7.3功率控制组件15
结论16
致谢17
参考文献18
绪论
飞机在大气中飞行时,只要遇到高湿度(或低温)两个条件,就可能结冰,结霜,起雾等。结冰对飞机性能,效率及安全的影响是多方面的。如结冰会增大阻力并减小升力,导致有害震动;会使大气压力仪表不能正常工作;使操纵舵面活动卡滞;危及无线电信号的接收与发射等。此外冰或雨水积聚在风挡玻璃上会影响驾驶人员的视线。顾防冰防雨系统对保证飞机的安全飞行是至关重要的。
防冰和除冰主要是指在飞行中给飞机的机翼、尾翼、发动机进气道、螺旋桨、风挡玻璃、大气数据探头、供水排水管等部件防冰。而在寒冷的天气条件下,很多情况下在飞机起飞之前,也需要给飞机的机翼和发动机进气道等关键部件除冰,以保证飞机安全起飞。飞行中的防冰和除冰与地面除冰有着本质上的区别,前者通过飞机的防冰系统实现,后者则由地面机务人员按照规定的程序完成。
目前大型民航客机上主要的防冰防雨系统有热气防冰,电热防冰,化学溶液防冰,机械防冰以及一些主要的防雨装置
图1-1防冰防雨简述图
一、飞机的结冰现象
1、结冰的条件和类型
1.1条件:※水分※负温
1.2类型:※干结冰:
飞机在飞行时遇到冰晶云
※凝华结冰:
气态水不经过液态而直接冻结在飞机表面上
※水滴结冰(主要形式):
大气中的过冷水滴撞击在飞机表面上而结冰。
是飞机结冰的主要形式,对飞机的安全飞行危害最大。
2、云的形成和分类
2.1云的形成:
空气中的水蒸气由于冷凝成微小水滴而成
形成条件:水蒸气、降温、使水蒸气能够凝结成水滴的凝结核。
2.2云的分类:
按状态:层云、积云
层云分布范围广,飞机穿越云层时间长,结冰机会多。
积云水滴尺寸大,飞机穿越积云时结冰严重。
3、飞机结冰的主要气象参数
飞机结冰量的多少,结冰范围大小及冰层形状,主要取决于云层温度,液态水含量,水滴直径和云层范围。液态水含量:
单位云体中所含液态水含量,含量越大,结冰越严重。水滴直径:
影响结冰区域的大小,结冰形状。云层范围:
影响飞机结冰的厚度。
4、结冰强度和结冰厚度结冰强度
定义:冰在飞机部件表面上形成的速度,以每分钟冰增长的厚度表示。结冰强度分为:弱、中、强和极强四级。结冰厚度
定义: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。结冰程度可用相对结冰强度表示。即:飞机飞过单位路程时在飞机表面上的结冰厚度。(结冰强度/飞行速度)
5、冰形槽状冰
特征:表面光滑,冰质细密,比重较大,与飞机表面结合力大。
形成条件:-7~0°C,过冷水滴直径较大。
危害:破坏飞机气动外形,结合牢靠,危害较大。矛状冰
特征:乳白色,无光泽,冰层窄长,如矛状,比重小。
形成条件:-15°C或更低,过冷水滴直径小。
危害:组织松脆,易脱落,危害较小。中间冰
厚度较大,粗糙,与飞机表面结合牢。
6、机翼及尾翼结冰的影响翼型阻力增加,升阻比降低
翼型阻力摩擦阻力+压差阻力
结冰后阻力增加多,使升阻比降低临界攻角减小
槽状冰下降最多操纵性能恶化
临界迎角下降,导致在低速飞行时有失速危险
机翼尾翼结冰后,导致飞机机械抖动
7、发动机进气部件结冰影响7.1发动机进气部件结冰
气流在进气道加速,使温度下降,故在环境温度为5-10°C下会结冰。7.2螺旋桨结冰
破坏气动外形,增加翼型阻力,结冰不对称,引起振动,甩落打坏部件等。
图2-1发动机进气道防冰系统图
图2-2是发动机进气道除冰装置的开关示意图:
图2-2发动机进气道除冰装置开关示意图
8、风挡玻璃及探头结冰的影响8.1风挡玻璃结冰
降低玻璃透明度,目测飞行困难8.2测温测压探头结冰
指示失真,引起输入参数的误差或错误,使仪表或数字显示失真。
二、结冰探测器种类及工作原理简介
结冰信号器有多种形式,一般可分为直观式和自动式结冰信号器两大类。
直观式结冰信号器如探冰棒,它一般安装在机头前方、风挡玻璃框架附近容易观察到的地方。当发现结冰后,驾驶人员用人工方法直接接通除冰系统进行除冰。除此之外,还有便于机组在飞行中检查机翼和发动机结冰情况的探冰灯。
自动结冰信号器如振荡式、压差式结冰信号器、放射性同位素结冰信号器等,当达到结冰灵敏度时,既可向驾驶人员发出结冰信号,又能自动接通防冰系统进行除冰。灵敏度指的是当结冰信号器发出结冰信号时所需的最小冰层厚度。
图3-1结冰探测器
1、直观式:
1.1探冰棒:作用:探测飞机是否结冰,并自动或飞行员人工接通防冰加温系统。设在机身外飞行员易见部位,发现结冰后飞行人员接通防冰加温系统除冰,同时探冰棒本身的冰也除去。
图3-2探冰棒
1.2探冰灯(专用聚光灯):
作用:设在机身中部机翼前方左右两侧,接通电门,灯光聚集到机翼前缘,可直接观察结冰情况。
2、自动式:
2.1振荡式结冰探测器
振荡式结冰探测器由传感元件、支撑座、安装盘、壳体、电子控制电路和电气接头等组成,如下图所示。其中传感元件和支撑座暴露在机外气流中,安装盘上有螺孔,用螺杆固定在机身蒙皮上。支撑座里有驱动线圈、反馈线圈和加热器。电子控制电路包括印刷电路板和微处理器等。
工作原理:振荡式结冰探测器的中心部件是超声波轴向振荡探头,该探头在结冰之后,其振荡频率将发生变化,利用这一原理就可以探测到结冰状态的存在。
2.2压差式结冰探测器
压差式结冰探测器的核心元件是膜片和电接触点。膜片将静压室与全压室隔离,膜片上装有活动触点,两室之间由泄压孔相通。全压室通过进气孔端面上的小孔接受进气道气流的冲压;而静压室通过探测器侧面的小孔感受空气的静压。该结冰探测器的进口和根部还有两组加温电阻,为探测器本身除冰加温用,探测器通过插头与外电路连接。
工作原理:
发动机不工作:无冲压气流,接触点闭合。
发动机工作:无结冰:冲压气流进入动压室,动压静压,触点断开。
进气道结冰:动压室失去冲压气流,动、静压室中压力通过泄压孔达到平衡,触点闭合,结冰信号灯亮,同时接通信号器加温电路,融化信号器头部冰层,冲压气流再次进入动压室,使触电断开,信号灯灭,并停止信号器加温。
3、放射性同位素结冰信号器
传感仪采用放射性元素
工作情况:
放射性物质不断发出?射线,计数管接受?射线;未结冰,到达计数管的?射线多,电脉冲多,无结冰信号发出。
结冰:冰层吸收部分?射线,计数管接受?射线的强度减弱,电压脉冲数减少,当冰层厚度达到结冰灵敏度时,发出结冰信号,同时,传感器加温电路接通。
三、飞机防冰防雨系统分类、工作原理及应用
1、热气防冰
用于飞机上防冰面积较大部位,如机翼前缘、尾翼前缘、发动机进气道前缘。喷气飞机的热起源引自发动机压气机,活塞发动机则要用加热器加热空气,把热空气通过导道送到需要防冰的部位防止结冰,目前大中型飞机均采用这种方法进行大面积防冰。
原理:
利用热气流在防冰腔里流动,把热量传递给蒙皮等,从而给结冰表面除冰。
热气防冰系统的气源:
※发动机压气机直接引气(应用较多)
同时从发动机高压,中压级引气,经混合后供给系统
※利用空气引射装置引气
从发动机压气机引出高压热气流,利用引射装置从大气中引入冷气流,将冷热气流混合后使用
※利用热交换器组件
用发动机引出的废燃气(热)对外界大气(冷气流)在热交换器内加热后送入防冰系统
热气防冰特点:热源充足,能量大,能连续加热。应用:常用于机翼、尾翼的大面积防冰、发动机及其进气道防冰
热气防冰系统原理方块图:
→→→
↓
→→
都是运用气热能防冰,机翼防冰和发动机进气道防冰的共同之处是:从发动机高压级或中压级的引气,经过预冷处理后,都通过一个压力调节关断活门,将经过压力调节和温度控制的热空气分配到机翼和进气道的喷管用于防冰。
机翼热气防冰的主要优点是可靠,但其主要缺点是消耗和浪费的能量过多,会导致发动机耗油量增大。
图4-1机翼热防冰截止阀
在图4-1所示的机翼防冰示意图中,驾驶舱顶板上的机翼防冰主电门决定系统的工作方式。当电门在“ON”和“OFF”位置时,由机组人员人工控制机翼防冰活门的开关;当电门在“AUTO”位置时,“机翼和进气道防冰计算机”控制机翼防冰活门的开关。当活门打开时,发动机或APU得引气进入前缘缝翼内部的防冰管道。防冰管道上布有很多小孔,防冰热空气通过小孔进入机翼除冰,最后通过后部的出气孔排入机外气流。由于前缘缝翼可以放出和收进,因此,最内侧的缝翼防冰管道在与两侧机翼上固定的管道连接处,各有一段可伸缩管道将两者连接起来。机翼防冰压力传感器的信号送到计算机,用于机翼防冰系统的控制。
在图4-2所示的进气道防冰示意图中,驾驶舱顶板上的发动机进气道防冰主电门决定系统的工作方式。当电门在“ON”和“OFF”位置时,由机组人员人工控制防冰活门的开关;当电门在“AUTO”位置时,“机翼和进气道防冰计算机”控制防冰活门的开关。当活门打开时,来自发动机的热空气进入防冰管道。防冰压力传感器的信号送到计算机,用于防冰系统的控制。
图4-2进气道防冰示意图
2、电热防冰
利用电阻把电能转化为热能进行防冰。用于面积较小、又较为突前的部位。如空速管和风挡玻璃的防冰。空速管内装有功率很大的电阻丝,在结冰时通电把冰融化。风挡玻璃则通过玻璃上的金属涂层加热。
原理:
对加温元件通电加热,把电能转换为热能,从而给结冰表面除冰。
加热方式:常采用周期加热
系统组成:电源组件、结冰信号器、控制和保护装置、加温元件、信号显示加温元件:金属箔、金属丝、导电金属膜等
应用:广泛,如风挡玻璃防冰、螺旋桨及其整流罩等
图4-3风挡加热控制开关
热气防冰和电热防冰的比较
热气防冰电热防冰
能量形式从压气机引气简单方便电能→热能,
适用于小功率和热气防冰不便部位
控制较难控制,
一般要连续加热易于控制
(加热功率,周期)
能量利用率效率45%左右效率可达80%-95%
可靠性结构简单、
工作可靠寿命长结构复杂,加温元件易
损坏,维护较困难
3、化学溶液防冰(液体防冰)
使用防冻液喷洒到防冰表面进行防冰或除冰。防冰液是冰点很低的化学液
体,用酒精和甘油的混合物或是异丙基酒精,它们使水的冰点降低或使结冰融化,主要用于螺旋桨飞机的螺旋桨防冰或小型飞机的机翼等部位防冰。
原理:
借助某种液体减小冰与飞机表面的附着力或降低水在飞机表面的结冰温度
防冰液:
甲醇、乙醇酒精)等冰点低的液体,连续或周期性地喷射到防冰表面
特点:要配备足够的防冰液并将其喷射到防冰表面是一大问题
应用:风挡玻璃、螺旋桨等部件
4、机械除冰
在小型飞机上还广泛使用着机械除冰方法,在机翼前缘装有一层橡胶防冰管带,平时这些防冰管带紧贴在机翼上,结冰后在管带内充放压缩空气使管带反复膨胀、收缩,使冰层破裂为碎块,让迎面气流吹掉。
原理:利用气动力或电动力使冰破碎,然后被气流吹掉
分类:
※气动膨胀管除冰
原理:飞机防冰表面设膨胀管,结冰时,胶管充气膨胀,使冰破碎,之后,胶管收缩,保持原形。
特点:结构简单,但改变了翼型,增大阻力。
应用:早期低速飞行
※电脉冲除冰
原理:脉冲发生器产生电脉冲,作用于感应器,蒙皮产生脉冲力并小振幅高频振动,将冰除去。
特点:适应温度范围广,耗能小。
5、飞机的地面除冰
在结冰和下雪气象条件下,此时必须根据相应机型的维护工作单、卡或现行有效的飞机维护手册加强检查。当检查到有冰、雪、雪水或霜存在时,应进一步按照要求将它们彻底除去,以确保飞机安全起飞。当气温接近摄氏零度时,应进行相应检查,尤其在下列三种情况下:
①飞机在停机坪上过夜②短停时间过长,飞机长时间停留在停机坪上③飞机在有雪水的跑道上降落或从有雪或雪水的滑行道、停机坪上滑行过。
6、飞机的防雨装置
飞机防雨主要是防止雨水在风挡玻璃上聚集,因为这会影响驾驶员视线。中小型飞机采用和汽车相同的雨刷来刷去雨水,只不过这种雨刷要承担更大的速度和空气动力载荷,功率更大。大型飞机多使用化学液体喷洒在风挡上,这种防雨液的作用是使雨水聚积成球状,不在玻璃上依附,然后被吹走,因而不影响视线。这种方法只有在雨水较大能把风挡玻璃湿透时才能使用,在雨水较小时,防雨液可能黏在玻璃上,清洗较困难,也有的飞机从发动机引来热气吹在风挡外面来防雨。
四、风档防冰、排雨及控制中的问题
1、风挡玻璃的防冰方法
*以电热防冰为主,也有热气防冰,液体防冰
1.1电热防冰:以电阻丝或导电膜作为加温元件,电阻丝装在玻璃内侧,加温不均匀导电膜镀在风挡外层玻璃内表面。
1.2热气防冰:利用热空气对风挡防冰,分为:双层壁式热气防冰、外表面喷射热气流式。
1.3液体防冰:在玻璃外表面喷洒防冰液。
2、风挡玻璃的防雾
2.1与防冰一同考虑
2.2电热防雾:双层壁板式热空气防雾、自由喷射热气流式,以电热居多。
2.3多层结构风挡玻璃:在外层玻璃内表面设导电膜防冰、在内层玻璃外表面设导电膜防冰。
3、风挡排雨系统
在大风大雨气象条件下飞行时,若只靠风挡刮水器给风挡玻璃排雨,则不足以保持良好的能见度。因此除了风挡刮水器,还必须有另外的排雨措施。风挡玻璃上的永久性厌水涂层和在大雨气象条件下使用的一次性排雨液,就是常用的另外两种排雨手段。
4、排雨液
当下大雨时,风挡玻璃表面上便形成了厚度不均的水膜,水膜阻碍了驾驶员的视线。排雨液排雨的机理是:它增大了水的表面张力,消除了玻璃上的水膜,使水保持珠状(就像玻璃表面上的水银珠),加速水珠在刮水器和气流的共同作用下从玻璃上滑走,从而使水珠不附着在玻璃表面上,提高了能见度。
图5-1风挡排雨系统示意图
5、厌水涂层
风挡排雨液是一种化学液体,使用后会对环境造成污染。因此,有关厂家在十多年前开发出了一种化学材料,涂在风挡玻璃外表面,形成一层不吸附雨水、并对雨水起很强的排斥作用、使雨水成珠状从玻璃上快速滚落的涂层,这一图层称为厌水涂层。目前,厌水涂层已经得到了广泛运用,几乎在所有波音系列飞机上都可以看到,在空客系列飞机上也有使用。厌水涂层不影响风挡玻璃的强度和光学透明度,但是随着使用时间的增长,厌水涂层会逐渐磨损,磨损的速度取决于刮水器的使用、航路情况和风挡玻璃的维护保养情况。
6、风挡刮水器
风挡刮水器的驱动力来自于液压马达或电动机,现代飞机通常采用电动机作为驱动力,通过一个机械转换装置将电动机的旋转变换成刮水器的摆动。刮水器摆动速度的调整通过改变直流串励电动机电枢电路的附加电阻值来实现的。
图5-2风档刮水器示意图
7、风挡防冰控制中的问题
*风挡加温由加温操纵器控制
7.1温度控制组件:温度敏感元件提供信号,控制加温,电流随风挡玻璃温度的高低而变化:TT调,I最大;TT调,I逐渐降低,使TT调。
7.2过热控制组件:起过热保护作用,当温控组件失效后,TT调,过热控制组件接通过热继电器,过热信号灯亮,断开加温电路,停止加温,TT调后,过热继电器断电。
7.3功率控制组件:保护风挡玻璃在开始加温时免受热冲击,将加温功率分阶段上升。
结论
随着社会发展的速度越来越快,飞机作为交通工具,现已成为人们出差旅行的首选,飞机的舒适性和安全性已经成为人们选择航空公司的重要标准之一。为了保证旅客的安全,提高航空公司的经济,对飞机的要求也越来越高,然而飞机的防冰防雨系统在保证飞机安全飞行中又起着至关重要的作用,所以在我们日常对飞机防冰防雨系统的维护和修理当中应按照手册正确操作,根据具体的故障进行
排故先排除其他部件的故障千万不能根据个人主观想法去排除故障这样会造成不必要的损失。
致谢
经过几个月的整理和学习本次毕业论文设计即将接近尾声。与此同时,我百感交集,心情久久不能平静,由于知识的不全面和经验的匮乏难免有许多考虑不周之处,如果没有王晋玉老师的辅导、督促和帮助想要完成这个设计是难以想象的。我首先要感谢我的论文指导老师,同时还要感谢大学三年来所有教过我的老师,是他们毫不保留地把知识传授给了我,为我能够顺利地完成这篇论文设计打下了扎实的基础。我还要感谢所有给予过我关心和帮助的老师和同学。最后还要感谢的从小抚养我长大的父母,是他们用辛勤劳动把我培养成人,父母的养育之恩,无以为报,在此我只有由衷的感谢他们!
参考文献
1.《民航概论》
2.《专业英语》
3.《飞机电气系统》
4.B737-600-700-800AMM手册
ATA30 防冰防雨系统 在飞行中，飞机会遇到各种复杂气象条件，可能会引起某些部位结冰，结冰一方面会改变飞机的空气动力性能，另一方面会影响某些系统的正常工作，从而危及飞行安全。为此飞机上设置了防冰系统，同时为保证飞机在雨天飞行时，能使驾驶员的视线不受影响，设置了防雨系统。 一、系统介绍 A318/A319/A320/A321飞机防冰防雨系统在结冰条件下或大雨天气下，都可以使用。防冰使用热气防冰和电防冰。热气防冰部位有：大翼前缘、发动机进气道前缘；电防冰部位有：风挡玻璃、各种探头、排水口。 1、热气防冰 见图30-1，大翼前缘由引气系统供气经大翼防冰活门控制向大翼外侧三个缝翼提供加温热空气。 图30-1 见图30-2，发动机进气道前缘由一个独立的引气管路从发动机高压压气机引气，进行防冰。 图30-2
2、电防冰 见图30-3、图30-4、图30-5、图30-6、图30-7、图30-8，飞机电防冰部位有：风挡玻璃、各种探头、排水口。探头包括：迎角探测器（AOA）、空速管、静压孔、全空温探头。 图30-3 图30-4 3、结冰探测 飞机结冰探测系统有两个分离的探头，位于机头下部，是选装项目。见图30-9，另外在左右风挡之间装有一个目视探头，用于机组目视观测是否结冰。 二、ECAM页面指示 见图30-10，在发动机警告页面的记忆区有防冰操作的相应记录。在ECAM引气页面有三角符号指示大翼防冰在工作。 三、防冰控制面板 见图30-11，防冰控制面板位于头顶板。 1、大翼防冰控制电门
图30-5 图30-6 图30-7
图30-8 图30-9 2、发动机防冰控制电门 3、探头/风挡玻璃防冰控制电门 见图30-12，防雨控制面板也位于头顶板。 1、防雨液喷射按钮 2、雨刷控制旋钮：有三个工作状态：快、慢、不工作。 注：雨刷只能在200节速度以下使用，防雨液可用水冲洗。
1 概述 1.1 飞机的防冰系统与除冰方法 飞机的结冰问题严重危害飞机的安全性。飞机表面出现冰，阻碍了空气的流动，增大了摩擦力并减小升力，尤其是机翼上的冰对飞机起飞影响很大。积聚在飞机尾翼上的冰可扰乱飞机的平衡，迫使飞机向下倾斜，这种现象称为尾翼失速。这时，飞机的防冰系统起到了很重要的作用。 通常，飞机上除冰的方法有两种，一种是“渗透机翼”液体除冰系统，一种是膨胀橡胶气囊，称为气体罩，气体罩沿着机翼安装。但这两种方法都存在缺点，如液体除冰系统效率有限，气体罩增加了飞机重量和功耗。在格林研究中心开展联合研究，采用可膨胀的石墨箔加热单元技术有效替代通常的除冰方法。这种超薄石墨覆盖在飞机表面，并不会太多增加飞机重量，且能够快速融化冰。这种安全的设备目前已向整个航空界推广。 1.2 飞机表面结冰现象、结冰形式以及影响因素 高空飞行飞机的迎风表面通常会伴随三种不同形式的结冰现象，即“水滴积冰”, “干结冰”和“升华结冰”。在大气对流层下半部的云雾中，常常存在大量温度低于冰点而仍未冻结的液态水滴．即“过冷水滴”。“水滴积冰”指的是飞机部件表面的平衡温度低于冰点，过冷水滴撞击并积聚冻结于部件前缘表面而发生的积冰现象。水滴积冰严重时常常会飞机的气动外形、危害飞机的飞行安全，因此，是飞机防冰与除冰技术的主要研究对象。“干结冰”指的是飞机在含有大量冰晶或有雨夹雪的云中飞行时．因气动力加热或飞机防冰设备工作等原因使部件迎风表面温度高于冰点，冰晶沉积融化、然后再冻结成冰的现象。飞机干结冰现象很少遇到，一般无危险，但发动机进气道拐弯处和进气部件表面发生的干结冰现象，积聚的冰晶进人发动机后，会损坏压气机叶片或使发动机熄火，具有一定的危害性。“升华结冰”指的是飞机由冷区飞入暖区，机体表面温度低于周围气温达到结霜温度时．空气中水汽在飞机表面凝华成冰的现象。升华结冰．只要飞机表面温度与周围气温平衡时，冰层便能很快地被融化消失，故不存在危险。因此，“水滴积冰”成为本文讨论的主要内容。 影响水滴积冰的形成及其严重程度的因素很多，包括气象条件、飞机部件外形及飞行状态等诸多因素。一般来说，在液态水含量较大的过冷云中飞行时，容易发生积冰；大气温度约为0 ～-15℃时，发生积冰的概率最大；水滴直径大于20微米时，积冰会威胁飞行安全；飞行速度越大，由干过冷水滴撞击数增加使积冰量加大；但飞行速度超过冰极限飞行速度时，又会因气动力加热使部件表
飞机的防冰防雨系统 摘要 本论文主要对飞机的防冰防雨系统进行分析。从飞机的结冰现象展开来阐述结冰探测器的种类及工作原理、飞机防冰防雨系统的工作原理热气防冰,电热防冰,化学溶液防冰,机械防冰以及防雨装置和应用以及风挡的防冰、排雨及控制中的问题,最后对防冰防雨系统的部分故障进行分析。 关键字:热气防冰电热防冰化学溶液防冰机械防冰以及防雨装置 ABSTRACT This paper mainly explains the ice and rain protection system of the airplane.From the aircraft icing phenomenon to explain the types of ice and working principle of the detector、working principle and application of the aircraft ice and rain protection system hot air anti-icing、electric anti-icing、chemical solution anti-icing,mechanical anti-icing and rain-resistant device and the problem of windshield anti-ice,behind the rain.Then finally analysis the part faults of the ice and rain protection system Key words:hot air anti-icing、electric anti-icing、chemical solution anti-icing、mechanical anti-icing and water-resistant device 目录
长沙航空职业技术学院毕业设计（论文） 毕业论文（设计） 民航飞机的防冰排雨系统及维护方案 二Ο一五年四月十七日
诚信声明 本人郑重声明：所呈交的大专毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究所取得的成果。尽我所知，除了设计（论文）中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业论文（设计）作者签名：xx 2015年04 月17日
民航飞机的防冰排雨系统及维护方案 摘要： 目前，随着全球经济的发展，航空业也在迅猛的发展。随着人流量的流动，飞机的安全一直是人们最关注的问题。本文主要叙述了民航飞机的防冰排雨系统。从飞机的结冰现象、条件展开来阐述结冰会对飞机的哪些主要部件造成影响并带来严重后果；结冰探测器的种类及工作原理、以及风挡玻璃的防冰排雨及控制中的问题，飞机防冰排雨系统的工作原理（热气防冰，电热防冰，化学溶液防冰，机械防冰以及地面除水、防雨装置)的应用。最后对防冰排雨系统提出维护方案。 关键词：热气防冰；电热防冰；化学溶液防冰；机械防冰以及防雨装置
目录 诚信声明 (2) 摘要 (3) 目录 (4) 绪论 (7) 第一章飞机的结冰现象 (9) 1.1结冰的条件和类型 (9) 1.1.1 结冰条件 (9) 1.1.2结冰类型 (9) 1.2云的形成和分类 (9) 1.2.1 云的形成 (9) 1.2.2 云的分类 (9) 1.3飞机结冰的主要气象参数 (9) 1.4结冰强度和结冰厚度 (9) 1.5飞机结冰对飞行性能的影响 (10) 1.6机翼及尾翼结冰的影响 (10) 1.7发动机进气部件结冰影响 (10) 1.7.1发动机进气部件结冰 (10) 1.7.2 螺旋桨结冰 (10)
发动机防冰系统简介 防冰系统对于发动机的安全有着至关重要的作用，一个好的防冰系统能够在保证发动机安全运行的同时，不消耗发动机的工作效率，文章介绍了一些发动机结冰的相关知识以及发动机防冰系统的组成与工作等相关内容。 标签：发动机；防冰；设计；组成 1 结冰的原理介绍 1.1 结冰的条件 在0℃以下大气中存在液态水滴的条件下飞行器会发生结冰。水滴可以在负温度下以液态形式存在似乎很奇怪。但是从热力学的观点来说，看上去“反自然”的这种状态是完全可能的，它被称作过冷状态。水滴能够在过冷状态存在，是因为水滴从液态变为固态时，除了要克服通常的能障之外，还要克服与表面张力所作功相关的能障。 下面我们就来看一下水滴的冻结过程。由于只有在高过饱和水蒸气中和在非常低的温度下（低于-60℃），才能直接由水蒸气自然形成冰核，所以在含水滴的两相过冷气流中，冰粒只有在下列情况下才能形成：过冷水中有冰核均质核化，即在水滴中自然生成冰核，之后随着冰核周围冰的增长水滴冻结；含有被激活的外来冰核的水滴从某种过冷状态开始冻结（异相核化）。 1.2 结冰的气象条件 在多数情况下，飞行器在有降水的云层中飞行时会结冰。从结冰的角度看，所有的云都可分为层云和积云两大类。 结冰发生的概率可通过一系列表征大气条件的参数来计算，这些参数为：液态水含量或单位体积空气含水滴水分的质量，g/m3（这里需要将液态水含量的概念与温度或单位体积空气含水蒸汽的质量（g/m3）的概念区分开）；温度；水滴尺寸和水滴尺寸的分布；云层的水平范围和垂直范围。 上述参数的变化范围很大，在一定的参数组合下会有最大的结冰概率。这些结冰条件在标准中有专门的研究和归纳，这些标准文件有三种用途：结冰条件的预测和记录；防冰系统的设计和试验；结冰条件的模拟（一般用于试验）。 1.3 结冰的物理过程 过冷水滴碰到飞机表面后就开始冻结，此时水滴的轨迹由水滴和气流的相互作用决定。水滴碰撞后马上就会部分或全部冻结。除温度外，云层中的液态水含量对计算水的冻结部分大小和冰瘤的形状起着重要作用。随着云层中液态水含量
A320防冰防雨系统 1．防冰电子控制面板 A320防冰系统、探针/玻璃加热、座舱压力电子控制面板图如下： 面板从左往右，有关防冰的： （1）机翼防冰 ON（开启） “ON”灯亮 “机翼防冰”的信息传输到飞机电子集中监控系统ECAM并显示 机翼防冰阀门开启，来获得热空气 OFF（关闭） “ON”灯变成“OFF” 机翼防冰阀门关闭 FAULT（故障）—当出现以下情况时，此灯亮： 机翼防冰阀门偏离指定位置 检测到低压
（2）发动机1/2防冰 分别控制对应的发动机防冰系统 ON（开启） “ON”灯亮 “发动机防冰”的信息传输到飞机电子集中监控系统ECAM并显示 发动机防冰阀门开启，来获得发动机引气（Engine bleed air） 发动机阀门一开启，就连续不间断防冰，“ON”灯一直亮OFF（关闭） “ON”灯变成“OFF” 发动机防冰阀门关闭 FAULT（故障）—当出现以下情况时，此灯亮： 发动机防冰阀门偏离联接位置（switch position） （3）探头/风挡玻璃加热 AUTO（自动） 飞行过程中给探头和风挡玻璃提供自动加热
地面上当发动机启动时 ON（开启） 给探头和风挡玻璃提供热量 2．A320采用的防冰方法及部件 采用热空气和电加热两种防冰方法。 A320采用热空气防冰的部件有： 机翼前缘； 发动机进气口。 A320采用电加热防冰的部件有： 驾驶舱的风挡和侧窗； 全空温（TAT）探头； 迎角（ALPHA）探头； 空速管和大气数据系统（ADS）的静压探头； 污水排水柱。 3．防冰防雨具体位置
A320具体的防冰防雨的位置，如： 图1 A320防冰防雨部件的位置 4．机翼防冰系统 A320防冰翼面只有大翼，前缘缝翼3，4和5号采用热气防冰的方法，如。进入缝翼前缘内的热空气来自发动机引气。用于防冰的空气由气源系统所提供，其流量由压力控制/关断活门（机翼防冰控制活门）控制。当电路有供电时，由气动控制/关断活门选择打开。在每个活门的顺流都安装有限流器控制气流，如。 离开控制活门的空气经过固定在大翼前缘内的装有隔热套的供气导管，到达一个伸缩管，如，，中所示，该伸缩管将空气传送到3号缝翼内的笛形管（Piccolo duct）的内侧端。空气经过由柔性导管相连接的笛形管管路，沿3，4和5号缝翼进行分配。热气经笛形管管壁上的喷口，如和，向缝翼表面喷射来加热表面。空气在防冰腔内流动，然后通过加速度槽进入后部，最后空气从缝翼底部表面的孔排出机外，如。 大翼防冰系统是用来防止在3，4和5号缝翼前缘出现结冰。该系统（左右大翼均有）使用来自气源系统的热空气，在所有飞行条件下都可用。 通常两个发动机引气供给气源系统。如果发动机出现故障，只有一个发动机提供热空气时,气源系统的交输引气活门打开，此时可又一台发动机给两个大翼提供热气，如。 大翼防冰系统只允许在空中连续工作，但也可在地面上进行测试。以防止缝翼受到过热损伤，地面测试在30秒后自动停止。
飞机防冰系统知识 飞机防冰系统知识 1、机械防冰系统 机械防冰是在飞机的防冰表面设置许多可膨胀的胶管，当探测到防冰要求时，防冰系统利用压缩空气使胶管周期性膨胀收缩，破碎 冰层，然后由气流将碎冰吹走。除冰后，胶管收缩恢复到正常形态，以保持正常的气动外形。机械防冰系统结构简单，但是其改变了翼型，增大了阻力，所以多在低速飞机上应用。 2、热空气防冰系统 热空气防冰是利用热空气加热飞机防冰表面的热力防冰技术。该系统的热源充足，能量大，通常用于机翼和尾翼的大面积防冰。现 代民航客机多数采用发动机压气机的引气防冰，作用位置在机翼、 水平安定面的前缘和发动机整流罩等部位。活塞式发动机采用发动 机的热交换器产生热空气，其热气流来自于发动机废燃气，冷空气 来自外界空气。气流经过热交换器加热后进入防冰系统工作。而早 期飞机上采用燃烧加温器提供防冰热空气。外界空气流过燃烧加温 器被加热，然后输送到防冰系统。 3、液体防冰系统 液体防冰的原理是将冰点较低的'液体喷洒在防冰部位上，其与 过冷水结合后，冰点低于表面温度，从而达到防冰效果。目前使用 的防冰液有甲醇、乙醇、乙烯乙二醇等。从性能上看，甲醇的冰点 最低，乙醇次之，乙烯乙二醇最高;但从着火危险程度来说，乙烯乙 二醇稳定性好，价格也便宜。美制飞机多用乙烯乙二醇作防冰液， 苏制飞机多用乙醇或乙醇与其他液体的混合液作为防冰液。 4、电热防冰系统
电热防冰是通过向加温元件通电产热进行加温。电热防冰主要用于小部件、小面积的防冰。现代飞机上的空速管、驾驶舱风挡等多采用电热防冰。飞机空速管内装有功率较大的电阻丝，在积冰时通电把冰融化。风挡玻璃则通过玻璃上的金属涂层加热来防冰。 5、电脉冲防冰系统 电脉冲防冰是一种高效节能的防冰方式。工作时先由电热冰刀将冰分割成小块，之后脉冲发生器产生电脉冲，使积冰部位产生作用时间很短的脉冲，并产生高频率的振动，使冰脱落。电脉冲防冰系统所需能量较小，工作温度范围大，它的耗能仅为电热防冰系统的1/100到1/60。因此电脉冲防冰系统可能成为下一代飞机的防冰系统。
第1卷第2期2010年5月航空工程进展 ADVANCES IN AERONAU TICAL S CIENCE AND ENGINE ERING Vol .1No .2M ay 2010 收稿日期:2010-05-04; 修回日期:2010-05-22通信作者:李航航,li h ang hang @https://www.doczj.com/doc/379520449.html, 文章编号:1674-8190(2010)02-112-04 飞机结冰探测技术及防除冰系统工程应用 李航航,周敏 (北京航空工程技术研究中心,北京 100076) Engineering Application of Icing Detection Technique and Anti -icing and Deicing System on Aircraft Li Hang hang ,Zhou M in (Beijing Aeronautical Technology Research Cen ter ,Beijing 100076,China ) 摘 要:飞机结冰是飞行过程中所面临的严重安全隐患,不同气象条件下会产生各种不同的结冰类型。文章 介绍了几种常见冰型、成冰机理及其对飞机结构和系统可能产生的危害程度,分析研究了目前国内外飞机结冰探测技术的现状和发展趋势,总结了各种防除冰措施在飞机上的应用和技术特点,并以波音777飞机防除冰系统设计为例,说明典型飞机结构防除冰系统设计的特点和功能。关键词:飞机;冰型;结冰机理;结冰探测;防除冰系统 中图分类号:V 321.229 文献标识码:A Abstract :Icing is one of main facto rs that threaten the flight safety of an aircraft .There are different kinds of icing shapes under different weather conditions .The different kinds of icing shapes and icing mechanism and the harm for aircraft struc -ture and systems are presented in this paper .The development of icing detection technique is analyzed ,and the application and technical trait of d ifferent kinds of anti -icing and deicing system are summarized .Take the anti -icing and deicing sys -tem of Boeing 777fo r example ,the design trait and function of typical anti -icing and deicing sy stem are introduced .Key words :airc raft ;icing shape ;icing mechanism ;icing detectio n ;anti -icing and deicing sy stem 0 引言 飞机结冰是指在特定气象条件下在飞机表面产生水分凝结成冰的现象,多发生在飞机的升力表面(如机翼、尾翼)、螺旋桨和旋翼、发动机进气道、风挡玻璃、外露传感器等部件的迎风表面。飞机结冰严重威胁飞机的飞行安全。飞机发生轻度结冰就会降低飞机的飞行性能,主要表现为升力下降、阻力增加、升阻比大幅下降等,进而造成飞行姿态控制困难。严重结冰时可能造成飞机在小迎角下出现失速或操纵翼面发生失效等现象而造成机毁人亡。 据资料统计,飞机在飞行中因结冰问题而导致空难事故的概率超过15%。近年来,已经发生了多起因飞行结冰而造成的重大空难事故。如2009年6月法国A330客机在大西洋上空飞行时遇到恶劣天气发生结冰引起飞机坠毁,造成228人遇 难;2006年6月,我国一架特种飞机在执行任务中也因严重结冰而发生一等空难,造成数十人死亡。据美国FAA /NASA 统计,飞机出现结冰后导致空难事故中有10%以上是因为飞机结冰造成舵面操 纵失效[1] 。因此,研究飞机飞行中可能出现的结冰现象、结冰机理以及飞机是否结冰、结冰后的除冰效果等问题成为各国航空飞行器设计必须解决的迫切难题。 1 飞机结冰机理及危害分析 1.1 飞机结冰机理分析 容易发生积冰的云层主要有层云(Stratiform Cloud )和积云(Cumuliform C loud )两大类。层云类包括层云、层积云、高层云和雨层云,发生结冰的高度多在0～7km 范围,其垂直方向厚度多小于2.0km ,水平方向长度最大可达几百公里,液态水 含量通常在0.1～0.9g /m 3 范围,能使飞机发生连续积冰。积云类包括积云、高积云、雨积云等,发生结冰的高度多在1.2～7.3km 范围,其水平方向长度一般不超过10km ,厚度与长度相当,液态水
一单选 1. 翼面气动除冰通常用于 A:高亚音速飞机. B:大、中型飞机. C:小型低速飞机. D:涡扇式飞机. 回答: 错误你的答案: 正确答案: C 提示: 2. 采用翼面气动除冰的飞机，在不除冰时 A:除冰带保持膨胀状态. B:除冰带充以一定压力而防冰. C:除冰带被抽成相当真空度而紧贴翼面. D:视飞行速度高低而定. 回答: 错误你的答案: 正确答案: C 提示: 3. 现代运输机机翼防冰常采用 A:气动除冰. B:气热防冰. C:电热防冰. D:超声波除冰. 回答: 错误你的答案: 正确答案: B 提示: 4. 飞机气热防冰可能的热空气来源是 A:发动机压气机引气、燃烧加温器、废气加温器. B:发动机引出的空气、真空泵、压缩空气箱. C:燃烧加温器、废气加温器、废气. D:涡轮压气机、空气储气瓶、APU引气. 回答: 错误你的答案: 正确答案: A 提示: 5. 现代运输机采用气热防冰法，其热空气通常来自A:发动机压气机. B:电热加温器. C:发动机废气加温器. D:已调空气总管.
提示: 6. 飞机气热法防冰的部位通常有 A:机翼、尾翼前缘；发动机前缘整流罩；进气导向叶片；飞机操纵面. B:螺旋桨桨帽；机翼、尾翼前缘；风档玻璃. C:发动机前缘整流罩及螺旋桨叶；机翼前缘. D:机翼上下表面；发动机整流罩包皮；滑油及空气散热器整流包皮. 回答: 错误你的答案: 正确答案: A 提示: 7. 在风档电加温防冰系统中，用来保持风档正常温度控制的部件是A:过热电门. B:自耦变压器. C:温度传感仪. D:温度控制器. 回答: 错误你的答案: 正确答案: D 提示: 8. 空速管的防冰方式为 A:气热防冰. B:电热防冰. C:超声波除冰. D:气动除冰. 回答: 错误你的答案: 正确答案: B 提示: 9. 现代飞机风档防冰通常采用的方法是 A:空调空气防冰. B:气热防冰. C:电加温防冰. D:气动除冰. 回答: 错误你的答案: 正确答案: C 提示: 10. 飞机风档电热防冰加温元件的安装位置是 A:风档玻璃外表面. B:风档玻璃内表面. C:风档玻璃夹层中. D:风档玻璃边框里.
防冰系统故障分析及处理 B737-300/400/500 Inlet Cowl Anti-ice System Trouble Shooting 波音737-300/400/500进气道防冰系统的组成如图1所示，进气道防冰系统使用发动机5级和9级压气机热空气，热空气经防冰活门调节和控制进入发动机进气道前沿整流罩内的环型喷射管，通过热喷射气流加热进气道前沿达到防冰的目的。其主要部件包括：防冰管路、防冰活门、防冰过热电门、防冰压力电门以及环型喷射管。 防冰活门的工作原理 通常所说的进气道防冰活门其实是由两个串联的活门构成的，一个压力调节活门、一个关断活门，防冰活门是电控气动活门，如图2所示。其主要元件包括：位置电门、压力调节器、作动阀、电磁阀、人工超控锁定机构。压力调节活门作动阀在弹簧预载下使调节活门保持在开位，而关断活门作动阀在弹簧预载下使关断活门保持在关位，当操作驾驶舱防冰电门时，关断活门内电磁阀通电，电磁阀门打开，使上游空气通过B传感口经参考压力调节器进入关断活门作动阀的上下腔体，但由于上腔（打开腔）面积比下腔（关闭腔）大，因此上腔压力大于下腔压力，克服弹簧力使作动阀向下移动使关断活门打开。当A传感口的压力大于设定的参考压力时，调节活门的作动阀关闭腔压力大于打开腔的压力，使作动阀下移调节活门关小，最终达到压力均衡。如果下游活门出口压力超过设定极限值时，梭阀向上运动，关断活门下腔压力大于上腔压力，作动阀向上移动使关断活门关闭。压力调节活门和关断活门内的位置电门，用来传感活门的位置状态，并向指示系统提供信号。压力调节活门和关断活门外部均有人工超控六角头，可以在活门发生故障时分别使活门锁定在开位或关位。 防冰系统控制和指示 从防冰系统控制电路（图3，只示出一台发动机进气道防冰系统）可以看出，防冰控
（下册）第4章防冰和排雨系统 1、结冰对飞机性能及效率的影响是多方面的。如结冰会增大阻力并减少升力，导致有害振动；会使大气压力仪表不能正常工作；使操作舵面活动卡滞；危机无线电信号的接收与发射。此外冰或雨水积聚在风挡玻璃上会影响驾驶员的视线。 2、在实际使用中，采取了防冰和除冰两种方式：第一种是在探测到结冰条件后接通防冰系统。第二种是在探测到存在结冰后接通除冰系统。 3、有的水滴虽然温度降至低于冰点，但仍然以液体的形式存在，称为过冷却水或过冷水。在负温的云层或冰雹云中，含有大量的过冷水滴。过冷水滴一旦遇到凝结核，便立即凝结为冰。水汽在碰到足够冷的凝结核时，也可以直接凝华为冰晶。 4、角状冰危害最大，因为它不但严重破坏了飞机的气动外形，而且与翼型表面结合牢固，难以脱落。 5、结冰信号器有多种形式，一般可分为直观式和自动式结冰信号器两大类。 自动结冰信号器如振荡式、压差式结冰信号器、放射性同位素结冰信号器等，当达到结冰灵敏度时，既可以向驾驶员发出结冰信号，又能自动接通防冰系统进行除冰。灵敏度指的是当结冰信号器发出结冰信号时所需的最小冰层厚度。 6、振荡式结冰探测器是利用传感元件结冰之后振荡频率发生变化的原理工作的。 由微处理器计算加热器加温和关断的循环次数，当出现2次或以上加热时，微处理器发出1级结冰信号，给发动机进气道防冰。如果在短时间之内结冰信号频繁产生（≥10次），则微处理器发出2级结冰信号，给机翼防冰系统。 7、压差式结冰探测器又称为冲压空气结冰探测器，它利用测量迎面气流的动压（全压与静压的差值）的原理制成。根
据全压室和静压室之间的气压差报警。 在发动机不工作、没有冲压气流时，接触点处于闭合状态；当发动机工作时，冲压气流进入全压室，由于全、静压之差使膜片弯曲，触点断开。 活动接触点与固定接触点闭合，接通驾驶舱内的结冰信号灯，发出结冰信号，同时接通探测器本省的加温电路。 泄压孔的作用：结冰时，使全压与静压室之间的压力相等。 8、放射性同位素结冰探测器注意事项： （1）对探测器进行安装、运输等工作时，必须给探测器套上铅保护套； （2）在探测器与工作人员之间放置一块1cm厚的有机玻璃作为屏障； （3）严禁随意拆下放射源和分解辐射片； （4）当探测器到期、损坏或报废时，应送回制造厂或交给专门的危险品保管部门。 9、防冰原理：降低水的冰点或让物体表面超过零度。 10、现代大型飞机的前缘缝翼和发动机进气道都利用发动机引气防冰和除冰。从发动机高压级或中压级压气机的引气。 11、机翼防冰：驾驶舱顶板上的机翼防冰主电门决定系统的工作。当电门在“开(ON)”和“关(OFF)”位时，人工控制机翼防冰活门的开关；当电门在“自动(AUTO)”位时，“机翼和进气道防冰计算机”控制机翼防冰活门的开关。当活门打开时，发动机或APU的引气进入前缘缝翼内部的防冰管道。防冰管道上布有很多小孔，防冰热空气通过小孔进入前缘缝翼除冰，最后提供后部的出气孔排入机外气流。由于前缘缝翼可以放出和收进，因此，最内侧的缝翼防冰管道在与两侧机翼上固定的管道连接处，各有一段可伸缩管道将两者连接起来。机翼防冰压力传感器的信号送到计算机，用于机翼防冰系统的控制。 12、进气道防冰式自动报警、人工控制。
目录 摘要 (Ⅰ) ABSTRACT (Ⅱ) 目录 (Ⅲ) 第一章绪论 (1) 1.1研究的背景来源及意义 (1) 1.1.1课题的来源 (1) 1.1.2课题研究的意义 (1) 1.2积冰和防冰机理与认识 (1) 1.2.1积冰的原因 (1) 1.2.2飞机积冰的分类 (2) 1.2.3积冰程度划分 (3) 1.2.4结冰对飞行安全的危害 (3) 1.2.5研究流体管网的重要性 (3) 1.2.6飞机防冰、除冰系统简介 (4) 1.3国内外研究现状 (4) 1.3.1国外研究现状 (4) 1.3.2 国内研究现状 (5) 1.4 本论文研究内容 (5) 第二章飞行循环分析 (7) 2.1 飞行循环分析的基本步骤 (7) 2.2 模型及计算原理 (8) 2.2.1 能量平衡分析 (8) 2.2.2 参考温度计算 (9) 2.2.3 有效湿球温度计算 (11) 2.2.4 防冰需热计算 (12) 2.2.5 防冰供热计算 (13) 2.2.6 防冰设计点计算 (15) 2.3 程序计算与结果分析 (15) 2.4 本章小结 (17) 第三章防冰气体管网系统的分析及计算 (18) 3.1 压降计算模型 (18) 3.1.1 沿程损失计算 (18) 3.1.2 渐缩管局部损失计算 (19) 3.1.3弯管局部损失计算 (19) 3.1.4 渐扩管局部损失计算 (19) 3.1.5 其他常见管件损失计算 (20) 3.2 管道温降计算模型 (20)
3.3 简单管路流量计算 (21) 3.4 节流孔板研究 (23) 3.4.1 稳态计算 (23) 3.4.2 瞬态计算 (24) 3.5 分支管路研究 (25) 3.6 一维管道瞬态模型 (26) 3.6.1 控制方程 (26) 3.6.2 有限差分方法 (27) 3.6.3 Steger-Warming FVS (29) 3.6.4 边界条件及初值问题 (30) 3.6.5 分裂矩阵的求解 (31) 3.6.6 分块三对角线方程组的解法 (32) 3.7 一维防冰引气管路瞬态与稳态计算 (33) 3.8 节流孔板防冰管路计算 (35) 3.9 分路防冰管路计算 (36) 3.10 本章小结 (38) 第四章热气防冰的原理的方法 (39) 4.1 水滴撞击原理 (39) 4.1.1 拉格朗日法 (39) 4.1.2 欧拉法 (41) 4.2 表面流动换热 (42) 4.2.1 质量平衡 (42) 4.2.2 能量平衡 (43) 4.3 结冰冰形计算 (44) 4.4 本章小结 (45) 第五章热气防冰系统的集成 (47) 5.1 系统仿真模块 (47) 5.2 软件开发模式 (47) 5.3 平台的数据存储 (49) 5.4 系统的用户操作接口 (53) 5.5 防冰系统的仿真验证 (55) 5.5.1 仿真算例和计算参数 (55) 5.5.2 流场计算及设置 (55) 5.5.3 收集系数的计算及设置 (56) 5.5.4 表面温度计算及设置 (56) 5.6 结果对比及分析 (56) 5.6.1 支板表面的局部水收集系数 (56) 5.6.2 支板的防冰表面温度 (57) 5.7 本章小结 (58) 第六章总结及展望 (60) 6.1 本文主要内容 (60) 6.2 本文的创新点 (60) 6.3 未来工作展望 (60)
1概述 1.1飞机的防冰系统与除冰方法 飞机的结冰问题严重危害飞机的安全性。飞机表面出现冰，阻碍了空气的流动，增大了摩擦力并减小升力，尤其是机翼上的冰对飞机起飞影响很大。积聚在飞机尾翼上的冰可扰乱飞机的平衡，迫使飞机向下倾斜，这种现象称为尾翼失速。这时，飞机的防冰系统起到了很重要的作用。? 通常，飞机上除冰的方法有两种，一种是“渗透机翼”液体除冰系统，一种是膨胀橡胶气囊，称为气体罩，气体罩沿着机翼安装。但这两种方法都存在缺点，如液体除冰系统效率有限，气体罩增加了飞机重量和功耗。在格林研究中心开展联合研究，采用可膨胀的石墨箔加热单元技术有效替代通常的除冰方法。这种超薄石墨覆盖在飞机表面，并不会太多增加飞机重量，且能够快速融化冰。这种安全的设备目前已向整个航空界推广。 1.2飞机表面结冰现象、结冰形式以及影响因素 高空飞行飞机的迎风表面通常会伴随三种不同形式的结冰现象，即“水滴积冰”,?“干结冰”和“升华结冰”。在大气对流层下半部的云雾中，常常存在大量温度低于冰点而仍未冻结的液态水滴．即“过冷水滴”。“水滴积冰”指的是飞机部件表面的平衡温度低于冰点，过冷水滴撞击并积聚冻结于部件前缘表面而发生的积冰现象。水滴积冰严重时常常会飞机的气动外形、危害飞机的飞行安全，因此，是飞机防冰与除冰技术的主要研究对象。“干结冰”指的是飞机在含有大量冰晶或有雨夹雪的云中飞行时．因气动力加热或飞机防冰设备工作等原因使部件迎风表面温度高于冰点，冰晶沉积融化、然后再冻结成冰的现象。飞机干结冰现象很少遇到，一般无危险，但发动机进气道拐弯处和进气部件表面发生的干结冰现象，积聚的冰晶进人发动机后，会损坏压气机叶片或使发动机熄火，具有一定的危害性。“升华结冰”指的是飞机由冷区飞入暖区，机体表面温度低于周围气温达到结霜温度时．空气中水汽在飞机表面凝华成冰的现象。升华结冰．只要飞机表面温度与周围气温平衡时，冰层便能很快地被融化消失，故不存在危险。因此，“水滴积冰”成为本文讨论的主要内容。 影响水滴积冰的形成及其严重程度的因素很多，包括气象条件、飞机部件外形及飞行状态等诸多因素。一般来说，在液态水含量较大的过冷云中飞行时，容易发生积冰；大气温度约为0?～-15℃时，发生积冰的概率最大；水滴直径大于20微米时，积冰会威胁飞行安全；飞行速度越大，由干过冷水滴撞击数增加使
BI YE SHE JI （20 届） B737飞机防冰系统的研究 所在学院 专业班级飞机结构修理 学生姓名学号 指导教师职称 完成日期年月
摘要 目前，随着全球经济的发展，航空业也在迅猛的发展，随着人流量的流动，飞行器的安全问题一直是最让人们关注的问题。B737飞机防冰系统的研究,研究了飞机积冰对飞机的影响，各飞行阶段结冰对飞行的危害以及B737飞机的防冰除冰方法。论文首先简单阐述了飞机各部位积冰对飞机的危害。其次详细阐述了当代飞机的防冰除冰方法，包括防冰除冰的行为描述及原理。再对震荡式结冰探测器、压差式结冰探测器、B737窗户加热控制组件等进行分析，最后对B737驾驶舱针对防冰排雨案列进行初步分析。 关键词：飞机积冰，飞机除冰，防冰，结冰探测机，窗户加热控制组件
ABSTRACT Now, with the global economy, also the rapid development of the aviation industry, along with the flow of human traffic, aircraft safety issue has been the concern of most people. B737 aircraft’s ice protection system studies the influence of ice on a plane. Firstly, this paper briefly expoun ds the problem of icing in aircraft’s different parts. At the same time, possible reasons and the results are provided. Then oscillatory ice detectors, respectively, pressure-ice detectors, B737 windows, heating control components were analyzed, the last ice floe on the B737 cockpit rain for the case against a preliminary analysis of the column. Key Words: Aircraft icing；Aircraft Deicing；anti-icy；ice detectors；windows, heating control components
第九章飞机防冰排雨及氧气系统 9.1飞机结冰对飞机性能的影响 飞机在结冰气象条件下飞行时，可以发生飞机的结冰现象。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；仪器、仪表结冰后，还会导致指示失常。如结冰严重时，还可能出现严重的飞行事故。由于飞机各部件在飞机上的作用不同，所以它们结冰对飞机性能的影响也不完全一样。 一、升力表面结冰 飞机升力表面主要是指机翼和尾翼两个部件。机翼、尾翼上所结的冰层，主要积聚在它们的前缘部分。当它们结冰时，将会导致翼型阻力增加，升力下降，临界攻角（失速攻角）减小以及操纵性和稳定性的品质恶化。 二、飞机螺旋桨的结冰 在结冰条件下飞行的飞机，其螺旋桨的桨叶、螺旋桨的壳体和整流罩均可发生结冰。 飞机螺旋桨实际上是一个扭转了的机翼，因此，其结冰情况与机翼类似。但由于螺旋桨叶的弦向尺寸小并且螺旋桨除有向前的运动外，自身还以高速旋转，所以结冰要比机翼严重。 螺旋桨桨叶结冰时，首先是在桨叶前缘开始并沿弦向逐渐扩展，结冰范围可达弦长的20—25%。 桨叶结冰后，破坏了表面的光滑，使结冰一开始，就出现了附面层的紊流化，因而极大地增加了翼型阻力，使拉力特性变坏，效率降低。 当桨叶表面上冰层的厚度达5—7毫米时，螺旋桨的离心力，可破坏冰层与表面的连结力，使冰层脱落。 冰层的脱落通常是不均匀和非对称的，结果又使螺旋桨的平衡遭到破坏，出现动力装置和飞机的振动，如发展下去，可使轴承损坏和发动机停车等严重事故。 另外，具有较大动能和质量的冰层，由螺旋桨表面脱落后，还隐含着损坏发动机部件和击破蒙皮或气密座舱的危险。 由此可知，飞机螺旋桨的结冰，也严重地影响着飞机的安全飞行。 三、风挡玻璃、测温、测压传感头结冰 飞机在结冰条件下飞行时，座舱盖及风挡可能结冰。 座舱盖和风挡结冰，对飞机的气动特性影响较小，但大大降低了其透明度。 在结冰条件下飞行时，装在飞机表面上的测温、测压传感头，也会发生结冰。测压口结冰时，减少了进气面积，使入口的动压下降，由此而引起测量误差，测温传感头结冰时，由于冰的蒸发致使指示值下降，由此而引起的测量误差，因此使指示值失真。测温、测压传感头，不仅可发生滴状结冰，而且还可以收集冰晶，使孔口堵塞，导致测量完全失效。 在机上的天线装置，当它们结冰时，可能发生机械折断，使机上通讯和一些电子设
ATA30 防冰/防雨 一、本章维护要点 1．在开始工作之前或靠近飞行操纵装置、飞行操纵面、起落架和相关的门和可移动的部件时要将安全设施和警告牌放置到位。 2．确认起落架地面安全保护套安装到位。 3．在开始工作之前将安全护栏放在适当位置。 4．拆下并报废保险丝，松动的保险丝会割伤或使眼睛失明。 5．清只能在通风良好的环境下使用溶液/清洁剂、密封剂和其它特殊材料，并遵守制造商的说明。穿防护衣，不要让溶液/清洁剂、密封剂和其它特殊材料进入嘴里。不要在工作区域吸烟。不要吸入这种气体。这些材料是有毒、易燃且会刺激皮肤。如果皮肤或眼睛受到刺激,寻求医疗救助。 6．当发动机刚关车后在发动机上工作时要小心，发动机部件能够维持一小时高温状态。 30-11-00 翼面防冰 一、概述 1．右防冰控制活门可以锁在开位，但必须执行ECAM程序；当活门锁在关位时，不允许飞机在结冰气候条件下飞行， 2．当活门在关位时，防冰活门内的一个微动电门给出一个关/不关的信号到环境控制系统区控制器和引气状态计算机（ECS计算机）及ECAM。 3．一个目视机械位置指示提供指示。 4．在对防冰系统进行维护工作之前，将警告牌放在适当位置，告诉大家不要操作气源系统、起动发动机、操作缝翼、操作APU 电门。 5．在襟/缝翼控制手柄上，安装一个襟/缝翼控制手柄锁定装置。 5．在面板191DB上，将警告牌放在适当位置以告诉人们不要给引气系统增压。 二、机翼防冰系统操作测试 1．可以用一台发动机、地面气源车或APU做气源对机翼防冰系统操作测试。 2．在CFDS上通过空调TEMP CTL的3级故障进入机翼防冰系统的。 3．操作一台发动机进行测试，如果两台发动机都在运转，则无法连续进行操纵测试。 4．为了保护缝翼结构，地面测试大翼防冰时间不能超过30秒。 三、大翼防冰管路泄漏测试 1．由于APU无法提供足够的引气压力用于地面测试程序，因此不要使用APU引气给大翼防冰系统供气。 2．当进行大翼防冰管道的泄漏测试时,不得使用发动机引气，来自发动机的热空气会造成人员伤害。 四、大翼防冰滤子的检查 1．在气源系统工作前，确认气源系统已经释压。 2．在防冰管路冷却之前，不要接触管路，在发动机停车后，管路还可以保持高温一段时间。 30-11-41 伸缩型管道的拆装 一、拆卸防冰套管 1．在对防冰系统进行维护工作之前，将警告牌放在适当位置以告诉人们不要：（1）操作气源系统； （2）起动发动机或APU； （3）操作缝翼； （4）给引气系统增压。 二、安装防冰套管
B737-800防冰排雨系统试题 1.排雨系统包括： A.风挡上的一个永久的排雨膜和雨刷 B.机长座椅后面的瓶装液体 C.前顶板上的排雨电门 D. 前顶板上的排雨电门 2.大翼防冰系统向所有的前缘缝翼提供引气。 A.对 B.错 3.左前风挡加温电门打开后，哪些风挡被加温? A.L2，L3，L4，L5 B.Ll，L2，L3 C.Ll，L2，L3，L4，L5 D.仅L1 4.空中，大翼防冰系统可用于防冰和除冰。 A.对 B.错 5.R ELEV PITOT[右升降舵皮托管]灯亮，它表明什么? A.右升降舵皮托管探头被堵 B.控制探头系统有故障 C.右升降舵皮托管探头没有被加温了
6.风挡雨刷可使驾驶舱的前风挡上保持一块干净的区域。下列哪句话是正确的? A.每个雨刷有独立的控制 B.风挡雨刷是靠液压工作，电动控制的 C.可以在干燥的风挡上使用雨刷 D.以上都不正确 7.参考上显示组件的热防冰的指示，在每个显示的左上角都有TAI 的指示，表明： A.如果是琥珀色的；表明在发动机整流罩防冰活门的下游管道中存 在过热情况 B.如果是绿色的；表明整流罩防冰活门是关闭的 C.如果是绿色的；表明整流罩防冰活门是打开的 D.以上都对 8.参考上显示组件的热防冰的指示，在每个显示的左上角都有TAI 的指示，表明： A.如果是琥珀色的；表明在发动机整流罩防冰活门的下游管道中存 在过热情况 B.如果是绿色的；表明整流罩防冰活门是关闭的，相应的发动机防 冰电门在OFF位 C.如果是绿色的；表明整流罩防冰活门是打开的，相应的发动机防 冰电门在ON位
9.琥珀色的COWL ANTI-ICE[整流罩防冰]灯亮表明： A.有过压的情况 B.有过热或过压的情况 C.相应的整流罩的防冰活门是打开的 D.整流罩防冰活门的位置与相应的发动机防冰电门的位置不一致 10.什么时候使用大翼防冰? A.在地面，当存在结冰情况或预计有结冰时。 B.空中，作为除冰或防冰使用 C.以上都对 11.迎角探头是如何被加温的? A.通过使用左或右前风挡加温电门 B.当使用大翼防冰的任何时候 C.当备用静压口被加温的任何时候 D.通过使用A或B探头加温电门 12.哪个皮托管探头和传感器不被加温? A.升降舵的皮托管探头 B.静压口 C.机长的皮托管 D.副驾驶的皮托管 13.当按下WING―BODY OVHT TEST[翼身过热测试]电门后，会发生什么?