飛機防冰裝置

飛機防冰裝置，是指防止飛機表面某些突出部位結冰或在結冰時能有效地除去冰層的設備。機翼和尾翼前緣，或在螺旋槳前緣、進氣道前緣以及駕駛艙風檔玻璃上結冰，嚴重時會使飛行發生危險，例如機翼和尾翼前緣結冰可能改變翼剖面形狀，使升力降低，阻力加大，甚至使飛行操縱因難和飛行不穩定，其他部位結冰也都會帶來各種各樣的困難。為此，在易於結凍的部位應安裝防冰設備。

根據防冰所採用能量形式的不同，可分成機械除冰系統、電脈衝防冰系統、液體防冰系統、熱空氣防冰系統和電熱防冰系統。

基本介紹

• 中文名：飛機防冰裝置
• 外文名：anti-icing system
• 套用領域：航空航天科技

簡介

防止飛機表面某些突出部位結冰或在結冰時能有效地除去冰層的設備。在雲層和降雨區中，有些水滴雖然溫度低於零攝氏度，只要沒有強烈的擾動，仍不會結冰，這種水滴叫“過冷水滴”。當過冷水滴受到飛機的擾動時，便會在機翼和尾翼前緣，或在螺旋槳前緣、進氣道前緣以及駕駛艙風檔玻璃上結冰，嚴重時會使飛行發生危險，例如機翼和尾翼前緣結冰可能改變翼剖面形狀，使升力降低，阻力加大，甚至使飛行操縱因難和飛行不穩定，其他部位結冰也都會帶來各種各樣的困難。為此，在易於結凍的部位應安裝防冰設備。

飛機防冰設備主要有三類：一是利用熱空氣設備來防冰；二是用冰點很低的防冰液，噴在易於結凍的部位來防冰，或把冰溶掉。防冰液多為酒精和甘油的混合物；三是用電能來防冰，即在易於結冰部位，如螺旋槳前緣、風擋玻璃上貼上電阻絲，電流通過電阻絲時發出熱量來把冰溶化掉。此外還有少數飛機上使用機械式防冰裝置，它是一條雙層的富有彈性的橡皮帶，其中有冷氣通道，裝在機翼、尾翼前緣。結冰時周期性地通入冷氣，使橡皮帶交替膨脹和收縮，便可使機翼、尾翼上的結冰開裂而脫落。

現代大中型客機均用熱空氣對機翼、尾翼前緣進行防冰。熱空氣來源於渦輪噴氣發動機的壓氣機。只有部位較小的如空速管、風擋玻璃等才用電加熱防冰。

防冰裝置分類

飛機上的主要防冰區域有機翼、尾翼、發動機進氣道、螺旋槳、風擋玻瑞和測溫、測壓探頭。根據這些部位的不同和防冰所需能量的大小，對不同區域有不同的防冰方法。

根據防冰所採用能量形式的不同，可分成機械除冰系統、電脈衝防冰系統、液體防冰系統、熱空氣防冰系統和電熱防冰系統。

機械除冰系統

機械除冰方法，就是利用氣動力使冰破碎，然後藉助高速氣流將冰吹掉。

典型的膨脹管除冰裝置，是在飛機的防冰表面設定許多可膨脹的膠管，當表面結冰時，膠管充氣膨脹而使冰破碎，然後由氣流將冰吹走。除冰後，膨脹管收縮，以保持正常的氣動力外形。有沿機翼展向放置的，也可沿機翼弦向放置。除冰氣源可來自發動機驅動的空氣泵或從燃氣渦輪發動機壓氣機引氣。

發動機壓氣機引氣作為氣源的除冰系統由調壓關斷活門、分配活門、除冰帶(膨脹管)、壓力釋壓活門、吸力釋壓活門及引射器組成。其中分配活門用於控制除冰帶的除冰程式，吸力釋壓活門用於調節除冰帶的真空度，在氣動除冰系統關閉時調節吸力。引射器為保持除冰帶放氣提供必需的真空，即抽吸的力量。調壓關斷活門用於調節壓力，起到關斷作用。壓力釋壓活門用於釋放過大的正壓力。

機械除冰系統

系統工作主要有如下三個階段：

①充氣階段

當開始除冰時，分配活門將壓力通到除冰帶，除冰帶充氣鼓脹進行除冰。

②壓差排氣階段

充氣周期結束時，分配活門將除冰帶壓力口切斷，除冰帶內的空氣通過排氣口排出機外。由於此時除冰帶內外的壓力差較大，可迅速排氣。

③吸力排氣階段

當除冰帶的壓力降低到某一值時，排氣口關閉，除冰帶與引射器低壓口連通，在其吸力作用下，將剩餘空氣排出。吸力釋壓活門自動維持除冰系統的吸力。

使用發動機驅動泵作為氣源的氣動除冰系統。其基本工作情況同發動機壓氣機引氣作為氣源的除冰系統相似。不同的是壓力來源不同，而其吸力是來源於發動機驅動泵的進口。發動機驅動泵大多採用葉片泵。對於採用滑油來進行潤滑的葉片泵，為了保持除冰帶不受滑油的腐蝕，安裝有滑油分離器，以分離可能混在空氣中的滑油。

膨脹管除冰系統結構簡單，消耗空氣流量小，但它改變了翼型，增大了阻力，所以只在早期的低速飛機上套用過。對低速飛機的機翼、機翼表面自由形成的冰塊，有效的方法是讓其產生冰塊後使其裂開破碎，最後由氣流吹走冰塊。此法比在機翼及尾翼前緣加溫使冰融化更為有效。這是因為採用加熱融化的冰水會流向飛機表面未被加熱的部分，而重新結冰。在大翼的後緣結冰不僅對氣流產生擾動，嚴重時還會凍結舵面使其卡死。

電脈衝除冰系統

電脈衝除冰是一種高效節能的除冰方法，它由供電裝置(變壓整流器及電容式儲能器組成的脈衝發生器)、程式器和感應器等幾部分組成。電熱冰刀首先將冰分割成小塊冰塊，脈衝發生器產生電脈衝，它作用在感應器上，使蒙皮產生作用時間很短的脈衝，並產生小振幅高頻率振動，使冰脫落，這樣很快可將冰除去。程式器用來控制各感應器的接通次序及接通時間。

電脈衝防冰裝置

電脈衝除冰系統工作溫度適應範圍大，所需能量小，它的耗能僅為電熱除冰系統的1%~2%。電脈衝除冰可能成為下一代飛機的除冰系統。

液體防冰系統

液體防冰是一種物理防冰方法，它的基本原理是藉助某種液體減小冰與飛機表面附著力或降低水在飛機防冰表面的凍結溫度。

液體防冰系統可以連續地或周期地向防冰表面噴射工作液體。要求工作液體具有凝結溫度低，與水混合性能好，與防冰表面附著力強，對防冰表面沒有化學腐蝕作用，無毒，以及防火性能好等特點。目前使用的防冰液有甲醉、乙醇(酒精)、乙烯乙二醇等。從性能上看，甲醇的冰點最低，乙醇次之，乙烯乙二醇最高。但從著火危險來說，乙烯乙二醇化學穩定性好，最安全，價格也便宜，所以美國製造的飛機上多用乙烯乙二醇作防冰液，而蘇制飛機則多用乙醇或乙醇與其他液體的混合液作為防冰液。

液體防冰系統在風擋玻璃防冰及活塞式發動機的螺旋槳等部件的防冰上得到了套用，其主要問題是要配備足夠的防冰液，並選取適當的方法將防冰液噴射到防冰表面上。

熱空氣防冰系統

熱空氣防冰系統的熱源充足，能量大，通常用於機翼和尾翼的大面積防冰。

熱空氣防冰裝置

熱空氣防冰系統的來源主要有如下3種類型：

①發動機壓氣機引氣

現代民航客機多採用渦扇發動機壓氣機的引氣直接用於大翼或水平安定面前緣、發動機整流罩的熱防冰。

②發動機排氣熱交換器

在活塞發動機飛機上採用發動機排氣熱交換器產生熱空氣。熱交換器的熱氣流是發動機的廢燃氣，冷氣流來自外界大氣。大氣流經熱交換器被加熱後送人防冰系統作為加溫熱空氣。

③燃燒加溫器

在有些早期飛機上採用專門的燃燒加溫器提供防冰熱空氣。燃燒加溫器通過燃油的燃燒，外界空氣流過燃燒加溫器後被加熱，然後被輸送到防冰系統。

電熱防冰

電熱防冰是通過向加溫元件通電而產生熱量進行加溫的。電熱防冰主要用於小部件、小面積的防冰。現代飛機上的空速管、迎角探測器、總溫探頭、水管、駕駛艙風擋多採用電熱防冰。探頭加溫有的不能在地面進行，有的可通過空地感應電門進行功率轉換，即在地面時可進行小功率加溫，在空中可進行正常加溫。