航空飞行器的结冰与防冰.docx

航空飞行器的结冰与防冰一、结冰的气象条件航空飞行器飞到一定高度， 周围空气湿度足够大， 温度足够 低，机体 表面就可能结冰从物态变化的角度来讲，结冰实际上 是一种水汽或者液态 水遇冷而转变为固态的物理现象飞行中， 结冰主要是由大气中水汽直接在 机体表面凝华而成 过冷水滴指 的是一种高空云层中普遍存在的不稳定的， 稍受震动便立即冻结 成冰的微小水滴， 这种水滴分布于许多云团中 当飞 行器在这样的云团中穿行时，一旦机体表面低于0C,过冷水滴就会在机体表 面某些部位冻结，并积聚成冰飞行中，飞行器的结冰与所穿越云团的温度、 湿度、云团状态、降水、时令等状况息息相关 一般来说，机体表面结冰通常发生于 0C -- 20C 温度范围内，但 强结冰多 发生于-2C -- 10C；当云中的空气湿度达到温度露点差在0至5C之间时， 更容易发生结冰当飞行穿越积雨云或浓积 云的上方时， 机体表面通常会出 现强结冰； 而穿越层云或层积云 时，通常发生弱积冰或中积冰二、结冰对航空飞行器的危害 飞行器的突出部位通常是较容易结冰的 比如，旋翼/尾桨 的前缘、发动机进气口、空速管、飞机风挡、天线等 除此之外， 旋翼表面也较容易结冰， 油箱内的水杂质有时也会形成细小的水 粒。

概括起来，结冰对直升机的危害有以下几个方面一）破坏飞行器的空气动力性能旋翼或尾桨结冰，可使 飞行中的升 力下降，阻力增加，续航性能变差，并可引起机体抖 动，使操作变得困难即 使薄薄的一层冰或霜也能损害旋翼和尾 桨性能，相当于中粒砂纸粗糙度的冰 也可能导致操纵品质降低到 危险程度；另外，结冰对起飞性能的影响也是非 常严重的，它可 使飞行器的起飞过程变得艰难，可导致飞行器离地后坠毁等 现 象二）威胁发动机当飞行器处于空气湿度较大的区域，如 雾、云、或降水中，如果外部温度低于 0 C, 则会在发动机进气 口上出现积冰这样就会使进气量减少，进气气流发生畸变，造 成动力损失， 甚至发动机停车还有更严重的情况，当飞行器起 飞时，旋翼因升力作用变 得弯曲，前缘冰层常会破裂散开，发动 机若将这些碎冰吸入， 往往会打坏发 动机风扇或压缩机叶片 另 外，对长途飞行的飞机来说，燃油结冰也是一个 重要的问题长 途高空飞行，油箱里燃油的温度可能降至与外界大气温度一 致， 油箱里的水杂质在燃油系统里传输的过程中很可能变成小冰粒， 这样会 阻塞油滤、 油泵和油路控制部件， 进而引起发动机内燃油 故障三）影响仪表、通讯和视线。

飞行器的空速管、天线等设 备部件通常 裸露在机体表面，较容易结冰空速管结冰后，会导 致空速表显示错误， 影 响飞行员对飞行器状态的判断； 而天线结 冰，会影响通讯，甚至造成通讯中 断另外，飞行器风挡一旦结冰，会影响飞行员的视野，干扰正常飞行和起降三、航空飞行器防冰系统简介（一）概述当飞行器进入结冰区时，结冰信号器向飞行员提供结冰告 警信号，以便使飞行员操作避开结冰区二）组成和安装防冰系统包括：结冰传感器、温度传感 器、电子变 换器、“结冰检查”按钮和结冰警告灯结冰传感器 和温度传感器安装在飞行器表面蒙皮上， 电子转换器安装在设备 舱内三）主要技术数据直流额定电源电压： 28V功耗：w 16W交流电源电压：单相 115V/360Hz功耗：长期30VA除冰是300VA结冰信号灵敏限： 0.4mm-0.8mm传感器除冰时间： w 9s 结冰信号灯燃亮延时时间： 90s 当外界环境温度高于20 C时，系统自动关闭四）工作原理接通电源，电子变换器给结冰传感器提供一个激励信 号，使之维持振动，当结冰传感器结冰后，振动频率 发生变化， 电子传感器 自动跟踪其变化， 并维持结冰传感器继续 振动，同时参考温度传感器环境温 度，向飞行员提供结冰信号。

五）操作航空飞行器上电后结冰信号器处于工作状态：首先自动进入自检， 如果工作正常， 主警告灯发出闪烁的红色信 号，同时，“结冰”红色告警灯 燃亮，持续一段时间后熄灭；主 警告灯可手动按压复位后熄灭 否则判断为 故障 航空飞行器一 旦进入结冰区域， 当结冰传感器探头表面结冰， 冰厚 达到灵敏限 时，结冰信号器便输出信号使主警告灯发出闪烁的红色信号，同 时，信号灯盒上的“结冰”红色告警灯燃亮，持续两分钟结 冰传感器在输 出告警信号的同时， 接通结冰传感器的电加热， 在 5 秒内将传感器探头表 面的冰完全除去，以便探测新的结冰状况结冰”告警灯告警时持续燃亮， 直到结冰传感器探头上的冰厚 低于灵敏限时，该告警灯才熄灭；主告警灯可 手动按压复位当 发生新的结冰告警时， 告警系统又重复上述过程 在地 面可对结 冰信号器进行检查按压“结冰检查”按钮，主告警灯发出闪烁的 红色信号， 同时“结冰”红色告警灯燃亮， 持续一段时间后熄 灭；主告警 灯可手动按压复位否则可判断为故障四、防范航空飞行器结冰得措施、经验和方法经过一次次办痛的教训以及深入的研究，人们对航空飞行器 结冰不利影响的认识有了显著的提高，并形成了诸多防范航空飞 行器结冰危害以及消冰、除冰的有效措施、经验和方 法。

一）检查航空飞行器状况和防冰系统起飞前，对航空飞行器进行结冰检查，必要时进行消冰、除冰，这一程序现在已经 成为民航企业的必修课在地面结冰条件下，飞行机组必须认真的对飞行器进行机务检查，以确定飞行器表面是否冰冻 这里重 点检查的部位是发动机进气道、风挡、活动部 位等检查的内容 包括：查看飞行器除冰设备是否处于良好状态， 判断飞行 器是否 需要执行除冰、防冰程序一旦发现飞行器外表已有冰霜，必须 彻底 清扫干净后才能起飞，否则在空中飞行器将“雪上加霜”二）研究航线天气，避开结冰区尽量绕开结冰区，也是 一些资深飞 行员防范飞行器结冰惯用的方法 飞行前， 机长通常 会将机组人员召集在 一起， 研究航线的天气情况， 对航线天气变 化做到心中有数 在空中飞行 中遇到结冰时， 可优先考虑使用除 冰设备若除冰设备失效，但结冰不强， 对飞行影响无大碍，飞 行时间又不长，则飞行器可以继续飞行；但结冰较强， 影响操纵 时，飞行器应迅速脱离结冰区实际飞行中，大多数飞行员会采 取 改变飞行高度的方法， 大气温度随高度的降低而升高， 当飞行 器的飞行高 度降低到 1000 米，冰可自行融化三）常用的除冰手段在一些飞行器中，电加温、热空气 加温以及电 和热空气混合加温等除冰手段经常被使用。

电加温防 护的原理非常简单，它 利用埋设在风挡、 空速管等部位的电热丝 通过加电时电热丝的电热能将冰雪 融化发动机进气道安有热空 气加温装置，热空气从发动机压缩机引来电和热空气混合加温 通常用于防尘装置这些传统的消冰方法至今仍是有效的在许 多飞行器上仍广泛使用。