直升机结构与系统-第13章

第十三章防冰排雨《直升机结构与系统》第十三章防冰排雨13.1防冰系统13.1.1防冰系统概述1.结冰对直升机的影响航空规章要求从事运输类的直升机在可能结冰的气象条件下飞行须有防冰设备。结冰会对直升机产生如下影响：①由于冰层改变了旋翼的形状并且破坏了气流流过旋翼前缘和流线，导致升力下降，降低了旋翼的功效。从旋翼上脱落的冰对机身的安全也会造成潜在的威胁。②粗糙的冰层表面增加了摩擦力，使阻力增加。③由于冰限制或阻碍操纵系统的移动，可能使操作失灵。④直升机重量增加，使直升机无法保持高度。重量分配的改变会改变直升机的平衡状态，可能使飞机失去稳定性。⑤堵塞空速管，使有关仪表不能正堂工作。⑥遮挡前舱窗户或风挡，视线受阻。⑦发动机进气道结冰，导致发动机停车或打坏发动机叶片。《直升机结构与系统》第十三章防冰排雨2．冰的形成当大气中的水汽遇冷时，水汽便开始凝结为水，并从空气中析出。•析出后漂浮在空中的微小水滴称为雾，附着在固体凝结核上的称为露。•水汽开始凝结为水的温度称为露点温度。•空气中析出的水滴数量主要取决于水汽的饱和度，也与气压的高低有关。当空气中无数微小的水滴凝聚在一起，或遇到了微粒杂质并附着在其上时，它们便形成了体积更大的水滴。•当水滴进一步降温至冰点并遇到了凝结核时，就可以进一步冻结为冰。•而有的水滴虽然温度降至低于冰点，但仍然以液体的形式存在，称为过冷却水或过冷水。•在负温的云层或冰雹云中含有大量的过冷水滴，过冷水滴一旦遇到凝结核，便立即凝结为冰。水汽在碰到足够冷的凝结核时，也可以直接凝华为冰晶，此时可称为霜或雪。当冰、雪和霜加热至熔点时，便融化为水，或者当热源能够提供足够的热量时，它们也可以直接升华为水汽。水的3种状态转化示意图如图13—1所示。《直升机结构与系统》第十三章防冰排雨3．冰的分类当直升机在一定高度内飞行时，直升机部件的边缘和外露部足够冷，成为凝结核。如果此时空气中有过冷水、水和水汽存在，则当它们撞击到飞机部件时，就可以立即冻结为冰或凝华为冰晶。•通过冻结由过冷水或水撞击在直升机表面形成冰层的结冰形式称为滴状结冰。•通过凝华由水汽直接附着在飞机表面形成冰晶的结冰形式称为凝华结冰。•除此之外，还有第三种结冰形式——干结冰，它由冰晶体沉积到直升机表面上而使直升机结冰。直升机上常见的结冰形式是滴状结冰。《直升机结构与系统》第十三章防冰排雨按照冰层表面的外形，飞机结冰可以分为毛冰、明冰和角状冰3种，如图13—2所示。3种结冰形式中，角状冰危害最大，因为它不但严重破坏了直升机的气动外形，而且与旋翼翼型表面结合牢固，难以脱落。《直升机结构与系统》第十三章防冰排雨4．直升机防冰系统的基本组成防/除冰系统主要由空速管加温、发动机进气道加温、风挡加温、水平安定面除冰、旋翼电加温除冰等分系统组成。系统一般是在结冰探测器探测到直升机的结冰状况，或根据机型飞行手册的要求在气象条件低于某个标准后，接通各部分的防冰除冰系统，以防止冰的形成或除去已形成的冰，大多数直升机采用的方法是使用发动机引气加温或电阻丝加温。13.1.2结冰探测器•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，飞行员用人工方法直接接通除冰系统进行除冰，典型的直观式结冰信号器如图13—3所示。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。《直升机结构与系统》第十三章防冰排雨1.振荡式结冰探测器振荡式结冰探测器是利用传感元件结冰之后振荡频率发生变化的原理工作的。•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，既可向飞行员发出结冰信号，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。2．压差式结冰探测器压差式结冰信号器又称为冲压空气式结冰信号器，它利用测量迎面气流的动压（全压）与静压的差值的原理制成。压差式结冰探测器一般应用在发动机进气道内。《直升机结构与系统》第十三章防冰排雨3．放射性同位素结冰探测器放射性同位素结冰探测器是利用结冰之后从放射源抵达计数器的β粒子（电子）数量减少的原理工作的。当延伸到气流中的圆柱体上结冰后，冰层吸收部分β粒子，使β粒子计数器接收到的β粒子数量减少。若冰层厚度达到结冰灵敏度时，经放大器变换后发出结冰信号，并推动执行元件接通本身的加温电路。《直升机结构与系统》第十三章防冰排雨13.1.3空速管加沮防冰系统空速管加温一般采用电加温的形式，利用直升机本身的直流电源给安装在空速管中的加温电阻通电从而起到防冰的作用。驾驶舱有控制面板和控制开关，线路中有控制元件和继电器等以实现对系统的控制（见图13—7）《直升机结构与系统》第十三章防冰排雨图13—8所示为某型直升机的空速管加温控制电路13.1.4风挡加温防冰系统《直升机结构与系统》第十三章防冰排雨《直升机结构与系统》第十三章防冰排雨13.1.5发动机进气道防冰系统直升机的发动机进气道防冰通常采用电加温和热空气两种防冰方式，电加温通常使用交流电，热空气方法使用发动机的引气。另外，有的型号的发动机将其润滑系统的滑油箱设计安装在发动机进气道的下部，这样可以通过发动机本身热滑油循环流进进气道、整流锥和进气道支柱来防止冰的形成。《直升机结构与系统》第十三章防冰排雨13.1.6水平安定面气动除冰系统为了防止直升机水平安定面前缘结冰而降低它的气动性能，在有些直升机上采用气动除冰系统。《直升机结构与系统》第十三章防冰排雨13.1.7桨叶电加温防/除冰系统直升机的主旋翼桨叶采取的是除冰系统，即在叶片前缘安装加温垫，允许叶片表面结冰，然后通过短时间通电加温，使冰松动并被桨叶旋转离心力甩出，尾桨则采用防冰系统，即在叶片前缘安装电阻丝加温垫，持续加温，防止冰的形成，避免冰层的脱落损伤甚至危害主旋翼和尾桨。《直升机结构与系统》第十三章防冰排雨尾桨桨叶加温垫的结构和工作情况与主桨桨叶相似，区别只是加温时间，主桨采用的是在出现结冰后系统工作开始加温除冰，而尾桨则根据天气状况采用连续加温防冰。《直升机结构与系统》第十三章防冰排雨13.2排雨系统直升机上最常用的风挡排雨系统是使用电动风挡雨刮系统，如图13—15所示。电动风挡雨刮系统主要由驾驶舱的雨刮控制开关、电动马达、雨刮组件、运动转换齿轮箱、控制组件等组成。如图13—16所示。《直升机结构与系统》第十三章防冰排雨《直升机结构与系统》第十三章防冰排雨图13—17所示为某机型风挡雨刮系统的控制电路，系统目前处在关断位，如开关置于“慢”位，开关处于4、5和2、3位，如开关置于“快”位，开关处于5、6和2、3位。速度控制器控制电动马达的转动速度。《直升机结构与系统》第十三章防冰排雨许多直升机的风挡雨刮系统还配备有风挡清洗系统，由清洗液储存箱、马达、管路和控制开关控制电路组成，如图13—18所示。风挡清洗液储存通常为酒精和水的混合液，通过电动泵和管路输送到风挡前的喷嘴，喷射时间通常是固定的，大约为10s。清洗由风挡控制面板上的按钮电门控制（见图13—15）。第十三章结束《直升机结构与系统》第十三章防冰排雨