民用飞机气动除冰系统技术

詹大可 张 帆 赵澎渤

民用飞机气动除冰系统技术

詹大可 张 帆 赵澎渤

飞机在结冰气象条件下飞行时，部件迎风表面可能结冰，结冰严重时危及飞行安全。民用飞机大多配备防（除）冰系统保护飞机重要部件（如翼面前缘、短舱前缘、螺旋桨、空速管和风挡等），常用的防（除）冰防护方式包括热气防冰、气动除冰、电加温防（除）冰、防冰液防冰等。其中，气动除冰技术非常成熟，系统重量和能源消耗小，故应用非常广。

原理和组成

气动除冰技术通过对覆盖在防护表面的除冰套进行周期性的充放气，使得冰层破碎并脱落，并通过气流将冰块吹除。工作原理如图1所示。

气动除冰系统包含压力调节安全阀、水分离器（排水阀）、引射分配阀、单向阀、压力开关、时间控制器、控制面板和开关等成品部件，典型组成示意图如图2所示。防冰引气通过单向活门进入系统后，单向活门防止气流反向流动，气流再通过压力调节安全阀调压、水分离器（排水阀）除水，然后进入引射分配阀。在时间控制器的控制下，引射分配阀按预定时序向对应除冰套充气或抽气，除冰套充气时膨胀管膨胀，使膨胀管外表面上所结冰层破裂，破碎冰块被迎风气流吹除；除冰套抽气时膨胀管收缩，以保持尾翼前缘气动外形。在无结冰环境飞行时，引射分配阀对所有除冰套抽气以保持尾翼的气动特性。

重量

CCAR23/FAR23（正常类、实用类、特技类和通勤类飞机）的单发飞机翼面安装气动除冰系统所需重量约为11kg，所需电能约为250W；双发飞机翼面安装气动除冰系统所需重量约为12.5kg，所需电能约为370W。

CCAR25/FAR25（运输类飞机）的公务机翼面安装气动除冰系统所需重量约为16kg，所需电能约为370W；大型运输机翼面安装气动除冰系统所需重量约为90kg，所需电能约为2100W。

条款验证要求

正常类、实用类、特技类和通勤类飞机气动除冰系统性能验证应符合如下条款要求：

气动除冰系统的安装满足CCAR23/FAR23第1301条和1309条的要求；

气动除冰系统必须满足CCAR23/FAR23第1416条的要求；

气动除冰系统必须满足CCAR23/FAR23第1419条的要求；

在CCAR－25/FAR－25部附录C规定的已知结冰气象条件下飞行。

运输类飞机气动除冰系统性能验证应符合如下条款要求：

气动除冰系统的安装满足CCAR25/FAR25第1301条和1309条的要求；

图1 气动除冰工作原理

图2 气动除冰系统典型组成图

气动除冰系统必须满足CCAR25/FAR25第1419条的要求；

在CCAR－25/FAR－25部附录C规定的已知结冰气象条件下飞行。

气动除冰系统的验证包括飞机结冰分析计算、冰风洞试验、干空气飞行试验和自然结冰飞行试验等诸多环节，以满足上述适航条款对结冰气象条件下安全飞行的要求。此外，MIL－D－8804A《飞机气动除冰系统通用规范》也是设计和验证的参考依据。

优势和缺陷

气动除冰技术成熟，相比热气/电热等其他防（除）冰技术，气动除冰系统重量轻、所需的引气量少。另外，飞机加装防除冰系统时，气动除冰系统对飞机的改动最少。但气动除冰系统工作时会破坏飞机表面的理论外形，导致阻力增加，对高速飞机不适用。

詹大可 张 帆 赵澎渤

广东省珠海市金湾区航空产业园中航通飞研究院有限公司

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.09.014