B737飞机防冰系统的研究——毕业论文.doc

上海民航职业技术学院上海民航职业技术学院 毕业论文 B737B737 飞机防冰系统的研究飞机防冰系统的研究 专专 业：业： 飞机结构维修飞机结构维修 班班 级：级： 学学 号：号： 姓姓 名：名： 完成日期：完成日期： 指导教师指导教师: 上海民航职业技术学院毕业设计（论文） Ⅰ 摘要摘要 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 上海民航职业技术学院毕业设计（论文） II 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 expounds 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 上海民航职业技术学院毕业设计（论文） Ⅲ 目录目录 第 1 章 绪论.1 第 2 章 飞机积冰对飞机的影响.3 2.1 积冰对飞机安全的影响 3 2.1.1 机翼结冰.3 2.1.2 尾翼结冰.3 2.1.3 螺旋桨结冰 4 2.1.4 管道结冰 4 第 3 章飞机防冰与除冰技术6 3.1 蒸发防冰与流湿防冰技术 6 3.2 气热防冰技术 7 3.3 电热防冰技术 7 3.4 化学溶液防冰技术 8 3.5 电液体防冰技术 9 3.6 气动带除冰技术 9 3.7 电脉冲除冰技术 .10 3.8 除冰时常采用的两种方案 .10 第 4 章 B737 飞机的防冰系统 .11 4.1 窗户加热控制组件 .11 4.2 结冰信号装置 .13 第 5 章 结论与展望15 参考文献.16 致谢.17 · 上海民航职业技术学院毕业设计（论文） 1 第第 1 1 章章 绪论绪论 民用航空是航空业和交通运输业中的一个独立、充满活力的部门。

自从 1903 年，莱特兄弟发明了飞机之后起，航空业迅速发展壮大，取得了举世瞩目 的巨大的成就，同时，航空业的安全渐渐成了人们关注的首要问题，也正因为 此，从航空器初期开始，航空业人士就一直特别关注飞机防冰这问题，对可能 产生并即将产生的危害抑制在萌芽里，采取一系列的管理规范和技术措施，大 大降低了航空事件发生的频率和严重程度[1] 据统计大约有 9%的飞行事故是由结冰造成的飞机在结冰情况下飞行，飞 行品质及飞行性能将受到很大影响结冰不仅会增加飞机重量，降低螺旋桨效 率，进而导致飞机可用推力减小，而且还干扰气流，造成阻力增大，升力减小 机翼、尾翼及操纵面上的结冰会破坏翼型上的气流，导致失速速度增大，从而 引起飞行事故 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 上海民航职业技术学院毕业设计（论文） 2 图 1.1 NPRM 中对积冰条件下飞行性能的要求 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.2(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 1.2( 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 1.2 ( b ) ) ，其危害程度和增长速度介于“双角状冰”和“矛状冰” 之间 图 1.2 为飞机表面结冰形状图 上海民航职业技术学院毕业设计（论文） 3 第第 2 2 章章 飞机积冰对飞机的影响飞机积冰对飞机的影响 2.1 积冰对飞机安全的影响 当飞机出现积冰时对飞行会有什么影响，这是应该考虑到的很重要的问题 总的来说，当飞机空气动力表面出现积冰时，对空气动力的影响是很大的风 洞试验表明，当机翼前缘有半英寸厚的积冰时，会减少 50%的升力和增加 60%的 阻力 积冰的速度是非常快的，有时在严重积冰的情况下，5 分钟内的积冰厚度 可达 2－3 英寸。

最严重的积冰情况一般发生在云外飞行时、在结冰温度下遇到 降雨的时候 2.1.1 机翼结冰 飞机外部结冰，特别是机翼表面结冰严重影响飞行安全即使冰或雪或霜 造成轻微污染也能损害翼面，相当于中粒砂纸的冰粗糙度可导致操纵品质降低 到危险程度和失速范围根据风洞试验数据，直径 1~2 毫米、食盐大小的细小 霜粒或冰粒，按每平方厘米一个的密度稀疏分布在机翼上表面，造成机翼上表 面粗糙，会使最大升力系数在地面效应和自由空气两种条件下分别损失 22%和 33%其造成的升力损失之大，足以使具有高性能的超临界翼型机翼的飞机无法 起飞 波音公司的试验表明，砂纸般粗糙度的机翼表面使板条机翼的最大升力降 低 32%，而且在振杆器发出失速报警前失速平直机翼螺旋桨飞机和有前缘增 升装置的后掠翼喷气机都受薄冰的不利影响试验表明，翼面升力对翼弦最初 20%的平滑绕流很敏感，哪怕很薄的一层冰也会妨害附面层，造成阻力增加并导 致早期气流分离 2.1.2 尾翼结冰 当尾翼前缘出现积冰时，有可能导致尾翼失速积冰引起的尾翼失速一般 发生在五边进近阶段，这是因为五边进近时襟翼全部伸出，作用在平尾上的气 动力载荷达到最大由于前缘积冰对气流的干扰引起平尾失速，平尾上负升力 突然消失，机头急剧下俯。

从这种失速中改出的操作程序与机翼失速的情况不同，机翼失速时是应用 全动力和向前推杆的方法来改出，但在只是尾翼失速而机翼不失速的情况下用 上海民航职业技术学院毕业设计（论文） 4 这种方法则会带来问题从尾翼失速中改出的正确方法是将动力减小到慢车状 态，同时向后拉杆 1989 年联合捷运公司的一架喷气流飞机在华盛顿的帕斯科发生的撞地事故 是尾翼失速的一个例子事故发生时的飞行情况是飞机在夜间进行 ILS 进近， 云底高度是离地 1000 英尺，低于目视飞行条件，飞机表面温度是 32F，露点温 度是 30F NTSB 的调查报告认为，在下降过程中，飞机在积冰条件下飞行了 9.5 分钟 进近是不稳定的，导致五边进近时速度大于正常空速，最后导致撞地，2 名飞 行员和 4 名乘客死亡NTSB 说，水平安定面的失速和失去控制是这次事故的可 能原因；由于积冰造成飞机性能下降被认为是一个影响因素 无论什么时候，当发现飞机有积冰时要注意着陆时的襟翼情况，特别是在 预计到平尾有积冰时，更应该特别注意着陆襟翼问题 2.1.3 螺旋桨结冰 除了机翼和尾翼积冰外，积冰还可能出现在螺旋桨上螺旋桨积冰会减小 动力和降低空速，同时增加燃油消耗。

螺旋桨积冰还会破坏螺旋桨平衡造成 严重的振动 2.1.4 管道结冰 管道积冰的部位包括空速管、喷气飞机的 N1 压力传感器、雷达天线和燃油 系统通气管，管道积冰会给飞行带来其他问题 （1）空速管积冰空速管积冰是个很严重的问题有的飞行员对此不太注意 仪表中最重要的是空速指示，它的读数是根据空气的动压和静压给出的当空 速管因积冰受堵，该仪表将变成一个“高度计”，如空速增加，高度指示会随 之增加，这就会给飞行员以错误的指示 1974 年在美国纽约 Thiels 附近发生的波音 727 坠毁事故就与空速管积冰 有关飞机在爬升时遇到积冰条件，机组没有打开空速管除冰设备，得到了错 误的仪表读数当飞机爬升到 22000 英尺时出现失速，最后落地坠毁 （2）N1 压力传感器积冰 N1 压力传感器积冰会造成传感器堵塞，引起错误 的大功率指示，导致机组在起飞时使用比实际需要小的推力 1982 年在华盛顿国家机场，一架波音 737 因 N1 压力传感器堵塞及没有使 用空速管除冰设备，导致机组用过小的推力起飞，最后飞机掉到了 Potomac 河 里 上海民航职业技术学院毕业设计（论文） 5 （3）天线积冰可能引起天线折断，严重干扰雷达通信。

（4）燃油系统通气管堵塞，会影响燃油的流动，导致发动机功率的下降 [2] 上海民航职业技术学院毕业设计（论文） 6 第第 3 3 章飞机防冰与除冰技术章飞机防冰与除冰技术 为了防。