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飞机防冰排雨系统的分析与研究发布时间：2022-08-21T01:25:44.912Z 来源：《科技新时代》2022年1月第1期作者：胡文祺[导读] 如今飞机已经是人们出行的重要交通工具胡文祺空军工程大学陕西省西安市摘要：如今飞机已经是人们出行的重要交通工具，飞行因为阻力小、省油等原因飞机的巡航高度在八千到一万两千米之间，而每上升一千米的高度空气温度下降6摄氏度，所以飞机航行所在高空温度极易产生结冰现象。
在没有防护措施的情况，飞行在结冰的气象条件下，飞机迎风的一面会出现一定的结冰现象。
在飞机飞行结冰的情况下这样不仅仅会破坏飞机整体的气动布局，而且还会增加飞机的整体重量和增加很多的阻力，飞机的操纵性能会降低，飞机也会因为传感器的结冰而指示失常和失真。
所以说飞机的排雨防冰系统是飞机上必不能缺少的系统。
关键词：防冰排雨系统，工作原理，组成与应用 1.飞机结冰的影响 1.1机翼结冰飞机外表面结冰，尤其是机翼的外表面结冰，严重影响了飞机飞行的安全性。
即使是来自冰、雪或霜冻的轻微污染也会损坏机翼表面，另一方面，冰的粗糙度相当于中等程度的砂纸，可以将控制质量降低到危险水平和失速范围。
机翼表面粗糙，在地面效应和自由空气两种条件下损失最大升力系数。
由此产生的升力损失很大，以至于拥有高性能超临界翼型机翼的飞机无法起飞。
实验表明，由于纸张导致机翼表面粗糙，在摇杆振动仪发出失速警报之前，平板机翼的最大升力被降低了。
飞机的大部分升力是由机翼和尾翼产生的。
机翼和尾翼结冰后，主要在机翼前缘积冰，机翼阻力升高，升力下降，恶化飞机操纵性能，降低飞机稳定性。
1.2发动机进气部件结冰飞机在结冰天气下飞行时，飞机发动机的压缩机的前缘卡环、涡轮风扇发动机的进气道的前缘、第一压缩机的前导流翼都会发生结冰现象。
飞机发动机压缩机前缘整流：气动形状破坏，吸气速度分布不均，空气局部分离，造成发动机叶片振动。
若冰层随着气流进入到了发动机压气机的内部，就会使压气机受到机械损伤。
飞机电脉冲除冰系统峰值电流测量杜骞;朱春玲【摘要】电脉冲除冰通过高压电容器瞬间向脉冲线圈迅速放电,在金属蒙皮内引起涡流,产生一类似锤击的脉冲力使冰破裂、脱离蒙皮并弹走.其显著优点是低能耗、高可靠性,且几乎不需要维护.通过提出电脉冲除冰系统理想放电模型,得到峰值电流随回路电阻、线圈电感的变化曲线.进行峰值电流理论计算数据与试验数据对比,为人工结冰状态下进行除冰试验提供参考依据.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)035【总页数】6页(P81-86)【关键词】电脉冲除冰;模型;涡流;峰值电流;试验【作者】杜骞;朱春玲【作者单位】南京航空航天大学航空宇航学院,南京210016;南京航空航天大学航空宇航学院,南京210016【正文语种】中文【中图分类】V244.15据《中国航空报》报道，2014年3月15日上午9时13分许，ARJ21-700新支线飞机104架机从西安阎良机场腾空而起，远赴加拿大进行自然结冰试飞。
该型机抵达加拿大温莎机场后，自然结冰试飞科目将在加拿大五大湖地区进行。
这是中国自主研制、拥有完全自主知识产权的新型涡扇支线客机首次飞出国门开展自然结冰试飞。
飞机自然结冰将使飞机升阻特性恶化、失速攻角及稳定性裕度减小、操纵性能降低，可能引起发动机空中熄火、飞行中显示数据失真等。
简而言之，飞机结冰轻则使飞机气动特性降低，重则造成机毁人亡。
为了消除飞机结冰对飞行安全造成的危害，保证飞机在结冰气象条件下安全飞行，人们不断尝试探索行之有效的除冰方法。
而随着飞机尺寸增大和飞行速度的增加，防冰所需能量也在不断增加，人们希望找到一种既有一定防冰效能而能量又相对比较节省的防冰方法，为此出现了“电脉冲除冰”方法[1]。
电容器与脉冲线圈所组成的电路由晶闸管进行导通(图1)，导通后，贮能电容器向脉冲线圈放电，此时在线圈周围建立起迅速形成并快速衰减的磁场。
此磁场在金属蒙皮内产生涡流，线圈与蒙皮之间将产生相互作用力达数百牛顿、作用时间不足0.1ms的脉冲力。
飞机电脉冲除冰技术研究进展通过对电脉冲除冰装置、除冰过程动力学分析方法以及除冰结构的疲劳测评方法等方面的研究进展进行综合分析，初步揭示了电脉冲除冰技术在系统结构、除冰模拟以及疲劳性能等方面的优良性能和潜在问题，期望为电脉冲除冰技术的发展和完善提供参考；提高飞机除冰系统的工作效率，确保结冰环境下的飞行安全。
标签：电脉冲除冰；飞机除冰；研究进展0 引言最早有关电脉冲除冰的思想[1]始于上世纪30年代，美、苏、英、法等国先后开展了相关研究与测试，由于缺乏对基本问题的深入研究和商业因素等多种原因，美、英、法等国相继放弃了这一研究计划，唯有前苏联在1972年首次将电脉冲除冰系统[2]应用在飞机上，但是并未广泛应用。
直到上世纪80年代初，美国重新启动电脉冲除冰研究计划[3]，由NASA、Wichita州立大学和工业联盟（Industry Consortium）共同发起，开展了一系列深入研究以及大量冰风洞和飞行测试，揭示了电脉冲除冰的潜在优势，使之赢得了广泛的关注和研究热情。
本文期望从电脉冲除冰装置、除冰过程动力学分析方法以及除冰结构的疲劳测评方法等方面对飞机电脉冲除冰技术的研究进展进行全面综述，为电脉冲除冰系统设计与发展应用提供技术参考。
1 电脉冲除冰装置电脉冲除冰的基本原理如图1（引自文献[3]）所示，利用脉冲电路产生的磁场与金属蒙皮上产生的感应磁场间相互作用的脉冲排斥力，引起蒙皮的高速振动，将附着在蒙皮外侧的冰层去除[3-5]。
根据脉冲线圈的作用方式和安装位置可以将电脉冲除冰装置分为四种基本结构[3]：双侧型、前置型、推拉型和反作用型，如下图2（引自文献[3]）所示，其中双侧型和反作用型更适用于薄蒙皮和复合材料蒙皮除冰。
为了获得理想的除冰效果，通常沿机翼前缘展向布置多个电脉冲线圈，根据前缘结构的动力学特性和冰层结覆情况，利用程序控制每个线圈的触发顺序，以达到整体快速除冰的要求。
此外，美国Cox&Company公司的Al-Khalil等[6]提出了一种电脉冲与电热相结合的混合式除冰方法，如图3（引自文献[6]）所示，试验证明具有不错的除冰效果，然而高耗能和复杂的过程控制是需要解决的主要问题。
飞机防除冰方法的总结与探究作者：周煜杰来源：《现代商贸工业》2019年第01期摘要：飞机防除冰一直是飞机设计以及安全性验证主要研究课题。
从飞机结冰的基本原理出发，综述了近年来防除冰系统的研究成果，按条理详细总结了目前应用于飞机的两大除冰方法和四大防冰方法，同时在热气防冰的基础上，借鉴发动机涡轮叶片的“气膜冷却”技术，提出一种新的更有效的“气膜防冰”技术。
飞机防除冰的相关梳理与探究对飞机的安全运行有着重要意义，具有较大的研究价值。
关键词：结冰飞行安全;飞机除冰;飞机防冰;气膜防冰中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/ki.1672-3198.2019.01.0991引言自投入运行以来，飞机结冰一直是威胁飞行安全的重要因素。
当飞机穿行于对流层时，会遇到各种极端气候，而飞机的机翼、发动机前端以及各个探测装置正完全暴露在这种环境下，极易出现结冰现象。
根据冰层特性，可将冰层分为毛冰，透明冰和混合冰。
据美国NTSB官方记载，1978年至今至少有800起飞机事故或事件与飞机结冰有关，造成了重大的人员和财产损失。
因此必须要采取有效的防除冰措施对飞机加以防护。
本文从结冰的原理出发，主要总结了国内外现有的防冰和除冰技术，着重论述了除冰系统中的气动带除冰和电脉冲除冰的工作原理和利弊，详细介绍了防冰系统中的液体防冰、涂层防冰、电加热防冰和热气防冰。
最后在前人研究的基础上提出了一种新的防冰方式——气膜防冰，并进行了相关的论述说明。
2飞机除冰方法对于飞机的某些系统部件，当结冰紧急程度不高或处于可控状态时，可以短时间允许部件表面形成较薄的冰层，并周期性去除，这样可以降低系统的能量消耗，且机动性更强，除冰效果更佳。
下面我将对主要的两种除冰方法进行相应的介绍。
2.1气动带除冰法“气动带除冰技术”又称“膨胀管除冰技术”，它是将除冰带安装在机翼表面，在飞机尚无结冰现象时，膨胀管紧贴在飞机表面，进而减小对飞机的影响。
电脉冲除冰仿真冰层松脱准则研究一、研究背景随着航空业的发展，飞机上的冰层问题日益严重。
除冰是保证飞行安全的必要措施之一。
传统的除冰方式主要是使用化学物质或机械方式，但这些方法都有一定的缺陷，如化学物质对环境污染大，机械方式需要消耗大量能源和时间。
因此，电脉冲除冰技术逐渐受到关注。
二、电脉冲除冰原理电脉冲除冰技术是利用高压电场产生的强电场效应，在极短时间内使结冰表面产生瞬间高温和压力差，从而导致结冰层松脱。
其基本原理是利用高压电场在导体表面形成局部放电现象，在放电过程中产生强烈的热量和气体膨胀力，使结霜或结冰层松脱。
三、仿真模型建立为了深入了解电脉冲除冰技术的工作原理和效果，需要建立仿真模型进行分析。
仿真模型主要包括以下几个方面：1.材料模型：根据实际使用的材料，建立相应的材料模型，包括热传导、热容和密度等参数。
2.电场模型：建立电极和导体之间的电场模型，确定高压电场的分布情况。
3.热传输模型：根据电脉冲产生的高温效应，建立热传输模型，分析结冰层的温度变化。
4.气体膨胀模型：根据放电产生的气体膨胀力，建立相应的气体膨胀模型。
5.结冰层松脱准则：根据实验数据或经验公式，建立结冰层松脱准则。
四、仿真结果分析通过对仿真模型进行计算和分析，可以得到以下结果：1.高压电场分布情况：根据电极间距离和工作电压等参数计算得到高压电场在结冰层表面的分布情况。
结果显示，在电极边缘处高压强度最大，有助于产生局部放电现象。
2.温度变化规律：在放电过程中，结冰层表面温度会迅速升高，并在数微秒内达到高温状态，从而导致结冰层松脱。
3.气体膨胀力分布：在放电过程中，气体膨胀力会产生，其分布情况与电场分布情况相似。
气体膨胀力的大小取决于电极间距离和工作电压等参数。
4.结冰层松脱准则：根据实验数据或经验公式，建立结冰层松脱准则。
结果显示，在一定的电极间距离和工作电压范围内，可以实现有效的除冰效果。
五、应用前景电脉冲除冰技术具有许多优点，如能耗低、环保、除冰效率高等。
飞机电脉冲除冰技术探讨何舟东;朱永峰;周景锋【摘要】Based on the introduction of anti de-icing system and the analysis of aircraft devel-opment,it is proposed in this paper that the Electro-Impulse De-Icing (EIDI)is a promising tech-nology for aircraft de-ice.The phylogeny,application and development status of EIDI is dis-cussed.EIDI has been developed abroad for years,and preliminary engineering application has been realized.However,the domestic research on EIDI has been constrained mainly in the scope of theory,and thus it is urgent to conduct relevant application-oriented research to master the key techniques.In the end,the problems and challenges of domestic research on EIDI are discussed and the research directions in the future are proposed.%在对飞机防／除冰方式及其应用与优、缺点介绍的基础上，结合现代飞机发展趋势，提出电脉冲除冰技术是极具发展前途的飞机除冰方式，并对其发展历史、应用情况和发展现状进行论述。
<<浅析电气化铁路接触网除冰方法>>——解读解析覆冰覆雪是在严寒天气时产生的一种自然现象，而电气化铁路作为我国高速及重载铁路的主要牵引方式，如果接触网覆冰会影响受电弓与接触网之间的相互作用，容易导致受电弓从接触网上取流不畅、产生电弧烧伤供电设备等问题，严重时甚至会导致接触网断线、中断铁路行车等严重事故，严重影响了铁路牵引供电安全正常的运行，对我国的经济发展、民生问题产生较大的影响。
接触网覆冰的原因主要是外部气象条件发生变化所产生的一种自然现象，是由温度、湿度、冷暖空气对流、环流等因素共同决定的一种物理现象。
空气中的水分在零度或者零度以下时，附着在接触网的表面并冻结结冰，由此形成了接触网覆冰的现象。
在以前人们采用的主要是机械除冰，即人工敲击接触网，使接触网受迫震动，覆冰因而掉落。
但这种除冰方法的效果不是十分理想，并且可能会对接触网线路造成一定的破坏。
本篇文章就介绍了一些当今国内外比较成熟的除冰方法。
其一，基于焦尔电热效应的热融冰方法。
通俗的将就是利用热量来融化冰来达到除冰目的。
具体的操作就是在覆冰接触线中施加电压，进而在线路中产生电流，从而利用导线输电电流产生的热效应来融化接触线表面的覆冰。
这种方法因传输电流的不同又可以分为交流电流融冰方法以及直流电流融冰方法。
这种方法在实际中普遍采用，但是融冰时间如果控制不好可能会损伤接触线。
其二，基于高频脉冲的除冰方法，具体来说有高频高压激励除冰法和电脉冲除冰方法。
高频高压激励除冰的方法是在覆冰导线区域外施加高频激励电流，将覆冰转化成为有损的电介质，从而使覆冰内部产生热量。
电脉冲除冰的方法是采用电容器组向线圈供电。
线圈通常置于接触线附近，从而引起线圈产生强大的磁场，使得接触线上产生一个持续时间短、幅值较高的机械力，覆冰会在机械力作用下破裂，从接触网上脱落。
高频激励融冰则会产生高频的电磁波，从而干扰正常通信；电脉冲除冰的方法则可在不断电的情况下开展融冰工作。
风机叶片电脉冲除冰工艺的实验研究摘要：风力发电机组叶片在冬季可能被冰覆盖，这可能导致风电场停电，造成巨大的社会影响和经济损失。
目前，国内外关于风力发电机组叶片除冰的技术和经验较少。
根据风机叶片的特点，提出了一种电脉冲除冰的方法，即对电脉冲除冰的分布式脉冲线圈进行绕组，通过对线圈电流波形的测量和分析，得到了合理的绕组。
利用COMSOL软件对铝板进行电动力学模拟分析，得到了冲击力的分布。
通过对人工气候室的模拟试验，表明该电脉冲技术可以通过合理的参数协调，有效去除接触轨的冰，具有除冰速度快、效率高、能耗低的特点。
关键词：风力发电机组叶片，脉冲线圈，电脉冲除冰1.引言世界上的风能资源主要集中在高海拔和高纬度地区，冬季建设的风电场在低温环境下容易形成冰覆盖的叶片[1][2]。
由于地理位置、温度、高度等特殊，春夏容易出现冰现象，严重影响风电场的安全运行和功率输出[3][4]。
在冰条件下，风电场风力机叶片的气动形状发生变化，气动性能急剧下降，降低了风力机的输出，影响了风力机的整体安全稳定运行[5]。
发生结冰后，风机叶片升力减小，阻力增大，输出功率减小。
当镀冰风力发电机的负荷增加时，风力发电机的叶片就会发生额外的振动[6]。
镀冰叶片在旋转过程中可能会飞出，造成安全事故。
这些不利影响最终将反映在风力发电机组的运行和运行中维修费用。
因此，风力发电机组叶片的冰覆盖问题已成为制约严重冰覆盖地区风电资源开发和利用的重要因素，也是保证风力发电安全稳定运行迫切需要解决的问题发电机组。
因此，预防和解决冬季冰季风机叶片结冰问题已成为风电场生产和管理面临的一个难题。
解决冬季冰季风机叶片防冰除冰技术是当务之急，是提高高原地区风电场管理和安全水平的有效途径之一。
国内外的学者和科研机构对风力机叶片除冰技术进行了大量的相关研究，开发了多种风力机叶片除冰技术。
如叶片振动和超声波叶片除冰机械除冰法、叶片涂漆防冰法、采用电能直接加热的叶片热除冰法等。
