第二节飞机结冰对飞机性能影响.docVIP

飞机防冰系统 飞机在结冰气象条件下飞行时,在飞机机翼前缘,发动机进气道和压气机叶片上,在涡轮螺旋桨发动机的螺旋桨桨叶上,在驾驭舱风档玻璃上,以及在测温、测压的各种传感仪器探头上，常常会遇到结冰的现象。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；仪表、仪器结冰后，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。 第一节 飞机结冰与气象的关系 一 飞机结冰的物理形式 飞机在负温云层中飞行，或者具有负温表面的飞机在无云的大气中飞行时，都可能在飞机表面发生结冰的现象．这就揭示了飞机结冰的本质，即飞机在大气中飞行，只要同时遇到水分和负温两个条件，就会结冰．根据结冰时的具体情况，从物理变化的角度，可将飞机结冰分为三种形式。 滴状结冰： 它是大气中的过冷水滴撞击在飞机并在其上冻结的一种结冰形式，是飞机结冰的主要形式。 凝华结冰： 它是大气中的气态水（即水蒸气）不经过液态相而直接冻结在飞机上的一种结冰形式。因为这种这种现象是升华的逆现象，因而称为凝华结冰。 凝华结冰的原因，是相同温度下冰表面的饱和蒸气压力比水表面的小，因此在足够低的负温条件下，虽然在大气中还没有达到水蒸气的饱和状态，而在冰表面上却可达到饱和状态，因而使水节气真接凝华成冰。所以，当预有一层薄薄的象霜一样的冰层覆盖在飞机表面时，面此时飞机表面尚保持低于环境介质温度的负温时，就有可能在飞机表面发生凝华结冰。 干结冰： 飞机在热带地区飞行时，如果遇到冰晶云（由冰晶体组成的云），冰晶体会沉积到飞机表面上而使飞机结冰。 飞行实践证明，上述三种结冰形式中，干结冰和凝华结冰发生较少。对飞行性能的影响也较小，而滴状结冰是飞机结冰的常见形式， 对飞机性能的影响较大，甚至可能导致飞行事故，因此，后面的讨论一般都是针对滴状结冰进行的。 二 飞机结冰的主要气象参数 飞行实践证明，飞机结冰量的多少，结冰范围大小及冰层的形状，主要取决于云层温度、液态水含量、水滴直径和云层范围（水平长度与垂直高度）四个气象参 数。 云层温度 云层温度是影响飞机结冰的主要气象参数之一，根据统计资料，飞机结冰一般发生在0———20的范围内，尤其在-2——10时，结冰的概率最多，强烈结冰主要发生在-2——8的温度范围内。 液态水含量 液态水含量愈大，则在单位时间内撞击到飞机表面现象上的水量愈多，因而结冰愈严重。 水谪直径 水滴直径对飞机结冰区域的大小有着决定性的影响，对结冰形状的影响也比较大，因此水滴直径也是影响飞机结冰的重要参数。 云层范围 云层范围是指云的水平长度和垂直厚度，它主要影响飞机结冰的厚度，云层范围越大，飞机在云中飞机时间越长，因而冰层越厚。 第二节 飞机结冰对飞机性能的影响 在结冰气象条件下飞行的飞机，若无防冰措施，在飞机的所有迎风面都可能结冰。飞机结冰后，不仅增加了飞机重量，而且破坏了飞机的气动外形，因而阻力增加，使飞机操纵性能下降，传感仪的结冰则会导致信号失真和指示失常。结冰对飞机性能影响的程度，取决于结冰强度和冰的形状。由于飞机各部件在飞机上起的作用不同，它们结冰的情况不同，对飞机性能的影响也不同，因此本节首先讨论结冰强度和冰形，然后按部件分类讨论结冰对飞行性能的影响。 一、结冰强度和结冰程度 （一）结冰强度 结冰强度是指冰在飞机表面形成的速度，以每分钟增长的厚度表示。结冰强度与飞行速度、气象条件及飞机部件折外形有关，由于各部件外形不同，所以在同样的飞行和气象条件下，各部分的结冰强度是不同的。 等级 弱结冰 中等结冰 强结冰 极强结冰 结冰强度mm/min 〈0．6 0．6--1．0 1.0—2.0 〉2.0 （二）、结冰程度 结冰强度并不能完全表达飞机结冰的严重程度，如飞机处于小范围雨积云的极强结冰条件下飞行时间很短，结冰强度虽然很大,但结冰量不会很厚；相反，如飞机处于弱结冰条件下飞行时间很长，则冰层可能很厚。所以，总的结冰厚度也是一个非常重要的概念，因而引入结冰程度这一概念。 参数 弱结冰 中等结冰 强结冰 极强结冰 最大厚度(mm/) 0.1—0.5 5.0—15 15--30 ﹤30 所谓结冰程度，是指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。显然，结冰程度是冰的生成速度和飞机飞过结冰区域的时间的函数。 二、机翼及尾翼结冰的影响 机翼和尾翼是飞机产生升力的主要部件。结冰时，冰层主要聚集在翼面前缘部分。机翼和尾翼上结冰，会引起翼型阻力增加，升力下降，临界攻角（失速攻角）减小，飞机操纵性和稳定性恶化。 （一）翼型阻力增加，升阻比降低 翼型阻力是由摩擦阻力和压差阻力两部分组成的。 摩擦阻力的产生是由空气具有粘性，在空气流经机翼表面时，会形成附面层而产生摩擦阻力。摩擦阻力