《飛機(jī)系統(tǒng)與附件》課件-11.飛機(jī)防冰排水系統(tǒng)

第21節(jié):防冰和排雨系統(tǒng)防冰和排雨系統(tǒng)1982年1月13日美國佛羅里達(dá)航空公司一架B737飛機(jī)，因風(fēng)雪天氣被困于華盛頓國家機(jī)場，數(shù)次推遲起飛

最后一次噴灑防凍液后，又在風(fēng)雪中等待了49分鐘案例防冰和排雨系統(tǒng)在沒有檢查機(jī)身外表冰雪是否已徹底清除情況下倉促起飛74人遇難，地面上死亡4人原因結(jié)果機(jī)翼嚴(yán)重積冰，達(dá)不到足夠上升速率撞在橋上后墜入華盛頓波托馬克河雪對飛機(jī)的安全重要性不言而喻防冰和排雨系統(tǒng)大氣中飛行時結(jié)冰/結(jié)霜/起霧防冰和排雨系統(tǒng)的功用高濕度和負(fù)溫/低溫防冰和排雨系統(tǒng)結(jié)冰對飛機(jī)性能及效率影響增大阻力、減少升力，導(dǎo)致有害振動大氣壓力儀表不能正常工作操縱舵面活動卡滯危及無線電信號接收與發(fā)射積聚在風(fēng)擋玻璃上影響駕駛?cè)藛T視線防冰和排雨系統(tǒng)冰在飛機(jī)部件表面形成的速度以每分鐘增長的厚度表示結(jié)冰條件下全部飛行時間內(nèi)飛機(jī)表面所結(jié)冰層的最大厚度結(jié)冰強(qiáng)度結(jié)冰程度防冰和排雨系統(tǒng)飛機(jī)易受惡劣氣象條件影響部位螺旋槳機(jī)翼/尾翼發(fā)動機(jī)風(fēng)擋探頭結(jié)冰天線防冰和排雨系統(tǒng)飛機(jī)結(jié)冰后的影響嚴(yán)重積冰令操縱困難破壞飛行中空氣動力性能升力減小，阻力增大破壞操作性和穩(wěn)定性飛機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài)防冰和排雨系統(tǒng)飛機(jī)結(jié)冰后的影響降低動力裝置效率，出現(xiàn)故障發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口積冰使進(jìn)氣量減少槳葉積冰使拉力減小脫落的冰塊會打壞發(fā)動機(jī)和機(jī)身防冰和排雨系統(tǒng)結(jié)冰影響儀表和通訊空速管積冰影響空速表工作人工和自動駕駛誤差變大天線積冰影響通訊質(zhì)量甚至中斷風(fēng)擋積冰影響視線示例防冰和排雨系統(tǒng)防冰和除冰為保障飛行安全，實(shí)際會采取防冰和除冰兩種方式探測到結(jié)冰條件后接通防冰系統(tǒng)探測到存在結(jié)冰后接通除冰系統(tǒng)除冰多用于渦扇飛機(jī)多用于渦槳飛機(jī)現(xiàn)代飛機(jī)多采用熱空氣和電熱防冰兩種主要形式防冰和排雨系統(tǒng)結(jié)冰的機(jī)理還包含水汽/固體/液體微粒雜質(zhì)水汽不多，最多時只占大氣4%大氣主要成分是氮?dú)夂脱鯕夥辣团庞晗到y(tǒng)大氣中水汽遇冷開始凝結(jié)為水從空氣中析出漂浮在空中的微小水滴附著在固體凝結(jié)核上水汽開始凝結(jié)為水的溫度析出水滴數(shù)量主要取決于水汽飽和度，也和氣壓高低有關(guān)霧露露點(diǎn)溫度防冰和排雨系統(tǒng)無數(shù)微小水滴凝聚遇到微粒雜質(zhì)附著形成體積更大的水滴降溫至冰點(diǎn)并遇到凝結(jié)核可以凍結(jié)為冰防冰和排雨系統(tǒng)水滴雖然溫度降至低于冰點(diǎn)但仍然以液體形式存在過冷卻水/過冷水負(fù)溫云層/冰雹云中，含有大量過冷水滴防冰和排雨系統(tǒng)過冷水滴遇到凝結(jié)核，會凝結(jié)為冰碰到足夠冷的凝結(jié)核，凝華為冰晶稱為霜或雪特點(diǎn)防冰和排雨系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化冰、雪和霜加熱至熔點(diǎn)，會融化為水熱源能提供足夠熱量時，升華為水汽狀態(tài)轉(zhuǎn)化示意圖防冰和排雨系統(tǒng)三、飛機(jī)結(jié)冰及其形式在一定高度內(nèi)飛行，前緣縫翼、大氣數(shù)據(jù)探頭等外露部位足夠冷成為凝結(jié)核若空氣中有過冷水/水/水汽當(dāng)它們撞擊到飛機(jī)部件時凍結(jié)為冰/凝華為冰晶防冰和排雨系統(tǒng)通過凍結(jié)由過冷水/水撞擊飛機(jī)表面形成冰層滴狀結(jié)冰通過凝華由水汽直接附著飛機(jī)表面形成冰晶凝華結(jié)冰防冰和排雨系統(tǒng)第三種結(jié)冰形式冰晶體沉積到飛機(jī)表面上結(jié)冰干結(jié)

冰常見結(jié)冰形式滴狀結(jié)冰防冰和排雨系統(tǒng)結(jié)冰信號器分類直觀式結(jié)冰信號器自動式結(jié)冰信號器防冰和排雨系統(tǒng)安裝在機(jī)頭前方、風(fēng)擋玻璃框架附近易觀察的地方便于機(jī)組飛行中檢查機(jī)翼/發(fā)動機(jī)結(jié)冰情況探冰棒直觀式結(jié)冰信號器發(fā)現(xiàn)結(jié)冰用人工方法接通除冰系統(tǒng)除冰探冰燈防冰和排雨系統(tǒng)振蕩式/壓差式結(jié)冰信號器放射性同位素結(jié)冰信號器達(dá)到結(jié)冰靈敏度向駕駛?cè)藛T發(fā)出結(jié)冰信號自動接通防冰系統(tǒng)除冰發(fā)出結(jié)冰信號所需最小冰層厚度自動式結(jié)冰信號器靈敏度防冰和排雨系統(tǒng)振蕩式結(jié)冰探測器傳感元件/支撐座/安裝盤/殼體/電子控制電路/電氣接頭傳感元件結(jié)冰后振蕩頻率發(fā)生變化組成原理防冰和排雨系統(tǒng)附著探頭冰層增加質(zhì)量振蕩頻率降低下降至39867Hz除冰加熱器加熱出現(xiàn)結(jié)冰條件傳感元件結(jié)冰0.5mm厚冰層振蕩頻率降低約133Hz過程防冰和排雨系統(tǒng)壓差式結(jié)冰探測器核心元件是膜片和電接觸點(diǎn)又稱沖壓空氣式結(jié)冰探測器利用測量迎面氣流動壓(全壓)與靜壓的差值原理工作防冰和排雨系統(tǒng)膜片隔離靜壓室與全壓室膜片上裝有活動觸點(diǎn)兩室之間由泄壓孔相通全壓室通過進(jìn)氣孔端面

小孔接受進(jìn)氣道氣流沖壓靜壓室通過探測器側(cè)面

小孔感受空氣的靜壓防冰和排雨系統(tǒng)膜片有沖壓空氣作用彎曲和觸點(diǎn)斷開結(jié)冰時無沖壓空氣，膜片和觸點(diǎn)結(jié)合接通駕駛艙結(jié)冰信號燈發(fā)出結(jié)冰信號同時接通本身加溫電路除冰周期性地進(jìn)行工作情況防冰和排雨系統(tǒng)放射性同位素結(jié)冰探測器利用結(jié)冰后從放射源抵達(dá)計(jì)數(shù)器核心元件是放射源和計(jì)數(shù)器加溫元件/屏蔽罩/圓柱體/平板/外殼/電插座等原理構(gòu)成防冰和排雨系統(tǒng)探測器放射出B粒子延伸到氣流中圓柱體結(jié)冰冰層吸收部分B粒子計(jì)數(shù)器接收B粒子數(shù)量減少過程防冰和排雨系統(tǒng)若冰層厚度達(dá)到結(jié)冰靈敏度經(jīng)放大器變換后發(fā)出結(jié)冰信號推動執(zhí)行元件接通本身加溫電路11.2防冰和排水系統(tǒng)防冰和除冰防冰,主要指在

飛行中

給機(jī)翼尾翼發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道螺旋槳風(fēng)擋玻璃大氣數(shù)據(jù)探頭供水排水管等部件防冰防冰和除冰除冰,主要指在

起飛前

給機(jī)翼發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道關(guān)鍵部件除冰以保證飛機(jī)安全起飛防冰和除冰飛行中防冰或除冰地面除冰VS通過飛機(jī)防冰系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)地面機(jī)務(wù)人員按規(guī)定程序完成機(jī)翼和發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道防冰現(xiàn)代大型飛機(jī)前緣縫翼和發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道利用

發(fā)動機(jī)引氣

防冰或除冰機(jī)翼和發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道防冰早期飛機(jī)或小型飛機(jī)采用電加熱元件或氣動機(jī)械除冰機(jī)翼和發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道防冰現(xiàn)代飛機(jī)的熱空氣來源：從渦輪壓氣機(jī)中引氣活塞式發(fā)動機(jī)來源：熱交換器的排氣機(jī)翼和發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道防冰以發(fā)動機(jī)引氣熱氣防冰為例:前緣縫翼和發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道防冰的共同之處：發(fā)動機(jī)高壓級或中壓級引氣預(yù)冷處理通過壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門熱空氣分配到前緣縫翼＆進(jìn)氣道的噴管防冰機(jī)翼和發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道防冰氣熱能機(jī)翼防冰系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)可靠缺點(diǎn)耗能過多耗油量大機(jī)翼防冰機(jī)翼和發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道防冰防冰取決于駕駛艙頂板上的機(jī)翼防冰主電門人工防冰自動防冰機(jī)翼防冰機(jī)翼和發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道防冰AUTO機(jī)翼和進(jìn)氣道防冰計(jì)算機(jī)機(jī)組人員人工控

制電門ONOFF控

制機(jī)翼防冰活門機(jī)翼防冰機(jī)翼和發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道防冰引氣機(jī)翼防冰活門。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。機(jī)外氣流前緣縫翼內(nèi)部防冰管道后部出氣孔機(jī)翼和發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道防冰前緣縫翼可以放出/收進(jìn)可伸縮管道連接縫翼防冰管道兩側(cè)機(jī)翼上固定管道機(jī)翼防冰壓力傳感器信號送到計(jì)算機(jī)，用于機(jī)翼控制防冰系統(tǒng)進(jìn)氣道防冰機(jī)翼和發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道防冰氣源僅來自發(fā)動機(jī)熱空氣AUTO機(jī)翼和進(jìn)氣道防冰計(jì)算機(jī)機(jī)組人員人工控

制電門ONOFF控

制發(fā)動機(jī)防冰活門螺旋槳防冰螺旋槳多采用電熱能除冰系統(tǒng)駕駛員看見除冰信號燈亮接通螺旋槳除冰電門加熱除冰在螺旋槳的除冰套中有加溫電阻絲風(fēng)擋玻璃的防冰和防霧在駕駛艙風(fēng)擋玻璃防冰防霧方面利用電子計(jì)算機(jī)自動控制電熱能優(yōu)點(diǎn)方

便實(shí)

用準(zhǔn)

確可靠風(fēng)擋玻璃的防冰和防霧電熱能防冰防霧氣熱能防冰防霧風(fēng)擋玻璃的防冰和防霧典型的駕駛艙風(fēng)擋玻璃防冰防霧方框圖駕駛艙內(nèi)有多塊風(fēng)擋玻璃需加溫分為：左、由

左、右

兩個計(jì)算機(jī)控制右

兩組風(fēng)擋玻璃的防冰和防霧兩個計(jì)算機(jī)電源兩個不同的匯流條以防：某一電源匯流條失效風(fēng)擋玻璃加溫電路全部斷電風(fēng)擋玻璃的防冰和防霧正前方的風(fēng)擋玻璃具有：

正常溫度傳感器

備用溫度傳感器

獨(dú)立的防冰、防霧

加溫導(dǎo)電膜風(fēng)擋玻璃防冰防霧系統(tǒng)的可靠性風(fēng)擋玻璃的防冰和防霧加溫元件電阻絲式導(dǎo)電膜式風(fēng)擋玻璃的防冰和防霧電阻絲式導(dǎo)電膜式VS給電阻絲或?qū)щ娔ね?，玻璃溫度上升，達(dá)到防冰目的

結(jié)構(gòu)和制作工藝簡單

加溫不太均勻

對光線有一定影響

加溫均勻

玻璃透明度較好

結(jié)構(gòu)和制作工藝復(fù)雜大氣數(shù)據(jù)探頭防冰探頭防冰系統(tǒng)為大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)提供防冰加溫全壓管靜壓口總溫傳感器迎角傳感器大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部均裝有一體化防冰加溫電阻大氣數(shù)據(jù)探頭防冰波音飛機(jī)靜壓口探頭防冰系統(tǒng)大氣數(shù)據(jù)探頭防冰探頭加溫→電熱能加溫計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)總線交換數(shù)據(jù)加溫自動化電子計(jì)算機(jī)控

制實(shí)現(xiàn)供水和排放系統(tǒng)的防冰常采用電能加熱器廚房供水管廁所洗手盆供水管污水排放管和污水排放桅桿廁所馬桶水箱排放管道和排放活門飛機(jī)上許多供水管道和排放管道都處于易結(jié)冰區(qū)域需防冰加溫裝置供水和排放系統(tǒng)的防冰加熱器在飛行中連續(xù)加熱，以防止結(jié)冰所用加熱器形式有:帶型加熱器毯型加熱器密封墊式加熱器一體化加熱器補(bǔ)片式加熱器供水和排放系統(tǒng)的防冰為防止加熱器過熱和節(jié)省電能有的加熱器電路中裝有恒溫器當(dāng)飛機(jī)停