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面不再发生积冰。
飞机表面积冰的形状则主要取决于云层中的水滴直径、大气温度及飞行速度。高速飞行，飞经单位体积内过冷水滴多而大、过冷却程度较小的云中时，易形成如图l-1(a)所示的“双角状冰”。“双角状冰”通常透明坚硬，增长很快，冻结牢固，不易破除，对飞机气动性能影响很大，对飞行安全具有严重的危害性。低速飞行，飞经单位体积内过冷水滴少而小、过冷却程度较大的云中时，飞机表面的积冰形状通常呈现粒状或多孔的白色不透明冰层，称作“矛状冰”（图
1-1(c)?）。该冰结构较“双角状冰”为松．飞机振动和颠簸时易脱落，对飞机气动性能和飞行安全影响较小。介于两者之间的，多形成所谓的“中间冰”（图1-1(b))?，其危害程度和增长速度介于“双角状冰”和“矛状冰”之间。
图1-1飞机高速飞行中表面冰形状
(a)双角状冰1(b)中间冰1(c)矛状冰
2飞机防冰与除冰技术
为了防止飞机某些部位结冰，或结冰时能间断地除去冰层．保证飞机积冰时安全飞行，人们常常要采取适当的防冰与除冰技术。常见的需要采取防冰与除冰技术的飞机部位主要有风挡、空速管、螺旋桨、直升机旋翼，机瑟、尾冀、发动机进气道前缘及进气部件。飞机防冰与除冰技术按工作方式可分为机械除冰技术、液体防冰技术和热力防冰技术等如图2?-1飞机防冰、除冰技术所示。其中，机械除冰技术又可分为气动带除冰和电脉冲除冰技术；热力防冰技术分别按热源和加热方式又分别分为电热防冰、气热防冰技术，以及连续防冰和间断除冰技术。
图2-1飞机防冰、除冰技术
采取何种具体的防冰、除冰技术种类，取决于机种、动力装里、电源功率、待保护表面大小以及防冰重要程度等因素。一般来说．对于待保护表面积较大、
防冰要求较高的机翼、发动机进气道前缘等部件．常采用气热防冰技术；对待保护表面积较小、防冰要求较低的尾翼、螺旋桨等部件，可采用电热周期除冰技术；对不允许结冰而且耗电功率不大的风挡、空速管等部件，则多采用电热防冰技术。下面我将对图2-1中的各种防冰、除冰技术进行一一阐述。
2.1气动带除冰技术
气动带除冰技术又称“膨胀管除冰技术”。利用飞机部件前缘表面上膨胀管的膨胀作用，使其外表面冰层破碎而脱落的机械障冰的技术。该技术系统由空气泵．控制阀、卸压阀、翰气管及膨胀管等组成。膨胀管常由涂胶织物制成。用于机翼，尾翼前缘的膨胀管通常有展向、弦向两种形式。周期地使膨胀管充气而膨胀，卸压而收缩，从而使冰层破裂，脱离管面，然后被气流吹去。
【防、除冰部位：】飞机部件前缘。机械除冰。
2.2电脉冲除冰技术
电脉冲除冰技术由释放静电能产生高能盘的电脉冲，作用在飞机部件待防护部位的蒙皮上，在弹性变形范围内使象皮快速鼓动，从而破除该蒙皮表面上冰层的机械除冰技术。该技术系统一般由电源、电脉冲源、功率存贮器，脉冲发生器和控制装置等组成。
除冰时常采用以下两种方案：
（1）将电磁线圈置于十分靠近篆皮的内表面处，由电容向线圈地输人大量静电能，产生高峰值电磁波，使蒙皮鼓动而破冰。
（2）将不可燃、不导电的液体填充在由部件防冰表面蒙皮制成的腔体内，由浸在液体内的电极地释放大量静电能，产生很高的液体压力．经液体传递压力使蒙皮鼓动而破冰。
【防、除冰部位：】主要用于除去飞机部件待防护部位的蒙皮表面的冰层。机械除冰。
2.3电液体防冰技术
向部件待防护表面喷涂防冰液，与撞击在表面上的过冷水滴混合，液体凝固点低于表面温度而不结冰的飞机防冰技术。通常采用连续喷射防冰液的防护方式。有时也用周期性喷液方式。该技术系统一般由贮液箱、泵、过滤器、控制装置、输液管及液体分配器等组成。常用乙烯乙二醇，异丙醇、乙醇、甲醉等低凝固点液体作防冰液。在泵的压力作用下，防冰液经液体分配器均匀地送至部件表面。
常用的分配方式有以下三种：
（1）利用螺旋桨、直升机旋翼旋转产生的离心力将防冰液甩到桨叶、旋翼前缘表面。
（2）由雾化喷嘴将防冰液喷射到风挡、雷达罩外表面。
（3）用安置在机（尾）翼前缘驻点线附近的多孔金属条渗出（在压差作用下）防冰液．并借助气流作用将防冰液均匀分布到前缘表面。
使用液体防冰技术时．不会在部件防冰表面后形成冰瘤．而且停止供液后．还具有短时间的防冰作用。但因防冰液消耗量较大，使系统重量增丸喷液孔易堵塞，维护麻烦，现已很少采用。
【主要用于防冰部位：】待保护表面积较小、防冰要求较低的尾翼、螺旋桨等部件。
2.4电热防冰技术
电热防冰技术又称‘电防冰技术’”。是将电能转变为热能，加热部件防冰表面的热力防冰技术。该技术系统一般由电源、选择开关、过热保护装置，及电加热元件等组成。选择开关有“手动”、?“自动”等位置。当位于“自动”位置时，飞机结冰传感器感受结冰电讯号，自动接通或断开系统电源。过热保护装置（包括温度传感头和继电器）用来防止防冰表面蒙皮过热而变形。电加热元件将电源所供的电能转变为热能，对部件防冰表面加热、除冰。电防冰技术有连续加热和间断加热两种形式。对防冰表面不允许结冰或加热耗电功率较小的部件（如风挡，空速管等）。常用连续加热的防冰方式；对防冰表面允许少量结冰或加热耗电功率较大的部件（如机翼、尾翼等）。常用周期加热的除冰方式。
常用于不允许结冰而且耗电功率不大的风挡、空速管等部件。
2.5气热防冰技术
气热防冰是利用热空气加热飞机部件防冰表面的热力防冰技术。活塞式发动机的飞机，多用汽油加温器等加热冲压空气作热气源；装喷气发动机的飞机，一般从发动机压气机内引气作热气源。被引出的热压缩空气流过流量限制器、单向活门、防冰控制阀，输入热气表面加热器，对部件表面加热以防冰。
由于热空气加热蒙皮时热惯性大，周期加热控制较难，故很少采用周期加热的防护方式，而常用连续加热的防护方式。连续加热方式多用于防冰表面较大的部件，如机翼、尾翼、发动机进气道前缘等。该技术系统使用维护简单，工作可靠，但热最利用率较低。
常用于待保护表面积较大、防冰要求较高的机翼、发动机进气道前缘等部件。
2.6蒸发防冰与流湿防冰技术
蒸发防冰技术又称“干防冰”技术，是气热防冰技术方式的一种。它是指飞机在云层中飞行时，气热防冰系统对部件防冰表面连续加热，将飞机表面收集的水份全部蒸发的防护技术。这种技术需热量大，一般用在不允许防冰表面后部形成冰瘤的部件，如悬挂（或后机身两侧吊挂）发动机的机具群根前缘表面。流湿防冰技术又称“湿防冰”技术。它是指飞机在云层中飞行时，热力防冰系统对部件防冰表面连续加热不能将飞机表面所收集的水量全部蒸发的防护技术。该技术将使部件防冰表面呈流湿状态，而在防冰表面后部常常会形成冰瘤。用这种防护方式播热量较小，对防冰表面后允许结少量冰瘤而不影响飞行安全的部件（如机翼、尾翼，风挡等），一般都应采用这种技术。
【防、除冰部位：】待保护表面积较大、防冰要求较高的机翼、发动机进气道前缘等部件。
气动带除冰和液体防冰技术始于上世纪三、四十年代，但因膨胀管充气时对飞机气动性能影响较大，目前已很少使用。电脉冲除冰技术兴起于六十年代末，由于系统有重至较轻，耗电功率小，除冰效果良好等特点，许多现代飞机上依然使用该技术。然而，当前飞机上使用最为广泛是热力防冰技术，该技术已成为现代飞机防冰与除冰技术发展的主流。
3飞机防冰系统试验
飞机防冰系统试验是飞机防冰技术的重要环节，它可以测定飞机部件防护表面的结冰情况和飞机防冰系统的工作性能．验证防冰技术系统的可靠性。目前，主要的飞机防冰系统试验有以下四种：
3.1冰风洞试验
“冰风洞”是飞机飞行时研究部件迎风表面和某些仪表机外传感器的结冰问题及其防（除）冰方法的特种风洞。冰风洞稳定段前装有大容盘的冷却器．稳定段中设有可控制的喷雾装置，以便在试验段中模拟真实飞行时遇到的结冰云雾条件。风洞风扇前设里防护网，防止冰块打伤风扇叶片。冰风洞试验主要是利用结冰风洞研究飞机部件或模型的结冰情况及防（除）冰方法，测定防冰系统最小需用功率（热空气流量、防冰液消耗量或耗电功率），确定防冰系统方案的。在风洞试验时，为了维持风洞正常运行．某些风洞部件和测试设备传感器须有防冰措施。例如，拐角导流片常用蒸汽加热以免其表面结冰而堵塞风洞回路，试验段观察窗用电加热），以免玻璃内表面结冰而影响其透明度；总压管用电加热，以免结冰而影响试验段风速的正常测示等。
防冰技术系统设计阶段通常需要反复进行冰风洞试验．一般可获得满意结果，但试验件的尺寸往往受冰风洞设备限制，很难模拟气压高度等因素。
3.2干空气飞行试验
带有热力防冰系统的飞机在预定高度、气温的干空气中飞，并测定部件防冰表面温度分布值及防冰技术系统性能数据的试验。根据干空气飞行试验测得的数据进行计算分析，可估计热力防冰技术系统的防护能力。
3.3模拟结冰飞行试验
飞机在人工模拟的结冰气象条件下飞行，测定防冰系统的工作性能，以及不防冰部件表面的结冰对飞行性能影响的试验。模拟结冰飞行试验可以用来对大部件及整机防冰系统作初步鉴定。
该试验常有以下三种试验方法：
被试部件的前方安装雾化喷水设备，在预定气温的大气中，模拟过冷云雾条件，接通防冰技术系统，测取系统性能数据。
图3-1用于机翼、尾翼前缘的积冰模型
带有雾化喷水设备的飞机在预定温度的大气中飞行，控制喷水设备建立所需过冷云雾区，测取防冰技术系统工作性能数据。
③利用地面低温和风向条件，控制喷雾装里以形成所需过冷云雾区，测定防冰技术系统工作性能。
积冰模拟试验还可以将飞机部件表面冰层的模型固定于飞机上，使该部件与气流相对运动，以测定积冰对飞行性能影响的试验。积冰模型可用橡皮、夹布胶木、泡沫塑料、木材或有弹性的材料制作，常胶接于部件表面。可按预定的结冰气象条件、飞机飞行状态和所用防冰系统类型选取适当的积冰模型形式。用于机翼、尾翼前缘的积冰模型（图3-1）。对不防冰的机翼、尾翼，可用（a?）、（b?）冰型；对于流湿防冰或周期除冰方式，可用（c)?，（d）冰型。为安全计，该机型必须先在风洞中试验，而后进行机载积冰模型飞行试验。通过对试验测得的有关气动性能数据的计算、分析，从而决定被试部件是否裕要采取防（除）冰措施。
3.4自然结冰飞行试验
飞机在结冰计算状态的云中飞行，防冰技术系统的工作性能。自然结冰飞行试验仅用于新机防冰系统最后鉴定。因完全符合预定设计状态的云层很难遇到，一般只能在近似的预定气象条件下进行测定，然后根据所测的防冰试验和计算数据，分析、推算该防冰系统的工作能力。
4防冰系统故障检查与实例分析——Y-12Ⅱ
Y一12Ⅱ型飞机是小型多用途飞机，安装了机、尾翼降冰系统、进气道前缘电防冰系统、进气道惯性分离系统、螺旋桨电除冰系统、空速管电防冰系统、失速警告器电防冰系统、燃油通气孔防冰系统、风档酒精防冰系统。除没有热空气防冰系统外，具有电防冰、液体防冰、膨胀式除冰系统。机、尾翼除冰系统是膨胀式充气管橡胶除冰套．加上与其配套的机械、电子、电气部件组成．由美国BFG公司提供了机、尾翼除冰系统初步建议，水滴撞击分析报告、除冰系统原理图及除冰套图。
由于在1985 年12 月24日颁发Y一12Ⅱ型飞机的型号合格证时，没有安装机、尾翼除冰系统，因而，Y12Ⅱ型飞机的使用类型是非结冰条件。经过1986年下半年对机、尾翼除冰系统的安装，飞机的防冰系统已齐全．通过飞行试验验证Y一121型飞机的条件已经成熟。恰好，美国联邦航空局于1986年新颁发了AC23.1419-1咨询通报，题目是：小飞机在结冰条件飞行的合格审定．FAA认为，此材料既不是强制性的也不是限制性的．也不打算形成一部法规，其目的是为申请人实施符合性验证时提供可选择的方法。因而，下面的咨询通报可以作为Y一12Ⅱ飞机防冰能力飞行验证的指南。
届时，通过飞机防冰能力飞行验证的指南来对Y一12Ⅱ型飞机的防冰系统进行分析，从而清楚飞机防冰系统设计时要考虑什么，飞机起飞前对防冰系统有何要求，飞机防冰系统遇到故障怎样排故。
1.45分钟待机状态
在确定飞机防冰能力时，要考虑飞机使用条件的皱严重状态。通常要考虑飞机在不同高度上的爬升、巡航、待机和下降等使用状态。对于Y12Ⅱ型这类低速飞行的飞机，由于没有使用高升力装置，其巡航状态可能是呆严重的状态．因为外露表面L结冰改变了机、尾翼的翼型，相应对飞机的升力、阻力和操纵上都产生影响。
使用经验表明：在结冰条件下飞行的持续时间长达45分钟是可能遇列的状态。称之为45分钟待机状态。在确定研究全机使用特性的临界冰型应采用45分忡待机准则。Y12Ⅱ型飞机的干空气飞行试验的冰型就是根据上述咨询通报的45分钟待机准则而进行计算并结合自然结冰试验的冰塑进行修正而确定的：水滴立径22微米，含水量0.59克每立方米。这种分析是飞机保留在结冰云中飞行，而且所有的转弯在结冰云中完成。Y12Ⅱ型飞机曾到新疆进行验证飞行，基本上是在层云中完成共飞行18架次，28小时33分．结冰飞行试验了架次．每次试验飞行都力争达到待机45分钟条件下的结冰程度，但是由于自然结冰条件无法预报，同时在云中飞行过程中又不能直接控制含水量、水滴直径寺，因此每次飞行都尽量增加持续结冰时间．飞行时间与含水量的乘积为最大的一次飞行是生98
了年3月19日下午的试验飞行，含水量0.32g/m3，飞行时间160分，乘积为51,迢过了待机45分钟乘0.5g/m3，等于22,5的乘积。超过此乘积的还有1987 年3 月19日的试飞及1987 年4 月3日的试飞，其乘积分别为45和28。说明Y 一121型飞机的防冰能力验证基本上按咨询通报进行的，符合45分钟的待机状态的要求。
2．颇振分析
按照小飞机在结冰条件飞行的合格甲定要求应进行颤振研究以表明考虑了冰积累的质量分布后对颤振特性是否产生有害影响。对没有安装防冰或除冰设备的表面，考虑的是积累冰的影响．对已经防护的表面，考虑的是残留冰的影响。但是，在颤振分析中不需考虑冰型对气动特性的影响。
机翼颤振分析所用的结构模型由一根位于36%弦长处的刚轴代替，机身与尾翼的结构模型也简化为刚轴，机翼在翼根处与机身铰接并通过斜撑杆与子翼和机身上部连接。机翼刚度及各连接杆的刚度通过调整，与未带冰型灼全机共振试验的振型及频率已达到一致。带冰型后仍采用这一套刚度和质量数据．但为了便于附加积累冰、除冰套与残留冰的质量．在刚轴上伸出了一些刚性臂。由于斜撑杆与子翼的积累冰离其刚轴较近，且对机翼颤振速度的影响很小．所以没有伸出刚性臂。颤振计算所用程序是国际公认的NASTRAN程序．结果表明．随结冰量的增加，频率略有减少．规律是合理的．但其弈化量很小，可以认为没有变化．结论是结冰对临界颤振速度影响很小．仍可满足大于1.2Vd的要求。通过自然结冰试验可以发现副翼配重的头部结了很大的冰，这对防止副翼颤振是有利的。
3．动力源分析
AC23.1419一1咨询通报要求申请人在防冰系统设计时应估算动力源。Y12Ⅱ型飞机装有两台额定输出为200A的直流发电机，共400A。取并联系数0.95．则系统的实际额定输出电流为400Ax0.95=380A．而Y一12Ⅱ飞机防冰系统电气负载为78.59A。如考虑加上没有防冰系统的飞机最大平均负载125.llA．则具有防冰系统的飞机最大负载为203 .7A，小于38OA的发电容量。即使一台发电机发生故障，另一台发电机可处于强迫通风状态．允许长期输出电流为25oA，也满足动力源供给全机包括防冰系统等负载的要求。由于考虑了单台发动机的故障状态．因此有关动力源的验证符合23.903的发动机隔离要求．
4．故障分析
为了飞机的飞行试验安全，FAA咨询报告要求应研究可识别的故障或失效。并分析其对飞机的影响。经分析，飞机，防冰、除冰系统影响飞行安全主要是：防冰系统中除冰套有关部件发生故障使机翼或尾翼出现非对称结冰并达到丧失操纵的程度。
因此．在每次飞行前要严格检查除冰套及管路是否漏气．控制发生不对称结冰的概率．此外．螺旋桨除冰系统有关电器部件发生故障．以及除冰器接通时无线电千扰或噪音等．都可能危及飞行安全。
5．撞击极限分析
咨询通报要求申请人提出机、尾翼等需要防冰的部位的水滴轨迹和撞击分析。这个分析应对飞机使用包线和FAA25部附录C结冰包线内所有的临界情况进行检查。Y一12Ⅱ飞机的速度范围是0.18一300km/h，高度范围1000~6000m，其中1000一3000m的结冰几率最大，是检查的重点。翼型的前缘半径和最大厚度点的位置是影响水滴撞击极限的两个主要因素。当撞击极限超出前缘半径圆弧区时．前缘半径越小．最大厚度点越靠后．则撞击极限越靠后．反之亦然。因此计算时用NACA65一216翼型代替GAW一1翼型．前缘半径由2.6%变为2.2%．最大厚度点由38%变为40%。平尾用NACA65一212代NACA1412．美国BFG公司为Y 一12Ⅱ设计的除冰套除冰范围为：机翼上下表面分别为82.5mm和184.1mm，平尾上下表面分别为158.7mm和57.1mm，垂尾为82.5mm．如以直径40微米的水滴计算撞击极限，则在机翼上表面超出5mm，下表面超出73mm;平尾上表面超出
27mm。下表面超出12mm，垂尾撞击区全部落在除冰区内。如果以水滴直径为20微米计算撞击极限．则全部在防护区内．
实测试飞情况：最大水滴直径在40微米至44微米之间，空速为240km/h，高度为2900m时．机翼上表面主要结冰部位在60mm以内．少数达90mm，下表面超出210mm时有极薄的一层冰，说明计算是保守的。实际超出防护区的冰对飞机性能的影响是很小的。
因此，Y一12型飞机机、尾翼气动除冰套的除冰范围是足够的。
结束语
目前随着飞机飞行速度的不断提高，多数飞机的时速已超过结冰极限飞行速度，所需的结冰防护部位因而也有所减少。但任何高速飞机都有低速飞行阶段，如起飞，着陆等，而且风挡和某些仪表的机外传感头等重要部件仍需防冰，所以，飞机的防冰与除冰技术依然是飞机系统设计中不可忽视的重要环节。
本文对飞机防冰，除冰系统以及相关试验进行了全面综述，能够对飞机的防冰与除冰技术有个较为全面的理解。
我认为飞机的防冰系统学习在我三年对本专业的学习充当着很重要的角色，贯穿几门专业课。我也发现在航空电器，飞机构造几门课程的课本上，我们可以了解到的飞机防冰系统是很可观的。学期末，我有一个和南方航空公司人事部的领导进行学习交流的机会，领导问的几处都与飞机的防冰系统有关，而在座的各位很少有对飞机防冰系统有所说的。这也可能跟学校主要围绕军机教学有关系，
所以我希望在毕业论文中能够对防冰系统有更深的了解，对客机又拓展式的学习。通过论文，我也着实对飞机防冰系统，及其除冰工作有了深一层次的掌握，了解了许多书本上以外的知识，也让将要离开学校走入工作岗位的我对知识有所巩固，让知识在三年后的学习后有所消化。
谢辞
在整个毕业设计中，我得到了指导老师杨琼老师的热心指导和帮助，由于工作原因，论文后期不能在校与导师当面沟通，所以后来借助网络与杨老师取得联系，再此感谢杨老师在百忙之中抽出空来对我的论文进行详细的批改及所给予的指导。
从课题选择到具体的写作过程，论文初稿与定稿无不凝聚着杨琼老师的心血和汗水，在我的毕业设计期间，杨琼老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，杨老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度使我深受感动，没有这样的帮助和关怀和熏陶，我不会这么顺利的完成毕业设计。在此向杨琼老师表示深深的感谢和崇高的敬意！
在临近毕业之际，我还要借此机会向在这两年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感谢他们两年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。
同时，在论文写作过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示谢意。
我还要感谢同组的各位同学以及我的各位室友，在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感谢！
文献
[1]航空工业科技词典编委会编．航空工业科技词典．国防工业出版社，1980
[2]林肖芬．飞机系统设计．航空工业出版社，2002
[3]李勤红，乔建军．飞机模拟冰型飞行试验
飞机防冰系统和除冰方法
【摘要】
本论文主要阐述了飞机防冰系统,飞机表面结冰现象、结冰形式以及影响因素；然后对现有的飞机防冰与除冰技术进行概括；最后还对几类常规的飞机防冰系统试验进行综述。经大学课本的学习，我们基本只能知道飞机的防冰系统分为
电防冰和热防冰，发动机防冰和大翼防冰主要是靠发动机的热引气，而空速管和风挡则是依靠电加温来防冰的。通过本文，可对飞机的结冰、除冰与防冰，以及相关的试验技术有较为全面的了解，在论文最后以Y-12Ⅱ型飞机为例解读防冰系统故障检查与实例分析。
关键词：飞机结冰飞机除冰防冰系统
Abstract:Thispapermainlyexpoundstheplanesurfaceicephenomenon,icyforma ndinfluencingfactorswereexpounded,Thenforexistingaircraftanti-icyandr emovingicetechnologygeneralization,Finallyonseveralcategoriesofconven tionalaircraftanti-icysystemtestwerereviewedinthisarticle.Throughthis paper,maytotheaircrafticing,removingiceandanti-icy,andtherelatedexper imentaltechnologyhaverelativelycomprehensiveunderstanding,finallytoY-12Ⅱ
typeofaircraft,forexampleunscrambleanti-icysystemfaultinspectionandca seanalysis.
Keywords:Aircrafticingaircraftwereremovingiceanti-icysystem
目录
1概述........................................................................................................................ 错误!未指定书签。
1.1飞机的防冰系统与除冰方法 ........................................................................ 错误!未指定书签。
1.2飞机表面结冰现象、结冰形式以及影响因素 ............................................ 错误!未指定书签。2飞机防冰与除冰技术............................................................................................ 错误!未指定书签。
2.1气动带除冰技术............................................................................................ 错误!未指定书签。
2.2电脉冲除冰技术............................................................................................ 错误!未指定书签。
2.3电液体防冰技术............................................................................................ 错误!未指定书签。
2.4电热防冰技术................................................................................................ 错误!未指定书签。
2.5气热防冰技术................................................................................................ 错误!未指定书签。
2.6蒸发防冰与流湿防冰技术 ............................................................................ 错误!未指定书签。3飞机防冰系统试验................................................................................................ 错误!未指定书签。
3.1冰风洞试验.................................................................................................... 错误!未指定书签。
3.2干空气飞行试验............................................................................................ 错误!未指定书签。
3.3模拟结冰飞行试验........................................................................................ 错误!未指定书签。
3.4自然结冰飞行试验........................................................................................ 错误!未指定书签。4防冰系统故障检查与实例分析——Y-12Ⅱ ........................................................ 错误!未指定书签。
结束语................................................................................................................... 错误!未指定书签。
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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
2016年东航工程技术公司除/防冰培训试题 1除冰液保持的时间可根据以下哪项减少？A A 风速 B 除/防冰车的型号和数量 C 除冰液温度 2谁负责进行除/防冰前的检查？A A 除冰人员中的负责人员 B 机场当局 C 机组 3如果发现Ⅱ型或Ⅳ型除冰液变质后该怎么办？B A 变质的除冰液不能用 B 变质的除冰液可临时当作Ⅰ型液用。保持时间按Ⅰ型液计算 C 保持时间减少30% 4如果要进行透明冰检查，则将按以下哪种办法进行？C A 目视检查大翼前缘 B 目视检查大翼前缘和后缘 C 用手触摸 5防冰是指？C A 防止飞机产生新的飞机附着物 B 用热水在飞机上除冰 C 除去飞机上的附着物 6防/除冰液是有颜色的，Ⅳ型防冰液是什么颜色的？A A 绿色 B 橙黄色的 C 绿色或橙色，根据不同的公司 7两步除冰法，第二步在第一步完成后多少时间内开始？C A 5分钟内 B 10分钟内 C 3分钟内 8飞机在几度就可能产生透明冰？B A -3℃ B +15℃ C +5℃ 9如何对结冰的轮子和刹车组件除冰？A A 用热空气 B 用热水 C 用除冰液 10防/除冰液在飞机表面形成霜、冰、雪的估计时间称为？A A 保持时间 B 保护时间 C 除冰时间 11飞机的哪些部件属于重要部件？A A 动、静压孔，空调进气口，外流活门 B 飞机护梯 C 客舱玻璃 12除/防冰工作何时开始？B A 飞机加油后 B 所有门关好后外围设备撤离准备推出之前 C 旅客开始登机前 13当飞机需要除冰和防冰时，正常应该怎么做？B A 用Ⅱ型液除冰，Ⅱ型防冰 B 用Ⅰ型液除冰，Ⅱ型或Ⅳ型液防冰 C 用Ⅳ型液除冰，Ⅰ型液防冰 D 以上方法均可用 14当Ⅱ型液和Ⅳ型液失去效应不能起到防冰作用时，应该怎么做？C
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
南航除冰防冰复训试题 单位姓名成绩 一．判断题（每题5分） 1. 在气温非常低的地区，如热溶液除冰无效时，可以采用人工方法除冰，如：高压 气体、热气、雪刷、扫帚、橡皮刮板和绳子。﹙对﹚ 2. 在发动机工作的情况下进行除冰/防冰，必须建立并保持与机组的通讯联系并严格 执行除冰/防冰过程中的安全注意事项。﹙对﹚ 3.“Ⅱ型防冰液75/25”表示25%容积的Ⅱ型防冰液与75%的水混合溶液；﹙错﹚4．选择使用的除冰/防冰液应当是符合飞机制造厂家指定的产品或经CAAC批准的等效替代产品。﹙对﹚ 5．Type I相对于Type II, Type III和Type IV液体具有更长的保持时间﹙错﹚6．不要把液体流直接对向飞机表面，要形成一个斜的角度以防损坏飞机表面。﹙对﹚7．推荐用高压喷射压力来喷射，这样将使冰雪最快速融化。﹙对﹚ 8．在寒冷天气下如果加油后飞机又停放了两个小时以上，那么放行之前要再次放沉淀以防止燃油结冰。﹙对﹚ 9．如果持续降水，推荐进行一步除冰/防冰程序。﹙对﹚ 10.除冰/防冰液是危险的，不要沾到皮肤或眼睛里，穿上防护服。﹙对﹚ 二．选择题（每题5分） 1.如判断条件不明确，需要与机长、飞行签派员共同协商，由 A 最终确定飞机 是否存在冰冻污染物，并决定是否进行除冰/防冰工作。 A．机长 B．航线车间主管 C．外站机务负责人 D．飞行签派员 2.委托协议单位对南航飞机进行除冰/防冰工作，则不正确的描述是 C A．通常情况下，协议单位应使用南航除冰/防冰工作单进行工作。 B．使用协议单位的工作单，必须经南航机务人员对其适用性进行确认后。 C．南航外站机务负责人/跟机机务人员自己除冰/防冰。 D．按有关协议进行。 3.除冰/防冰工作完成后，描述不正确的是 D A．飞机放行人员向机长通报使用的除冰/防冰液的类型、浓缩比例和最终使用液体的开始时间（当地时间）。由机组最终确定保持时间。 B．每次完成地面除冰/防冰后，地面除冰/防冰人员应当将信息记录到除冰/防冰工作单中。 C．在飞机技术记录本（TLB）上记录防冰代码和保持时间。 D．起飞前5分钟内进行检查，如发现机翼、操纵面及其它关键表面只有少许冰、雪、霜附着，可以让飞机正常出岗。 4．关于对飞机进行除冰/防冰工作，描述不正确的是 B A. 不要直接对着皮托管进口、TAT探测管或静压孔喷射除冰/防冰液。 B. 要直接对着冰冷的窗户喷射热除冰液或热水。 C. 不要直接对着发动机、APU、进气口、通气口、余油口等喷射除冰/防冰液。
飞机起飞前的除冰/防冰 1，航前预除冰/防冰 在机组未到达之前，结合航前维护及机型地面除冰/防冰检查单完成飞机外部检查，根据生产技术分部MCC指令按需完成预除冰/防冰工作，在机组到达后将检查结果和除防冰情况通报机长。 2，对称除冰 除冰操作人员有责任确保飞机两侧已对称除冰并完成表面冰层的清除，即使是只在机身的一侧有污染物，机身的两侧也必须进行相同的处理（相同区域、相同喷洒量、相同液体型号和相同配比） 3，飞前确认 飞机起飞前，无论是否超出预除冰/防冰工作的保持时间，都应完成起飞前5分钟内污染物的检查工作（必要时采用手触摸的方法），并将检查结果报告机组确认，由机组或放行人员将检查结果写入飞机技术记录本（签署内容举例：完成起飞前污染物检查，确认飞机清洁。报告人：XXX）。 3.1触摸检查：是指在飞机外部检查中用手触摸以确认机翼前缘有无冰冻污染物的检查。 3.2起飞前检查：对飞机进行除/防冰工作后，在预计的保持时间内起飞应当完成的检查，以确认飞机典型表面的实际状况是否与预计的保持状态时间一致，此检查通常由飞行机组在机舱内进行。 3.3起飞前污染物检查：对飞机进行除防冰工作后，如超过了预计的保持时间，在起飞前5分钟内应当完成的起飞前污染物检查，确认飞机机翼、舵面等关键表面没有影响飞机起飞性能的污染物存在。此项检查通常由有资格的人员在机舱外进行。 3.4污染物：污染物是指附着在飞机关键表面上的结冰或半冻状态的湿气。例如：霜、冰、雪或半融雪。 4，二次除冰 若需要再次进行除冰/防冰工作的，在完成地面除冰/防冰工作后，通知机组完成飞机技术记录本的填写。
5，关于大翼下表面允许有霜的条件： 由于浸冷效应，大翼下表面燃油箱区域允许有不超过3mm的霜冻厚度。 除防冰大纲要求：在机翼下表面燃油箱区域，由于冷浸透燃油而造成的霜冻厚度仅允许低于3mm(1/8英寸)。 5.1浸冷效应(Cold-soak effect)：经过高空飞行后刚着陆或刚添加了非常冷的燃油，使飞机中载有非常冷的燃油，则这时的飞机机翼称为“被浸冷的机翼”。在地面上，无论什么时候如果降雨落在被浸冷的飞机上，都可能产生透明冰。即使环境温度在–2°C到+15°C之间，如果飞机结构保持在0°C 或以下，在可见潮湿或湿度较高时，仍可能结冰或结霜。 透明冰是非常难以通过目视检查发现的并可能在起飞期间或之后破裂。 下列因素有助于浸冷的产生：温度及各油箱中燃油的数量、各油箱的类型及位置、在高空飞行的时间、所添加燃油的温度及加油后的时间。 5.2地面结冰条件：一般情况下地面结冰是指外界大气温度在5°C以下，存在可见的潮气（如雨、雪、雨夹雪、冰晶、有雾且能见度低于1.5公里等）或者在跑道上出现积水、雪水、冰或雪的气象条件;或者外界大气温度在10°C以下，外界温度达到或者低于露点的气象条件。 此项与浸冷条件交叉的地方在于环境温度，即：-2°C至+5°C之间既符合结冰条件所指的温度也符合浸冷条件的温度。2013-2-28日下发的维修基地系统文件-关于对冬季维护和除防冰工作相关标准的细化说明中给出了具体标准，即：环境温度小于5°C时，符合地面结冰条件，在结冰条件下，任何部位都不允许有冰雪霜，环境温度大于5°C时，大翼下表面的霜按浸冷效应对待，下表面燃油箱部位允许有不大于3mm厚度的霜。 该说明矛盾的地方在于：此规定仅仅按环境温度来界定是否为结冰条件，没有明确理解结冰条件的定义。结冰条件不仅仅包含环境温度，还与湿度、雨、雪、雾等有关。假如气候比较干燥，湿度很小或者还有阵风，而且环境温度低于5°C的情况下（即不符合结冰条件），航前加油之前没有冰和霜，而加入温度较低的燃油之后，由于浸冷效应致使大翼下表面出现的霜，我们应该怎么对待？按除防冰大纲的理解应该按浸冷效应对待，即允许霜厚度不大于3mm，而按上述规定对待，任何部位是不允许有霜存在的，因此该细化说明混淆了地面结冰条件和
机务部防冰/除冰工作流程 我公司飞机冬季在桂林两江机场的除冰/防冰工作由当天机务部值班领导统一协调指挥，具体工作流程如下： 1.一车间值班主任在确认飞机需除冰/防冰时，向机务部值班领导报告需要 进行除冰/防冰的飞机数量，并安排具有除冰/防冰工作资格的工作人员做好除冰准备。 2.一车间值班主任通知三车间值班人员和车队司机进行除冰准备。 3.一、三车间值班人员协同准备好除冰车，车队司机将除冰车用拖头车拖 至飞机附近的指定区域（如附件1图中所示从A到D）。 4.三车间值班人员负责将工作梯推至飞机附近（如附件1图中的位置）。 5.一车间人员按照南航除冰/防冰手册要求进行飞机除冰工作。 6.一车间人员完成除冰工作后及时填写飞行记录本，向部领导和值班车间 主任报告并且通知机组。 7.车队人员、三车间人员在除冰结束后及时撤离除冰车和工作梯。 8.如除冰车故障时使用备用除冰工作程序（参见附件2），三车间负责工作 梯的准备和撤离。
除冰/防冰工作中的安全注意事项： 1.注意除冰车与飞机的安全距离，除冰车须停放在机翼/水平安定面下影线外 1-2米的距离； 2.推工作梯靠近飞机时要注意观察环境，动作缓慢，注意不要擦、碰飞机。 3.工作人员登上大工作梯实施水平安定面除冰工作时必须佩戴安全带。 4.除冰车起动后必须有专人照看，以防紧急情况下能够及时关停发电机。 附件1 注： 1.除冰车停放在机库内(除冰车水管长15米，可延长至30米)，钥匙在工具房 内，由三车间保管 2.小工作梯是1.5米的工作梯，停放在3、7、11、13、15号廊桥，17-19号廊
桥之间 3.大工作梯是水平安定面检查用的工作梯，停放在17-19号廊桥之间 4.除冰车停放在机翼/水平安定面下影线外1-2米的距离，工作时按照图示箭头 方向分别停在A、B、C、D四个位置 附件2 一车间备用除冰程序： 1.工段长安排2-3名员工到除冰工作间将两个除冰桶加大约半桶热水。 2.将两个除冰桶运至外场，按照1：1比例加入除冰液，并将混合后的除 冰液加入除冰用不锈钢喷筒。 3.使用人工喷洒的方法进行飞机除冰工作。 除冰工具设备的维护检查要求： 1.进入冬季后，车间早班工段每天检查除冰车的水量（约1/2水位）和水 质，如果不正常应及时加水或换水。 2.每周一车间早班工段将除冰车中的水放掉并重新加水，操作检查除冰车 是否工作正常。 3.除冰车如有故障，应及时通知三车间进行修理。 4.每周一车间早班工段使用一次除冰热水器、除冰用不锈钢喷筒等除冰设 备。 5.每天航后车间晚班工段确认除冰热水器已通电和正常工作。 6.除冰热水器如有故障，应及时通知三车间进行修理。
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.
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/9f18157743.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
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)
一、飞机除冰车的总体要求 除冰车的设计、制造、试验等，应按照国际除冰车及国家高空作业车、消防车、机动车等相关标准执行，以满足作业条件。 工作环境温度应在－35℃～+50℃范围内，抗风能力至少大于6级时可可正常使用，整车应具备良好的防潮、防腐性能。 飞机除冰车（略）。 1、底盘技术要求 （1）、底盘应采用****年以后生产标准能满足飞机除冰作业的特殊需求的商用底盘或专用底盘； (2)、排放符合欧III或欧III以上标准（投标人应列明制造商、品牌）； （3）、底盘驾（略），并配有雨刷器；车辆上设有特种车辆应具有的警示灯光装置；（4）、通讯系统采用大功率设计并可在恶劣天气中使用，在高噪音和有风的情况下可实现工作篮、驾驶员双方人员相互通话，两端设有独立的音量控制，能够提供连续、双向不用手持的通信设备； （5）、各功能元（略），必须采用图案和中/英文标识。 2、工作篮 （1）、工作篮承重量大于等于120Kg，采用（略），并设有进（略），用以夜间照明工作需要；还应设有固定喷射器的支架及安全带。 （2）、在工作篮上应配置有防撞装置和接近航空器预警装置，以防撞击损坏航空器。（3）、升降、移动工作篮启动及停止动作应平稳而没有任何冲击； （4）、工作篮上（略），流量在范围内连续可调，并能实现在喷射状态的调节。 3、机械臂 （1）、机械臂至少可在****范围内旋转，工作篮收回到停放位置时，应处于底盘驾驶室前方的中心线上。 （2）、机械臂升降、回转等动作应直接由液压驱动控制进行，或由发电机提供动力驱动。机械臂应能从旋转点上升达到最高高度。 4、除冰液罐 （1）、除冰液罐为不锈钢材料大于等于3mm制做, 与车辆底盘为柔性连接，可避免底盘震动引起的应力，罐体应能保证正常使用至少十年。 （2）、罐体内（略），罐体上方设有清洗、检修、通气、溢流等功能的孔； （3）、罐体上设有液体容量指示装置； 5、加热系统 （1）、采用的加热方式应满足加热时间应尽可能短的要求，当罐体满载0℃除冰液时，喷嘴喷出的除冰液温度达到80℃所需时间不超过5分钟。 （2）、加热系统中应全自动工作，（略）止加热等功能； （3）、加热器出口处的温度应不低于80℃，并且加热器应装备一个温度控制器，使加热器出口能保持一定温度。 （4）、应有加热器油压力、除冰液温度、压力等状态仪表。 （5）、液量不足时（略）。 6、管路系统 管路系统中的除冰液供液硬连接管路应均采用不锈钢材质的管路；各部之间设置的手动球阀为不锈钢材质。 7、液泵系统 泵的品牌、型号应选择成熟品牌的标准产品。
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
飞机除防冰注意事项 1、参考资料（REF. DOCUMENTS）： AMM 12-33 寒冷天气维护程序。 2、措施（ACTIONS）： A.检查位置： 对所有外部可能结冰的区域进行一般目视检查以确保没有冰雪霜，重点检查下列关键区域： (1)机翼表面，包括表面前缘、后缘； (2)水平安定面上下表面、垂直安定面及升降舵、方向舵； (3)机身、风挡玻璃； (4)大气数据探头、静压孔、迎角传感器； (5)操纵面活动内腔及活动部位； (6)发动机外表面、发动机进气口和排气口；发动机转子转动正常； (7)APU进气口和排气口； (8)起落架和轮舱。 B.检查要求： (1)检查时，要将合适的工作梯放在尽可能靠近被检查位置，用手接触外表面,尤其是油箱区域， 如果发现冰雪霜，应进行除冰并进行复查。 (2)在照明条件较差或飞机外表面有较多灰尘等附着物时，要借助机坪灯光或手电等外部辅助灯 光给除防冰检查人员提供足够的目视照明条件。 (3)除非目视检查能够确定冰雪霜已被去除，否则必须采用手摸等方法进行确认。 C.维护实施标准： (1).根据特定气象条件及环境因素选择相应的除防冰方法: [1] 当外界温度高于1.1℃时,并且飞机上只有雪存在,可使用冷水进行除雪。 [2] 当外界温度在-3℃或以上时，可使用热水除冰程序； a. 当外界温度在-3℃或以上时，可使用容器温度为82℃-93℃的热水去除飞机表面的冰 和雪。 b. 使用热水除冰后，应立即施加防冰液以防止再次结冰。 c. 在热水容器中添加10%的乙二醇，以保持除冰设备内剩余水的冰点最小。 [3] 当外界温度低于-3℃时，可使用一步除冰/防冰程序 a. 当外界温度低于-3℃时使用一步除冰法去除飞机的冰和雪。若欲去除的液体/防冰液 在脱离飞机前又结冰，则表明所使用的除冰/防冰液的混合比例不恰当，需增加除冰/ 防冰液的浓度，以提供足够的保护。 b. 与水进行混合的防冰液可以是I 型、II 型或IV 型。其中II 型/IV 型具有较长的保 持时间。 c. 如果必须去除更多的冰或在下次飞行前需做防冰程序，则应完成完整的除冰/防冰 程序。 [4]在持续降雨/雪的情况下，建议采用两步除冰/防冰程序。 a. 在第一步开始后三分钟内，必须完成第二步工作，必要时可逐个部位（区域）进行操 作。如果发现飞机重要部位又发生结冰，必须重复完成第一步的除冰工作。 b. 必须做反复检查，以确定是否施加更多的防冰液。
上海吉祥航空公司防冰除冰培训试题 部门：姓名：成绩： 单选题：每题2.5分，共40题，满分100分。 1.航空器的表面有冰雪霜可不可以放行：（b ） A.可以 B.不可以 C.视情 2.地面除冰/防冰委托代理资格的批准工作由（ c ）具体负责 A.运控部 B.飞行部 C.机务工程部 3.确定飞机是否存在冰冻污染物的最终责任人是（） A.机长 B.签派员 C.值班经理 4.霜正在形成时的状态称为（） A.透明冰 B.冻雨 C.活性霜 5.除冰液（浓缩的或调和的）将会冻结时的温度称为（） A.冰点 B.露点 C.燃点 6.II型和IV型液体除冰时（） A.必须加热 B.可以不加热 C.视情 7.下列液体粘度较高的是（） A.I型 B.II型 C.一样高 8.在发动机工作状态下除冰时（） A.必须保持持续的通话联系 B.不需保持持续联系 C.视情 9.飞机除冰时，空调组件应（） A.打开 B.关闭 C.无特殊要求 10.飞机除冰记录应该填写在（） A.飞行记录本 B.飞机技术记录本 C.客舱记录本 11.下列说法不正确的是（） A.不要猛击航空器表面 B.可以用金属或塑料刮擦航空器表面 C.不要对着不能直接喷洒的区域直接喷洒除冰液。
12.起落架除冰时不可以使用（） A.除冰液 B.水 C.无特殊要求 13. APU运转时（） A.可以除冰 B.不可以除冰 C.可以对排气口喷洒 14. 航空器区域的除冰顺序一般是（） A.机翼—尾翼—机身 B.机身—尾翼—机翼 C.尾翼—机身—机 翼 15. 水平安定面除冰时（） A.从前缘向后缘喷洒除冰液 B.从后缘向前缘喷洒除冰液 C.无特殊要求 16. 外界气温在冰点以上，则飞机（） A.不可能结冰或霜 B.若机身温度低于0℃则一定会结冰或霜 C.若机身温度低于0℃且湿度比较高则可能会结冰或霜 17. 如果机翼上表面形成一层透明冰层（明冰），则绝大多数情况下 （） A.机翼下表面会结霜 B.机翼下表面会结冰 C.机翼下表面不会结冰或者霜 18. 机翼表面结冰或霜，会使飞机的临界迎角（） A.变大 B.不变 C.变小 19. 机翼的下面哪个位置上结冰，对空气动力性能影响最大（） A.中部 B.后部 C.前缘 20.下面除冰液提供保护最低的是（） A.I型 B.II型 C.III型 21. 除冰人员的保护装备中靴子必须是（） A.橡胶靴 B.安全靴 C.普通鞋
MH/T 6001－1995 飞机用除冰/防冰液 1范围 本标准规定了飞机用除冰/防冰液（以下简称除冰/防冰液）的技术要求、质量保证规定、试验内容和方法、标志、包装、运输、管理与储存以及质量保证期。 本标准适用于清除和防止机场停泊飞机和直升机的外部的冰、雪或霜的牛顿流体。 2引用标准 下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。当标准出版时，所示版本均为有效，所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨、使用下列标准最新版本的可能性。ASTM D92－90闪点和着火点 ASTM D97－93石油润滑油的凝固点 ASTM D1122－93用比重计测定发动机防冻液的比重 ASTM D1123－93用碘试剂法测定发动机浓缩冷却液中的水 ASTM D1176－71测试用发动机冷却液或防冻液的抽样或水溶液的配制 ASTM D1193－77试剂级水的技术要求 ASTM F70－90玻璃电极测水溶液的pH值 ASTM F484－83接触液体或半液体化合物的丙烯酸酯类塑料应力银纹化的标准试验方法ASTM F502－83清洗剂对飞机涂漆表面影响的标准试验方法 ASTM F519－77电镀处理和飞机维护化学物质的机械氢脆性试验的标准方法 BOEING D6－17487 夹层腐蚀试验 MIL－P－5425D耐热型丙烯酸类塑料板 3定义 本标准采用下列定义 3.1 牛顿流体newtonian fluid 粘度对剪切力和时间各自独立的流体，该流体的剪切速率和剪切应力成正比，当施加应力时，该流体将立即开始流动，不存在流动前应达到的屈服应力。 3.2冰点降低添加剂freezing-point depressant 降低冰的融熔温度或降低水的凝固点的化合物。 3.3保持时间holdover time 经除冰/防冰液处理过的飞机外表面再次结冰的间隔时间。 3.4批量lot 在一单独的生产过程中，采用同一批原材料在同一混合条件下生产出来的所有化合物，在基本批量下这些化合物可以分装为较小的包装，批量合格证仍然有效。 4技术要求 4.1 组成 除冰/防冰液应含有乙二醇和1，2－丙二醇两种冰点降低添加剂、润湿剂以及几种缓蚀剂。两种冰点降低添加剂的含量一般应达到88％（qt），建议乙二醇与1，2－丙二醇的比例为3：1（qt），液体的其他组成由生产者自行决定，但加入其他添加剂后制成的除冰/防冰液应满足本标准要求。 4.1.1 主要组成的化学分子式和结构式
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
除防冰试题 说明：试卷总分100分，及格分70分。请将各题后附选项中的正确答案代码填入答题卡中，试题后面没有标注的都是单项选择题 1. 飞机在机翼下表面区域有不超过（）毫米的霜并实施了制造厂家手册中规定的安全措施时，可以允许飞机起飞。 A:3毫米B:1.5 毫米C:1.0 毫米D:0.5 毫米 正确答案：A 2. 除冰/防冰工作的最后决定权是（）。 A:值班经理B:机务值班领导C:机长D:飞机放行人员 正确答案：C 3. 每次完成地面除冰/防冰后，地面除冰/防冰人员应当及时进行记录，并且至少保存（）天。 A:30 B:60 C:90 D:180 正确答案：A 4. 飞机外部检查必须在开始起飞前（）分钟之内进行。 A:6 B:5 C:10 D:3 正确答案：B 5. 外界温度低于（）’C时不要使用除冰液。 A:-10 B:-20 C:-30 D:-40 正确答案：C 6. （）负责在飞机技术记录本上填写进行的地面除冰/防冰工作的情况。 A:机组人员B:地面勤务人员C:签派员 正确答案：A 7. 外站过夜时，如温度低于（）应卸下电瓶保存。 A:-18 B:-15 C:-10 D:-5 正确答案：A 8. 在发动机运转情况下进行地面除冰/防冰操作时，应将发动机供气活门关断，APU供气活门关断，至少完成除冰/ 防冰以后再打开。 A:对B:错 正确答案：A 9. 在有泥污堆积的停机坪或预计通过泥泞湿雪积水堆积的区域时，应延迟放岀襟翼，最迟于起飞前检查程序时检查起飞襟翼的 放岀。 A:对B:错 正确答案：A 10. 当除冰操作开始后，飞机移动或收放襟翼、操纵舵面必须得到地面机务维护人员指令。 A:对B:错 正确答案：A 11. 机长有权重复或再次进行除/防冰工作。 A:对B: 错 正确答案：A 12. 除/防冰前，地面除/防冰人员不必与机组进行联络。 A:对B: 错 正确答案：B 13. 没有除/防冰协议代理单位的外站，由公司授权飞行机组机长作为除/防冰实施的责任人，负责该次飞行的地面除/