《飞机系统与附件》课件-11.飞机防冰排水系统

第21节:防冰和排雨系统防冰和排雨系统1982年1月13日美国佛罗里达航空公司一架B737飞机，因风雪天气被困于华盛顿国家机场，数次推迟起飞

最后一次喷洒防冻液后，又在风雪中等待了49分钟案例防冰和排雨系统在没有检查机身外表冰雪是否已彻底清除情况下仓促起飞74人遇难，地面上死亡4人原因结果机翼严重积冰，达不到足够上升速率撞在桥上后坠入华盛顿波托马克河雪对飞机的安全重要性不言而喻防冰和排雨系统大气中飞行时结冰/结霜/起雾防冰和排雨系统的功用高湿度和负温/低温防冰和排雨系统结冰对飞机性能及效率影响增大阻力、减少升力，导致有害振动大气压力仪表不能正常工作操纵舵面活动卡滞危及无线电信号接收与发射积聚在风挡玻璃上影响驾驶人员视线防冰和排雨系统冰在飞机部件表面形成的速度以每分钟增长的厚度表示结冰条件下全部飞行时间内飞机表面所结冰层的最大厚度结冰强度结冰程度防冰和排雨系统飞机易受恶劣气象条件影响部位螺旋桨机翼/尾翼发动机风挡探头结冰天线防冰和排雨系统飞机结冰后的影响严重积冰令操纵困难破坏飞行中空气动力性能升力减小，阻力增大破坏操作性和稳定性飞机进入不稳定状态防冰和排雨系统飞机结冰后的影响降低动力装置效率，出现故障发动机进气口积冰使进气量减少桨叶积冰使拉力减小脱落的冰块会打坏发动机和机身防冰和排雨系统结冰影响仪表和通讯空速管积冰影响空速表工作人工和自动驾驶误差变大天线积冰影响通讯质量甚至中断风挡积冰影响视线示例防冰和排雨系统防冰和除冰为保障飞行安全，实际会采取防冰和除冰两种方式探测到结冰条件后接通防冰系统探测到存在结冰后接通除冰系统除冰多用于涡扇飞机多用于涡桨飞机现代飞机多采用热空气和电热防冰两种主要形式防冰和排雨系统结冰的机理还包含水汽/固体/液体微粒杂质水汽不多，最多时只占大气4%大气主要成分是氮气和氧气防冰和排雨系统大气中水汽遇冷开始凝结为水从空气中析出漂浮在空中的微小水滴附着在固体凝结核上水汽开始凝结为水的温度析出水滴数量主要取决于水汽饱和度，也和气压高低有关雾露露点温度防冰和排雨系统无数微小水滴凝聚遇到微粒杂质附着形成体积更大的水滴降温至冰点并遇到凝结核可以冻结为冰防冰和排雨系统水滴虽然温度降至低于冰点但仍然以液体形式存在过冷却水/过冷水负温云层/冰雹云中，含有大量过冷水滴防冰和排雨系统过冷水滴遇到凝结核，会凝结为冰碰到足够冷的凝结核，凝华为冰晶称为霜或雪特点防冰和排雨系统状态转化冰、雪和霜加热至熔点，会融化为水热源能提供足够热量时，升华为水汽状态转化示意图防冰和排雨系统三、飞机结冰及其形式在一定高度内飞行，前缘缝翼、大气数据探头等外露部位足够冷成为凝结核若空气中有过冷水/水/水汽当它们撞击到飞机部件时冻结为冰/凝华为冰晶防冰和排雨系统通过冻结由过冷水/水撞击飞机表面形成冰层滴状结冰通过凝华由水汽直接附着飞机表面形成冰晶凝华结冰防冰和排雨系统第三种结冰形式冰晶体沉积到飞机表面上结冰干结

冰常见结冰形式滴状结冰防冰和排雨系统结冰信号器分类直观式结冰信号器自动式结冰信号器防冰和排雨系统安装在机头前方、风挡玻璃框架附近易观察的地方便于机组飞行中检查机翼/发动机结冰情况探冰棒直观式结冰信号器发现结冰用人工方法接通除冰系统除冰探冰灯防冰和排雨系统振荡式/压差式结冰信号器放射性同位素结冰信号器达到结冰灵敏度向驾驶人员发出结冰信号自动接通防冰系统除冰发出结冰信号所需最小冰层厚度自动式结冰信号器灵敏度防冰和排雨系统振荡式结冰探测器传感元件/支撑座/安装盘/壳体/电子控制电路/电气接头传感元件结冰后振荡频率发生变化组成原理防冰和排雨系统附着探头冰层增加质量振荡频率降低下降至39867Hz除冰加热器加热出现结冰条件传感元件结冰0.5mm厚冰层振荡频率降低约133Hz过程防冰和排雨系统压差式结冰探测器核心元件是膜片和电接触点又称冲压空气式结冰探测器利用测量迎面气流动压(全压)与静压的差值原理工作防冰和排雨系统膜片隔离静压室与全压室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

小孔接受进气道气流冲压静压室通过探测器侧面

小孔感受空气的静压防冰和排雨系统膜片有冲压空气作用弯曲和触点断开结冰时无冲压空气，膜片和触点结合接通驾驶舱结冰信号灯发出结冰信号同时接通本身加温电路除冰周期性地进行工作情况防冰和排雨系统放射性同位素结冰探测器利用结冰后从放射源抵达计数器核心元件是放射源和计数器加温元件/屏蔽罩/圆柱体/平板/外壳/电插座等原理构成防冰和排雨系统探测器放射出B粒子延伸到气流中圆柱体结冰冰层吸收部分B粒子计数器接收B粒子数量减少过程防冰和排雨系统若冰层厚度达到结冰灵敏度经放大器变换后发出结冰信号推动执行元件接通本身加温电路11.2防冰和排水系统防冰和除冰防冰,主要指在

飞行中

给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防冰和除冰除冰,主要指在

起飞前

给机翼发动机进气道关键部件除冰以保证飞机安全起飞防冰和除冰飞行中防冰或除冰地面除冰VS通过飞机防冰系统实现地面机务人员按规定程序完成机翼和发动机进气道防冰现代大型飞机前缘缝翼和发动机进气道利用

发动机引气

防冰或除冰机翼和发动机进气道防冰早期飞机或小型飞机采用电加热元件或气动机械除冰机翼和发动机进气道防冰现代飞机的热空气来源：从涡轮压气机中引气活塞式发动机来源：热交换器的排气机翼和发动机进气道防冰以发动机引气热气防冰为例:前缘缝翼和发动机进气道防冰的共同之处：发动机高压级或中压级引气预冷处理通过压力调节关断活门热空气分配到前缘缝翼＆进气道的喷管防冰机翼和发动机进气道防冰气热能机翼防冰系统优点可靠缺点耗能过多耗油量大机翼防冰机翼和发动机进气道防冰防冰取决于驾驶舱顶板上的机翼防冰主电门人工防冰自动防冰机翼防冰机翼和发动机进气道防冰AUTO机翼和进气道防冰计算机机组人员人工控

制电门ONOFF控

制机翼防冰活门机翼防冰机翼和发动机进气道防冰引气机翼防冰活门。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。机外气流前缘缝翼内部防冰管道后部出气孔机翼和发动机进气道防冰前缘缝翼可以放出/收进可伸缩管道连接缝翼防冰管道两侧机翼上固定管道机翼防冰压力传感器信号送到计算机，用于机翼控制防冰系统进气道防冰机翼和发动机进气道防冰气源仅来自发动机热空气AUTO机翼和进气道防冰计算机机组人员人工控

制电门ONOFF控

制发动机防冰活门螺旋桨防冰螺旋桨多采用电热能除冰系统驾驶员看见除冰信号灯亮接通螺旋桨除冰电门加热除冰在螺旋桨的除冰套中有加温电阻丝风挡玻璃的防冰和防雾在驾驶舱风挡玻璃防冰防雾方面利用电子计算机自动控制电热能优点方

便实

用准

确可靠风挡玻璃的防冰和防雾电热能防冰防雾气热能防冰防雾风挡玻璃的防冰和防雾典型的驾驶舱风挡玻璃防冰防雾方框图驾驶舱内有多块风挡玻璃需加温分为：左、由

左、右

两个计算机控制右

两组风挡玻璃的防冰和防雾两个计算机电源两个不同的汇流条以防：某一电源汇流条失效风挡玻璃加温电路全部断电风挡玻璃的防冰和防雾正前方的风挡玻璃具有：

正常温度传感器

备用温度传感器

独立的防冰、防雾

加温导电膜风挡玻璃防冰防雾系统的可靠性风挡玻璃的防冰和防雾加温元件电阻丝式导电膜式风挡玻璃的防冰和防雾电阻丝式导电膜式VS给电阻丝或导电膜通电，玻璃温度上升，达到防冰目的

结构和制作工艺简单

加温不太均匀

对光线有一定影响

加温均匀

玻璃透明度较好

结构和制作工艺复杂大气数据探头防冰探头防冰系统为大气数据系统提供防冰加温全压管静压口总温传感器迎角传感器大气数据系统内部均装有一体化防冰加温电阻大气数据探头防冰波音飞机静压口探头防冰系统大气数据探头防冰探头加温→电热能加温计算机通过数据总线交换数据加温自动化电子计算机控

制实现供水和排放系统的防冰常采用电能加热器厨房供水管厕所洗手盆供水管污水排放管和污水排放桅杆厕所马桶水箱排放管道和排放活门飞机上许多供水管道和排放管道都处于易结冰区域需防冰加温装置供水和排放系统的防冰加热器在飞行中连续加热，以防止结冰所用加热器形式有:带型加热器毯型加热器密封垫式加热器一体化加热器补片式加热器供水和排放系统的防冰为防止加热器过热和节省电能有的加热器电路中装有恒温器当飞机停