民航飞机的防冰排雨系统及维护方案

长沙航空职业技术学院毕业设计（论文）毕业论文（设计）民航飞机的防冰排雨系统及维护方案二Ο一五年四月十七日诚信声明本人郑重声明：所呈交的大专毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究所取得的成果。

尽我所知，除了设计（论文）中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

毕业论文（设计）作者签名：xx2015年04 月17日民航飞机的防冰排雨系统及维护方案摘要：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，飞机的安全一直是人们最关注的问题。

本文主要叙述了民航飞机的防冰排雨系统。

从飞机的结冰现象、条件展开来阐述结冰会对飞机的哪些主要部件造成影响并带来严重后果；结冰探测器的种类及工作原理、以及风挡玻璃的防冰排雨及控制中的问题，飞机防冰排雨系统的工作原理（热气防冰，电热防冰，化学溶液防冰，机械防冰以及地面除水、防雨装置)的应用。

最后对防冰排雨系统提出维护方案。

关键词：热气防冰；电热防冰；化学溶液防冰；机械防冰以及防雨装置目录诚信声明 (2)摘要 (3)目录 (4)绪论 (7)第一章飞机的结冰现象 (9)1.1结冰的条件和类型 (9)1.1.1 结冰条件 (9)1.1.2结冰类型 (9)1.2云的形成和分类 (9)1.2.1 云的形成 (9)1.2.2 云的分类 (9)1.3飞机结冰的主要气象参数 (9)1.4结冰强度和结冰厚度 (9)1.5飞机结冰对飞行性能的影响 (10)1.6机翼及尾翼结冰的影响 (10)1.7发动机进气部件结冰影响 (10)1.7.1发动机进气部件结冰 (10)1.7.2 螺旋桨结冰 (10)1.8风挡玻璃及探头结冰的影响 (12)1.8.1 风挡玻璃结冰 (12)1.8.2 测温测压探头结冰 (12)第二章结冰探测器种类及工作原理简介 (13)2.1直观式 (13)2.1.1探冰棒 (13)2.1.2 探冰灯 (13)2.2自动式 (15)2.2.1 震荡式结冰探测器 (15)2.2.2 压差式结冰探测器 (16)2.3放射性同位素结冰信号器 (16)第三章风挡防雨、排雨及控制中的问题 (17)3.1风挡玻璃的防冰方法 (17)3.2 风挡玻璃的防雾 (17)3.3 风挡玻璃排雨系统 (17)3.4 排雨液 (17)3.5 厌水涂层 (18)3.6 风挡刮水器 (18)3.7 风挡防冰控制中的问题 (19)第四章民航飞机常用的防冰维护方案 (20)4.1热气防冰 (20)4.2电热防冰 (22)4.3化学溶液防冰 (24)4.4机械除冰错误！未定义书签。

4.5飞机的地面除冰 (24)4.6飞机的防雨装置 (25)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)绪论民用航空的航空业是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，航空业迅速发展壮大，取得了举世瞩目的巨大的成就。

同时，航空业的安全逐渐成为人们关注的首要问题。

也正因为如此，从航空器初期开始，航空业人士就一直特别关注这个问题，对可能产生并即将产生的危害抑制在萌芽状态，采取了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。

飞机在大气中飞行时，只要遇到高湿度和低温两个条件，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。

所以防冰排雨系统对保证飞机的安全飞行至关重要。

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除冰。

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，以保证飞机的安全起飞。

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。

第一章飞机的结冰现象1.1结冰的条件和类型1.1.1 结冰条件：飞机在负温云层中飞行，或者在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。

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，这是飞机结冰的本质。

1.1.2结冰类型:⑴．干结冰——飞机在飞行时遇到冰晶云。

⑵．凝华结冰——气态水不经过液态过程而直接冻结在飞机表面上。

⑶．滴状结冰（主要形式）——大气中的过冷水滴撞击在飞机表面上结冰。

这是飞机结冰的主要形式，对飞机的安全飞行危害最大。

1.2云的形成和分类1.2.1 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。

1.2.2 云的分类：按状态可分为层云和积云。

层云分布范围广，飞机穿越层云时间长，结冰机会多。

积云水滴尺寸大，飞机穿越积云时会结冰严重。

1.3飞机结冰的主要气象参数飞机结冰量的多少，结冰范围的大小以及冰层的形状，主要取决于云层温度，液态水含量，水滴直径和云层范围。

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。

1.4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。

结冰程度可以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）1.5飞机结冰对飞行性能的影响在结冰气象条件下飞行的飞机，若无防冰措施，飞机的所有迎风面都可能结冰。

飞机结冰后，不仅增加了飞机的重量，而且破坏了飞机的气动外形，因而使得阻力增加，造成飞机操纵性能下降。

传感器的结冰则会导致信号失真和指示失常。

1.6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附件。

结冰时，冰层主要聚集在翼面前缘部分。

机翼和尾翼结冰后，将会引起翼形阻力增加，升力下降，临界迎角（失速迎角）减小，飞机的操作性和稳定性恶化。

机翼尾翼结冰后，会造成飞机机械抖动。

1.7发动机进气部件结冰影响1.7.1发动机进气部件结冰飞机在结冰气象条件下飞行时，涡轮喷气发动机的进气道前缘，发动机压气机前缘整流罩，第一级压气机前的导流叶片都有可能结冰。

另外，由于气流在进气道加速，使温度下降，在环境温度的5-10℃的条件下会结冰。

发动机进气道结冰，破坏了它的气动外形，使进气速度分布不均匀，气流发生局部分离，这会引起发动机压气机叶片的震动，造成压气机的机械损伤。

1.7.2 螺旋桨结冰螺旋桨为高速旋转部件，在结冰条件下飞行时，螺旋桨桨叶、整流罩均可能发生结冰。

因为螺旋桨桨叶的形状实际上是扭曲了的机翼，因此结冰情况与机翼相似，甚至还严重。

在桨叶的整个长度上都可能结冰，桨尖在冰的离心力作用下易脱落。

螺旋桨结冰后破坏了它的气动外形、增加了翼形阻力，因而降低了螺旋桨的效率。

螺旋桨结冰后，由于其不对称性，还会引起震动，当冰层脱落时，可能危及飞机和发动机部件，甚至有击穿蒙皮和气密舱的危险。

图1-2是发动机进气道除冰装置的开关示意图：图1-21.8风挡玻璃及探头结冰的影响1.8.1 风挡玻璃结冰飞机在结冰条件下飞行或当飞行高度突然下降时，驾驶舱正面风挡可能结冰或出现雾气，这时会降低玻璃的透明度，使目测飞行变得十分困难，对飞机的起飞和着陆产生不利的影响。

1.8.2 测温测压探头结冰飞机上装有空速管和多种测温、测压探头，它们也可能结冰。

当测压口结冰使进气孔面积变小时，会使入口动压减小，使空速管指示失真；测温探头结冰时，由于冰的蒸发，会使温度值下降，由此引起的误差可达10%以上。

在现代大型飞机上，这些速度、压力和温度信号要送到有关的计算机，由于结冰引起输入参数的误差或错误，将会使仪表指示失真，因而隐含着种种不安全因素。

第二章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。

2.1直观式2.1.1探冰棒探冰棒，它一般安装在机头前方，风挡玻璃框架附件容易观察到的地方。

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照灯。

自动结冰信号器，如震荡式、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，既可以向驾驶舱人员发出结冰信号，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2-1作用：探测飞机是否结冰，并自动或由飞行人员人工接通防冰加温系统。

安装在机身外飞行人员容易看到的部位，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会被除去。

图2-22.1.2 探冰灯（专用聚光灯）作用：安装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，可以直接观察到结冰情况。

2.2自动式2.2.1 震荡式结冰探测器震荡式结冰探测器由传感原件、支撑座、安装盘、壳体、电子控制电路和电气接头等组成。

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

支撑座里装有驱动线圈、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：震荡式结冰探测器的中心部位是超声波轴向震荡探头，该探头在结冰之后，其震荡频率将会发生变化，利用这一原理就可以探测到结冰状态的存在。

2.2.2 压差式结冰探测器压差式结冰探测器的核心原件是膜片和电接触点。

膜片将静电压室与全压室隔离，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：⑴．发动机不工作：无冲压气流，接触点闭合。

⑵．发动机工作：无结冰：冲压气流进入动压室，动压>静压，触电断开。

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，使触点断开，信号灯灭，并停止信号器加温。

2.3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β射线，计数管接受β射线；未结冰时，到达计数管的β射线多，电脉冲多，无结冰信号发出。

结冰时，冰层吸收部分β射线，计数管接受β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。