飞机的防冰防雨系统(已处理)

飞机的防冰防雨系统摘要本论文主要对飞机的防冰防雨系统进行分析。

从飞机的结冰现象展开来阐述结冰探测器的种类及工作原理、飞机防冰防雨系统的工作原理热气防冰,电热防冰,化学溶液防冰,机械防冰以及防雨装置和应用以及风挡的防冰、排雨及控制中的问题,最后对防冰防雨系统的部分故障进行分析。

关键字:热气防冰电热防冰化学溶液防冰机械防冰以及防雨装置ABSTRACTThis paper mainly explains the ice and rain protection system of the airplane.From the aircraft icing phenomenon to explain the types of ice and working principle of the detector、working principle and application of the aircraft ice and rain protection system hot air anti-icing、electric anti-icing、chemical solution anti-icing,mechanical anti-icing and rain-resistant device and the problem of windshield anti-ice,behind the rain.Then finally analysis the part faults of the ice and rain protection systemKey words:hot air anti-icing、electric anti-icing、chemical solution anti-icing、mechanical anti-icing and water-resistant device 目录摘要IABSTRACT II绪论1一、飞机结冰现象21、结冰的条件和类型21.1条件21.2类型22、云的形成和分类22.1云的形成22.2云的分类2飞机结冰的主要气象参数24、结冰强度和结冰厚度25、冰形36、机翼及尾翼结冰的影响37、发动机进气部件结冰影响37.1发动机进气部件结冰37.2螺旋桨结冰38、风挡玻璃及探头结冰的影响48.1风挡玻璃结冰58.2测温测压探头结冰5二、结冰探测器种类及工作原理简介51.直观式51.1探冰棒51.2探冰灯62.自动式62.1振荡式结冰探测器62.2压差式结冰探测器73.放射性同位素结冰信号器7三、飞机防冰防雨系统的分类、工作原理及应用71.热气防冰72.电热防冰93.化学溶液防冰114.机械除冰115.飞机地面除冰126.飞机防雨装置12四、风挡防冰排雨及控制中的问题121、风挡玻璃的防冰方法122、风挡玻璃的防雾133、档排雨系统134、排雨液135、厌水涂层136、风挡刮水器147、发动机进气部件结冰影响147.1温度控制组件147.2过热控制组件157.3功率控制组件15结论16致谢17参考文献18绪论飞机在大气中飞行时,只要遇到高湿度(或低温)两个条件,就可能结冰,结霜,起雾等。

结冰对飞机性能,效率及安全的影响是多方面的。

如结冰会增大阻力并减小升力,导致有害震动;会使大气压力仪表不能正常工作;使操纵舵面活动卡滞;危及无线电信号的接收与发射等。

此外冰或雨水积聚在风挡玻璃上会影响驾驶人员的视线。

顾防冰防雨系统对保证飞机的安全飞行是至关重要的。

防冰和除冰主要是指在飞行中给飞机的机翼、尾翼、发动机进气道、螺旋桨、风挡玻璃、大气数据探头、供水排水管等部件防冰。

而在寒冷的天气条件下,很多情况下在飞机起飞之前,也需要给飞机的机翼和发动机进气道等关键部件除冰,以保证飞机安全起飞。

飞行中的防冰和除冰与地面除冰有着本质上的区别,前者通过飞机的防冰系统实现,后者则由地面机务人员按照规定的程序完成。

目前大型民航客机上主要的防冰防雨系统有热气防冰,电热防冰,化学溶液防冰,机械防冰以及一些主要的防雨装置图1-1防冰防雨简述图一、飞机的结冰现象1、结冰的条件和类型1.1条件:※水分※负温1.2类型:※干结冰:飞机在飞行时遇到冰晶云※凝华结冰:气态水不经过液态而直接冻结在飞机表面上※水滴结冰(主要形式):大气中的过冷水滴撞击在飞机表面上而结冰。

是飞机结冰的主要形式,对飞机的安全飞行危害最大。

2、云的形成和分类2.1云的形成:空气中的水蒸气由于冷凝成微小水滴而成形成条件:水蒸气、降温、使水蒸气能够凝结成水滴的凝结核。

2.2云的分类:按状态:层云、积云层云分布范围广,飞机穿越云层时间长,结冰机会多。

积云水滴尺寸大,飞机穿越积云时结冰严重。

3、飞机结冰的主要气象参数飞机结冰量的多少,结冰范围大小及冰层形状,主要取决于云层温度,液态水含量,水滴直径和云层范围。

液态水含量:单位云体中所含液态水含量,含量越大,结冰越严重。

水滴直径:影响结冰区域的大小,结冰形状。

云层范围:影响飞机结冰的厚度。

4、结冰强度和结冰厚度结冰强度定义:冰在飞机部件表面上形成的速度,以每分钟冰增长的厚度表示。

结冰强度分为:弱、中、强和极强四级。

结冰厚度定义: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。

结冰程度可用相对结冰强度表示。

即:飞机飞过单位路程时在飞机表面上的结冰厚度。

(结冰强度/飞行速度)5、冰形槽状冰特征:表面光滑,冰质细密,比重较大,与飞机表面结合力大。

形成条件:-7~0°C,过冷水滴直径较大。

危害:破坏飞机气动外形,结合牢靠,危害较大。

矛状冰特征:乳白色,无光泽,冰层窄长,如矛状,比重小。

形成条件:-15°C或更低,过冷水滴直径小。

危害:组织松脆,易脱落,危害较小。

中间冰厚度较大,粗糙,与飞机表面结合牢。

6、机翼及尾翼结冰的影响翼型阻力增加,升阻比降低翼型阻力摩擦阻力+压差阻力结冰后阻力增加多,使升阻比降低临界攻角减小槽状冰下降最多操纵性能恶化临界迎角下降,导致在低速飞行时有失速危险机翼尾翼结冰后,导致飞机机械抖动7、发动机进气部件结冰影响7.1发动机进气部件结冰气流在进气道加速,使温度下降,故在环境温度为5-10°C下会结冰。

7.2螺旋桨结冰破坏气动外形,增加翼型阻力,结冰不对称,引起振动,甩落打坏部件等。

图2-1发动机进气道防冰系统图图2-2是发动机进气道除冰装置的开关示意图:图2-2发动机进气道除冰装置开关示意图8、风挡玻璃及探头结冰的影响8.1风挡玻璃结冰降低玻璃透明度,目测飞行困难8.2测温测压探头结冰指示失真,引起输入参数的误差或错误,使仪表或数字显示失真。

二、结冰探测器种类及工作原理简介结冰信号器有多种形式,一般可分为直观式和自动式结冰信号器两大类。

直观式结冰信号器如探冰棒,它一般安装在机头前方、风挡玻璃框架附近容易观察到的地方。

当发现结冰后,驾驶人员用人工方法直接接通除冰系统进行除冰。

除此之外,还有便于机组在飞行中检查机翼和发动机结冰情况的探冰灯。

自动结冰信号器如振荡式、压差式结冰信号器、放射性同位素结冰信号器等,当达到结冰灵敏度时,既可向驾驶人员发出结冰信号,又能自动接通防冰系统进行除冰。

灵敏度指的是当结冰信号器发出结冰信号时所需的最小冰层厚度。

图3-1结冰探测器1、直观式:1.1探冰棒:作用:探测飞机是否结冰,并自动或飞行员人工接通防冰加温系统。

设在机身外飞行员易见部位,发现结冰后飞行人员接通防冰加温系统除冰,同时探冰棒本身的冰也除去。

图3-2探冰棒1.2探冰灯(专用聚光灯):作用:设在机身中部机翼前方左右两侧,接通电门,灯光聚集到机翼前缘,可直接观察结冰情况。

2、自动式:2.1振荡式结冰探测器振荡式结冰探测器由传感元件、支撑座、安装盘、壳体、电子控制电路和电气接头等组成,如下图所示。

其中传感元件和支撑座暴露在机外气流中,安装盘上有螺孔,用螺杆固定在机身蒙皮上。

支撑座里有驱动线圈、反馈线圈和加热器。

电子控制电路包括印刷电路板和微处理器等。

工作原理:振荡式结冰探测器的中心部件是超声波轴向振荡探头,该探头在结冰之后,其振荡频率将发生变化,利用这一原理就可以探测到结冰状态的存在。

2.2压差式结冰探测器压差式结冰探测器的核心元件是膜片和电接触点。

膜片将静压室与全压室隔离,膜片上装有活动触点,两室之间由泄压孔相通。

全压室通过进气孔端面上的小孔接受进气道气流的冲压;而静压室通过探测器侧面的小孔感受空气的静压。

该结冰探测器的进口和根部还有两组加温电阻,为探测器本身除冰加温用,探测器通过插头与外电路连接。

工作原理:发动机不工作:无冲压气流,接触点闭合。

发动机工作:无结冰:冲压气流进入动压室,动压静压,触点断开。

进气道结冰:动压室失去冲压气流,动、静压室中压力通过泄压孔达到平衡,触点闭合,结冰信号灯亮,同时接通信号器加温电路,融化信号器头部冰层,冲压气流再次进入动压室,使触电断开,信号灯灭,并停止信号器加温。

3、放射性同位素结冰信号器传感仪采用放射性元素工作情况:放射性物质不断发出?射线,计数管接受?射线;未结冰,到达计数管的?射线多,电脉冲多,无结冰信号发出。

结冰:冰层吸收部分?射线,计数管接受?射线的强度减弱,电压脉冲数减少,当冰层厚度达到结冰灵敏度时,发出结冰信号,同时,传感器加温电路接通。

三、飞机防冰防雨系统分类、工作原理及应用1、热气防冰用于飞机上防冰面积较大部位,如机翼前缘、尾翼前缘、发动机进气道前缘。

喷气飞机的热起源引自发动机压气机,活塞发动机则要用加热器加热空气,把热空气通过导道送到需要防冰的部位防止结冰,目前大中型飞机均采用这种方法进行大面积防冰。

原理:利用热气流在防冰腔里流动,把热量传递给蒙皮等,从而给结冰表面除冰。

热气防冰系统的气源:※发动机压气机直接引气(应用较多)同时从发动机高压,中压级引气,经混合后供给系统※利用空气引射装置引气从发动机压气机引出高压热气流,利用引射装置从大气中引入冷气流,将冷热气流混合后使用※利用热交换器组件用发动机引出的废燃气(热)对外界大气(冷气流)在热交换器内加热后送入防冰系统热气防冰特点:热源充足,能量大,能连续加热。

应用:常用于机翼、尾翼的大面积防冰、发动机及其进气道防冰热气防冰系统原理方块图:→→→↓→→都是运用气热能防冰,机翼防冰和发动机进气道防冰的共同之处是:从发动机高压级或中压级的引气,经过预冷处理后,都通过一个压力调节关断活门,将经过压力调节和温度控制的热空气分配到机翼和进气道的喷管用于防冰。

机翼热气防冰的主要优点是可靠,但其主要缺点是消耗和浪费的能量过多,会导致发动机耗油量增大。

图4-1机翼热防冰截止阀在图4-1所示的机翼防冰示意图中,驾驶舱顶板上的机翼防冰主电门决定系统的工作方式。