第三章-飞机除冰系统(19)

目录第一章液压系统第二章起落架系统第三章除冰系统第四章舱内环境控制系统第五章电力系统第六章高压气体系统、发动机启动第七章紧急系统、防火系统本章内容§3-1结冰对飞机性能的影响§3-2飞机的防冰方法§3-3飞机透明表面的防冰、防雾和除雨结冰概述:①使飞机的重量增加;②破坏了飞机的气动外形，使阻力增加，飞机的操纵性、稳定性下降；③仪器、仪表结冰后，还会导致指示失常;④发动机结冰:推力下降;喘振;损坏;飞机各部件结冰对飞机性能的影响如下:一、升力表面结冰升力结冰部位：主要指机翼和尾翼两个部件。机翼、尾翼上所结的冰层，主要积聚在它们的前缘部分。影响：会导致翼型阻力增加，升力下降，临界攻角（失速攻角）减小以及操纵性和稳定性的品质恶化。二、飞机螺旋桨的结冰结冰部位：螺旋桨的桨叶、壳体和整流罩均可发生结冰。影响：①桨叶结冰后，破坏了表面的光滑，出现附面层的紊流化，增加了翼型阻力，使拉力特性变坏，效率降低;振动加剧;第三章除冰系统§3-1飞机结冰对飞机性能的影响§3-1飞机结冰对飞机性能的影响②当桨叶表面冰层厚度较厚时(5毫米多)，螺旋桨的离心力可使冰层脱落。但冰层的脱落通常不均匀和非对称，结果又使螺旋桨的平衡遭到破坏，出现动力装置和飞机的振动；可使轴承损坏和发动机停车。③具有较大动能和质量的冰层，由螺旋桨表面脱落后，还会损坏发动机部件和击破蒙皮或气密座舱的危险。三、涡喷发动机结冰①使空气流量减小，发动机推力降低；②使进气道气流分离加剧，影响压气机工作稳定性；严重时引起喘振；③冰层脱落时被发动机吸入，损坏风扇、压气机叶片，使发动机熄火。四、风挡玻璃、测温、测压传感头结冰1.座舱盖及风挡玻璃结冰：对飞机的气动特性影响较小，但降低了其透明度。2.装在飞机表面上的测温、测压传感头结冰：§3-2飞机的除冰方法①测压口结冰时，减少了进气面积，使入口的动压下降，引起测量误差；②测温传感头结冰时，冰蒸发时使指示值下降，引起测量误差，使指示值失真。③测温、测压传感头，不仅可发生滴状结冰，而且还可以收集冰晶，使孔口堵塞，导致测量完全失效。3.机上的天线装置结冰时，可能发生机械折断，使机上通讯和一些电子设备工作失效、中断与地面的联系等。§3-2飞机的除冰方法方法分类:防冰系统—不允许结冰；除冰系统—允许结冰，但需周期性除冰；常用方法：机械法、液体法、气热法、电热法等一、机械除冰系统—先使其破碎，再用气流、离心力、振动把冰除去；早期低速飞机上用1.膨胀管除冰（或称为气动罩除冰）系统膨胀管放置方法：沿翼展或翼弦方向放置§3-2飞机的除冰方法此感应器可在很短时间内，将电能变成机械能，可在防冰区产生很大的能量密度，故其除冰效果很好。——是比较好的一种机械除冰装置。原理：膨胀管充气时，管子凸出，使冰破裂，然后由气流吹走。除冰后，膨胀管收缩，以保持一定的气动力外形。缺点：除冰时，由于胶管凸出，破坏了原来的气动力外形—少用2.电脉冲除冰系统组成：脉冲发生器4（由变压器、整流器及电容式贮能器组成）、程序器3、感应器2等（图中1为蒙皮）原理：①脉冲发生器产生电脉冲，此电脉冲作用在感应器上，使蒙皮产生作用时间为ms～μs的脉冲力，此力使蒙皮发生变形，并产生小振幅高频振动，即可将冰除去。②感应器为一无铁芯的线圈。在电脉冲作用时，线圈产生高频变化磁场，在外蒙皮上引起涡流，从而产生相斥的脉冲力F，此力使蒙皮产生弹形变形。§3-2飞机的除冰方法缺点：要带一定量的防冰液，其系统重量较大；利用离心力来分配防冰液的旋翼防冰系统，在较严重的结冰状态下，其除冰效果很差。二、液体防冰系统原理：提供防冻液，其冰点低于表面温度对防冻液要求：冰点低、对蒙皮无腐蚀性、不易燃等示例组成：储液箱1、泵2、开关3、分配器4原理：防冰液经过泵增压，通过管路系统通到要防冰的地方（机翼、尾翼等），通过装在防冰表面内的防冰液分配装置，将防冰液均匀地分配给防冰表面。优点：需要防冰的区域较小，不会在防冰区后面形成冰瘤，停止供液后还有一段时间能起防冰作用。它可用来除冰，也可用来防冰。§3-2飞机的除冰方法1.热空气防冰系统热气来源:发动机压气机示意图:1—发动机压气机；2—流量限制器；3—单向活门；4—发动机防冰阀；5—尾翼防冰阀；6—机翼防冰阀；7—机翼防冰腔；8—水平安定面防冰腔；9—垂直尾翼防冰腔三、热防冰系统热源：电热、气热、热滑油除冰方式分类：①电加热方法—表面周期性除冰—用于机翼、尾翼、涡桨或涡轴发动机上；特点：在机翼前缘，可装有连续加热的长条，用它将冰分成几块，该装置称为“热刀”。对于旋翼、螺旋桨等部件，由于转动时离心力作用，很容易把冰除掉，因此可不用热刀。②热空气加热—连续加温—可用于涡扇发动机上；特点：若热量充足，可使水全部蒸发而不结冰；若热气不足，会形成冰瘤。§3-2飞机的除冰方法防冰腔原理：热空气进入机（尾）翼的防冰腔后，沿前缘的通道流动，把热量传给蒙皮，使防冰表面的温度达到一定值，从而使表面不结冰。防冰腔结构：对防冰效果影响大，希望热空气与蒙皮间的热交换好、面积大等。防冰原理：①由发动机压气机1引出的热空气经过流量限制器2及单向活门3，机翼防冰阀6打开时，热气进入机翼的集气管，由此管壁上的孔喷入机翼前缘防冰腔7；尾翼防冰阀5打开后，向水平安定面8及垂尾9的防冰腔供气。②单向活门3的作用：当发动机损坏时防止高压气流向其发动机倒流。③流量限制器2的作用：限制进入防冰系统的空气流量，以免过高的空气量流入防冰腔而影响发动机的性能。④发动机防冰阀：用来接通发动机的防冰。特点：可靠，防冰面积大，多用于涡扇发动机上。§3-2飞机的除冰方法2.电加热防冰系统一般组成：结冰探测器、温度传感器、加热元件、过热保护器、位置转换器、电源等原理：由结冰信号器自动地接通或断开防冰系统，转换器可周期性地改变加热位置，并控制每一加热区的加热及冷却时间。温度传感头用于感受表面温度，T高时断开加热电路，以防止表面温度太高。加热元件：金属箔（如不锈钢箔）、金属丝及导电薄膜等。四、结冰探测系统1.功能：当飞机进入结冰区或产生结冰现象时，结冰信号器工作，把电路接通：①向机组发出结冰警告信号；②自动（或人工）接通防冰系统。2.结冰探测系统组成：结冰信号器→延时装置→结冰警告灯+防冰系统3.结冰信号器类型：两大类：飞行员直观式、自动结冰信号器（1）直观式：（2）自动式：功能—报警；接通防冰系统；分类：机械式、压差式、导电式、射线式、红外线式等§3-2飞机的除冰方法—结冰信号器类型①机械式原理：利用探头结冰后由于质量不平衡而引起的振动或阻力，如左下图所示的旋转圆柱式结冰信号器。②压差式—分单传感头和双传感头两种原理：a.单传感头：迎风面及背风面都钻有小孔（图a），不结冰时两孔间有一定的压差；迎风面结冰时，其上小孔被冰堵塞，使压差变化，控制盒内的压差感受此信号，用此信号控制压力开关，以接通防冰或结冰信号灯亮。b.双传感头：在两个传感头的迎风面上都钻一排小孔（图b），未结冰时，两传感头间无压差；结冰时，其中一个传感头发生结冰，迎风面上的孔堵死，而另一连续加热的传感头则未结冰，这样两传感受头间形成一定的压差，通过控制盒把此压差转换成电信号输出。下图：旋转圆柱式结冰信号器§3-2飞机的除冰方法—结冰信号器类型③电导型—左下图图a:绝缘间隙式，其传感头为一圆柱形胶木棒，在其上部固定着两个金属电极，两电极间有一小间隙。当传感头未收集水滴时，两极相互绝缘；收集了云层中的水滴时，绝缘间隙被水膜导通，通过控制盒将此电信号放大，可接通结冰警告灯。特点：传感头本身用电加热，以防止传感头结冰，因此它是液态水感受器。还须同时测出大气温度，以判别云层温度是否低于0℃。图b：采用双翼型式传感受头，两传感头间有一空气间隙。结冰后，空气间隙被冰导通，接通结冰警告灯。未结冰时，双翼间空气间隙未导通。特点：不需大气温度计，且由于翼型的相对厚度小，其水收集速率比绝缘间隙式大，因而其灵敏度高。图中部件：1—传感头；2—控制盒§3-2飞机的除冰方法—结冰信号器类型④辐射式—右上图结构：1—放射性元素（如锶90）；2—射线窗口；3—计数管窗口原理：在圆柱型传感头上部装有放射性元素，射线通过迎风面上的窗口辐射到底座上的计数管窗口。无结冰时，辐射量较大，计数器可记录其辐射强度；当迎风面上的窗口结冰时，辐射量强度减弱。结冰厚度越大，计数窗口上的β射线量越少。故可通过计数管窗口的β射线粒子数目来判断云层的结冰严重程度，还可确定云层中的液态水含量。特点：放射线物质对人体有损害，目前少用。⑤电热式：右下图结构：在与气流平行的圆柱筒内放置两电阻丝，其中一电阻丝与气流平行，它作为基准电阻丝，另一电阻丝与气流垂直，两电阻丝都通电加热，并分别与电桥的一臂相连。§3-3飞机透明表面的防冰、防雾和除雨原理：无结冰时，两电阻丝组成的电桥处于平衡状态。当飞机在云层中飞行时，垂直电阻丝收集了云层中的水滴，并被加热的电阻丝蒸发，因而其温度降低，使电阻值发生变化，而基准电阻丝因与气流平行，它的温度及电阻值都未发生变化，这样电桥平衡被破坏，通过此电桥将电阻的变化转变成电信号，用它来接通结冰信号灯。特点：感受空气中的液态水滴，为确定是否进入过冷云层，还需配外界气温计，这样才能确定是否有过冷水滴。§3-3飞机透明表面的防冰、防雾和除雨飞机透明表面：指飞机风挡玻璃（抗压、透明）、照像窗口玻璃、天文观测窗口玻璃、旅客舱窗口玻璃和座舱盖玻璃等。危害：使清晰度或能见度下降；严重时可完全丧失透明性一、风挡防冰—两种方法：热力防冰、化学防冻液防冰1.热力防冰—热源：电热、气热；①电热防冰：分为阻丝式和导电膜式两种。a.阻丝式电防冰：给装在风挡玻璃内的电阻丝供电→使阻丝温度升高→使玻璃温度升高§3-3飞机透明表面的防冰、防雾和除雨b.导电膜式电热防冰：在层式风挡(外层玻璃、导电涂层、维尼纶、中间玻璃、维尼纶、内层玻璃）的外层玻璃内表面上，镀一层透明的导电膜层。当给导电膜层通电时，膜层温度升高，使玻璃温度上升并使玻璃外表面达到防冰温度要求层式风挡厚度：玻璃外层—其厚度不应大于4.6毫米；塑料外层—板厚不应大于1.5毫米，以避免层式风挡的内层过热。层式电热风挡中的温度敏感元件：用来感受膜层温度，温度控制值应既能满足防冰、防雾要求，又不使内层过热，该值范围约为61.1—66.7℃。导电膜镀层特性：有良好的均匀性；可无级调节温度，避免使用接—断控制方法，以防止结构的循环交变应力，提高风挡使用寿命。②气热防冰—分双层壁式、外壁面喷射热气流式两种型式。A、双层壁式：由热空气源、控制活门和管道等组成。热空气源：燃烧式加热器或由发动机压气机引出的热空气。B、外壁喷射热气流式：由发动机压气机引出的热空气，通过装在风挡外表面底部的喷嘴喷射并吹拂整个风挡外壁面§3-3飞机透明表面的防冰、防雾和除雨2.物理化学法防冰应用背景：电加热设备（厨房设备+除冰设备）用电量可占50%以上措施：在电量和热空气不足的飞机上，可采用物理化学法防冰—液体防冰原理：将冰点低于水的防冰液体均匀喷洒在风挡表面上常用防冰液：甲醇、乙醇、乙醇和丙三醇（甘油）的混合液、异丙醇酒精等二、透明表面防雾—包括防雾和除雾两种方法防雾：使防雾表面温度一直保持在座舱空气的最大露点以上分类：机械法、物化法和加热法三类。1.机械式防雾：刷片式除雾系统—动力源：液压、气压、电力特点：不能防止雾的再形成、不能除霜，很少单独使用。2.物化法防雾—有以下几种方法：①采用不结雾的风挡玻璃材料②吸潮防雾系统③干燥气体壁防雾系统§3-3飞机透明表面的防冰、防雾和除雨3.加热法防雾—有以下几种方法①电加热防雾②双层壁板式热气防雾③自由射流空气防雾三、风挡除雨—风挡雨刷、外壁喷射热气流式、化学除雨剂或几种方法的组合1.雨刷除雨系统与汽车雨刷之区别：雨刷压力大，速度快组成：控制开关、电动机、齿轮减速机构、液压动力源、雨刷组件特点：结构简单、功率消耗较小；在大雨中能见度差2.液体除雨剂除雨系统特点：液态除雨剂：无毒、无腐蚀、冰点在-40℃左右，可耐低温和高温；吸湿性强，遇