飞机空中结冰技术研究

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1、飞机空中结冰技术研究一.飞机空中结冰的主要发生部位及其危害飞机在摄氏零度以及零度以下低温条件下飞行时，如果遇到潮湿空气、带雨云层、雨水、冰雪，特别是遇到过冷却水滴时，就会发生冻冰现彖。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、稳定性卜•降；仪器、仪表结冰后，还会导致指示失常。因此，飞机结冰严重危及飞行安全。飞机在结冰气象条件下飞行时，飞机所有部位的迎风面上都可以结冰。由于飞机各部件的作用不同，所以，它们结冰后对飞机的性能影响也不完全一样。1・升力表面结冰①机翼结冰。②尾翼结冰。机翼、尾翼上所结的冰层主要积聚在它们的前

2、缘部分。当它们结冰时，将会导致翼形阻力增加，升力下降，临界攻角（失速攻角）减小，操纵性和稳定性的品质悪化。因此，危害严重。2.发动机进气道及动力装置结冰①进气道及进气部件结冰发动机进气道及进气部件结冰，是指进气道前缘、发动机压气机前的整流罩、支撑及第一级压气机前的导向叶片等部件的结冰。它们的结冰与与机翼结冰有很多类似之处，但又有以下特点：①环境空气温度为正温时，可以发生结冰。②进气道的内表面上结冰范围及结冰強度均比其外表面大得多。进气道及进气部件的结冰，可以导致表面气动特性的悪化，速度场分布不均匀，使气流发生局部分离，压气机叶片振动等。因此，危害严重。②飞机螺

3、旋浆的结冰飞机在结冰气象条件下飞行时，螺旋桨的桨叶、螺旋桨的壳体和整流罩均可发生结冰。结冰情况与机翼类似，但是结冰要比机翼严重。如果飞机在大雷诺数条件下飞行时，气流的流动特征，主要取决于表面粗糙度。桨叶结冰后，破坏了表面的光滑，极大地增加了翼型阻力，使拉力特性变坏，效率降低。冰层的脱落通常是不均匀和非对称的，使螺旋桨的平衡遭到破坏，出现动力装置和飞机的振动，可使轴承损坏和发动机停车等严重事故。③测温及测压传感器头部结冰测温及测压传感器头部结冰，容易造成仪表的不正常指示，从而带来不安全因素。①风档玻璃的结冰风档玻璃结冰后，使其透明度遭到破坏，造成口测飞行很困难。

4、2.直升机的结冰在结冰气象条件下飞行的直升机，在其主旋翼、尾桨、进气口、窗玻璃、仪器传感器头部等部件表而，都可以发生结冰。其中主旋翼结冰最危险。二、飞机防冰技术的基础研究飞机在飞行屮能否结冰主要是取决于所遇到的气象条件是否恶劣。当飞机遇到低温、潮湿空气、带雨云层、雨、雪、过冷却水滴时，都会发生冻冰现象。在各种气象因素中，过冷却水的存在是飞机结冰的最重要、危害最严重的因素。在相同的气象条件和环境条件下，有的物件表而严重覆冰，有的物件表而仅轻微冻冰，有的物件表面甚至不发生冻冰。这一事实表明，物件表面冻冰的严重程度与它们自身的结构外形及其表面物性密切相关。因此，研究

5、飞机防冰技术，也必须研究飞机易结冰部位的结构外形、表面物性与结冰的内在关系。三•防覆冰技术研究的新思路我们使用高精度的电子显微镜，首先对覆冰体表面进行显微成像分析，籍此探索水在物体表面结冰以及冰在物体表面可以牢固附着的原因。历时1年多的测试结果表明：一、冰可以附着在任何物体表面上；二、物体表面上微细的裂缝和凹陷的麻坑，是冰可以牢固地粘附在物体表面上的主要原因。然后，我们通过模拟实验环境对现有的防覆冰材料进行了测试，主要是聚四氟乙烯类、有机硅类。测试结果表明：一、单纯疏水性能好的材料，可以延缓结冰的过程，却无法阻止冰的形成。二、在过冷却水存在的情况下，水在某些疏

6、水材料表面可以冻得非常的结实。三、物体表面一旦覆满冰，或者说被冰包裹后，材料木身的物性已经毫无意义。为了更为准确地对比不同材料间防覆冰的能力，我们深刻研究了不同物件的表面结构、表面物性等与覆冰的内在关系：共研究了以下八个内容：①结构外形与覆冰，②结构材质与覆冰，③结构组织与覆冰，④表面光洁度与覆冰，⑤表面能与覆冰，⑥表面刚性与覆冰，⑦表面弹性与覆冰，⑧表面颜色与覆冰。研究结果表明：一、某些组织结构紧密、表面性能优异的物体表面，就不容易发生严重覆冰；二、某些物体表面在振动条件下，覆冰体较容易脱落。根据以上的研究成果，我们采用一种高性能的弹性树脂作为基础成膜物，研

7、制了一种单组份溶剂型的防覆冰涂料，该弹性树脂材料分子材料结构由致密的、连续的三维网状组成，保证了其优界的密封性，柔韧性。通过加入具有明显疏水、防冰、脱冰效果的改性材料充分渗透•其间，形成类似于防弹布的网状结构，具有优异的主动防护性能，保证了良好的防覆冰效果。通过大量的模拟试验结果表明，所研制的防覆冰涂料，具有防冰雪覆冰、脱冰效果明显、施工、维修简单、使用寿命长，主动防护等优势。四、•防覆冰涂料的技术指标1.高弹力，柔韧性好，表而光滑。2多功能：密封防水、防腐蚀、电绝缘、防覆冰。3.耐候性好，有效使用寿命大于5年（飞机应用领域）。4.主动防护。5.施工方法简单易

8、行、维修性好，安全。四•实验室覆冰效果