1、第七章 飞机防冰排雨、氧气系统和机舱设备第一节 飞机结冰飞机在大气中飞行时，其部件表面上积聚了冰层，称这种现象为飞机结冰。根据结冰时的具体条件，飞机结冰可分为三种形式：1.干结冰；2.凝华结冰；3.滴状结冰(或水滴结冰)，这是一种常见形式且对飞机性能影响较大。一、过冷水滴及其存在原因所谓过冷水滴，就是指在负温以下仍未冻结的液态水滴。其原因如下：1.溶液冰点低；2.曲率大；3.冰、水分子结构上的差别；4.缺少冰核。二、过冷水滴与飞机结冰大气中过冷水滴的存在是飞机结冰的最重要因素。1、过冷水滴在飞机上结冰的原因受到了初激力；曲率变小；提供了冰核；超声波加速了自身形成冰核的过程。2、过冷水滴在飞机上
2、的结冰过程第一阶段为冰、水共存阶段；第二阶段为冰、水蒸发使剩余水发生冻结的阶段。第二节 飞机结冰对飞机性能的影响一、结冰强度和冰形(一)结冰强度结冰强度是指冰在飞机部件上形成的速度。结冰强度J0与飞行条件、气象条件以及形体的外表有关。由于飞机各部件表面的外形不同，所以即使他们所处的飞行和气象条件相同，其结冰强度也是不同的。结冰强度分为弱、中度、强、极强四个等级，如下表所示：所谓结冰程度，是指飞机在结冰条件下飞行的整个时间内，表面上所结冰层的最大厚度。结冰程度是由冰生成的速度和飞机在结冰条件下的留空时间决定的。结冰强度和结冰程度多是以机翼前缘处的最大结冰厚度划分的。(二)冰形常见的冰形有：槽状冰
3、、楔形冰和混合冰三类。如图所示：1、槽状冰由于槽状冰的表面光滑，冰体透明，所以又称明冰、玻璃冰。2、楔形冰楔形冰透明度差，多呈乳白色，无光泽，所以又称不透明冰(霜)、无光泽冰和乳白色冰。3、混合形冰混合形冰的主要特点：表面粗糙不平，与表面的连接十分牢固。(毛冰)二、结冰对飞机性能的影响(一)升力表面结冰飞机升力表面主要是指机翼和尾翼两个部件。机翼、尾翼上所结的冰层，主要积聚在他们的前缘部分。1、升力表面结冰对气动品质的影响(1)增加了翼型阻力(2)降低了临界攻角(3)升阻比下降机翼结冰后，引起升阻比下降，使机翼气动品质变劣。升力表面结冰对操纵性能的影响：机翼尾翼结冰，可以导致飞机操纵性能降低，
4、特别会使处于起飞、着陆状态下的飞机操纵性严重恶化。(二)发动机进气道及动力装置结冰1、进气道及进气部件结冰发动机进气道及进气部件的结冰，是指进气道前缘、发动机压气机前的整流罩、支撑及第一级压气机前得到流叶片等部件的结冰。特点:环境空气温度为正温时，可以发生结冰；进气道的内表面上结冰范围及结冰强度均比其外表面大得多。2、飞机螺旋桨的结冰在结冰条件下飞行的飞机，其螺旋桨的桨叶、螺旋桨的课题和整流罩均可发生结冰。(三)风挡玻璃、测温、测压传感头结冰(四)直升机的结冰直升机结冰持续时间不长，但对于直升机的飞行具有很大的危险。如图为主旋翼在飞行时的结冰情况：主旋翼结冰的影响主要表现在两个方面：一是结冰后
5、，翼型气动特性大大恶化，使阻力增加，升力系数下降，升阻比下降。另一方面是在结冰时，为了保证旋翼的转速恒定，要求增加功率。主旋翼的结冰特点：在很大程度上与流经旋翼的气流速度变化特性有关。第三节飞机的防冰方法主要的防冰位置有机翼、尾翼、风挡玻璃、发动机进气口、螺旋桨、重要测量传感头等。防冰系统分为两大类：一为防冰系统；二为除冰系统。一、机械除冰系统(一)膨胀管除冰系统典型的膨胀管除冰装置如图所示：视频典型的膨胀除冰系统（又称气动罩除冰系统）如图所示：(二)电脉冲除冰系统电脉冲除冰系统的工作原理如图所示：电脉冲除冰系统的主要优点如下：系统工作温度范围大；所需的能量少；重量轻、结构紧凑；在防冰区外不会
6、形成冰瘤。二、液体防冰系统可作防冰液的有乙烯乙二醇、异丙醇、乙醇等。防冰液的分配方法主要有三种：1、微孔金属板供液2、雾化喷嘴来分配防冰液3、利用离心力来分配防冰液三、热防冰系统热防冰用热能加热表面，使表面温度超过零摄氏度，以达到防冰或除冰的目的。(一)表面连续加热1、完全蒸发防冰2、不完全蒸发防冰系统(二)表面周期加热(除冰系统)(三)热气防冰系统(四)电热防(除)冰系统机(尾)翼电热除冰系统有下列部分组成：渐热元件1、转换器4、过热保护装置2、3及电源，如图所示：四、直升机旋翼的微波除冰直升机旋翼微波除冰的基本原理是利用微波能对冰层加热，使旋翼表面的冰的温度升高，但微波能不一定把冰融化。如
7、图所示为TE型表面波导功率密度分布图：旋翼微波除冰罩如图所示：五、结冰探测系统(一)结冰探测系统组成结冰信号器 延时装置 结冰信号；防冰系统防冰工作(二)结冰信号器类型1、直观式结冰信号器2、自动式机械式结冰探测器压差式结冰信号器电导式冰信号器射线式冰信号器电热式冰信号器第四节 飞机透明表面的防冰、防雾和除雨飞机透明表面，是指飞机风挡玻璃、照像窗口玻璃、天文观测窗口玻璃、旅客及窗口玻璃和座舱盖玻璃等。如图所示为具有多发动机的运输机上风挡防冰、防雾的典型安排形式：一、风挡防冰目前飞机风挡上使用的防冰方法有热力防冰和化学防冰中的液体防冰两种。(一)热力防冰就风挡热力防冰方法的热源进行分类，可有电热
8、防冰、气热防冰和红外线加热防冰三种。、电热防冰风挡电热防冰可分为阻丝式和导电膜式两种。其中阻丝式风挡电热防冰方法在目前飞机上较少使用。如图为小型飞机的导电膜式电热风挡的典型结构：如图所示分别为大型飞机的非矩形和接近举行风挡的导电膜式电热风挡的典型结构：、气热防冰风挡的气热式防冰有双层壁式热空气防冰系统和外壁面喷射热气流式防冰系统两种。双层壁式热空气防冰系统的组成如图所示：(二)物理化学法防冰在物理化学法防冰中，目前飞机风挡上较多使用的是液体防冰系统。液体防冰系统示意图如图所示，常用的防冰液有甲醇、乙醇、乙醇和丙三醇(甘油)的混合液以及异丙醇酒精等。二、透明表面防雾透明表面结雾后，不仅会降低玻璃
9、的透明度，而且因结雾引起光的折射和反射，还会导致视觉表象的失真。如果内表面温度低于零度时，其表面上还会结上霜层，当双层厚度达0.1mm时，将严重影响玻璃的透明性，使飞行员难以判明及外情况。防雾是指防雾表面温度，连续保持在飞机全部飞行时间内可能遇到的座舱空气的最大露点以上，从而避免了表面结雾。除雾是指当表面结雾后，接通防雾系统工作，使已结的雾层除去。按防雾系统的工作原理，可分为机械法、物化法和加热法三类。(一)物化法防雾1、采用不结雾的风挡玻璃材料在不结雾的玻璃材料中，含有一种特殊增塑剂，当它与水接触后，立即水解为湿润剂，因而降低了水的表面张力，使水在表面上延展成一层视觉看不出来的均匀透明的膜层
10、，从而保证了玻璃的透明度。防雾涂层可有两种形式：一种是在防雾表面上粘结一层用表面活性剂或亲水性物质浸渍过的塑性基片，另一种型式是在防雾表面上涂上一层防雾剂。、吸潮防雾系统吸潮防雾系统是由吸潮砂筒、管道及接头组成。如图所示：、干燥气体壁防雾系统(二)加热法防雾、电加热防雾风挡的防雾问题只需考虑在较低的环境温度时，风挡内表面温度能否保持在座舱露点之上。2、双层壁板式热气防雾双层壁板式热气防雾是利用热空气在双层玻璃壁板之间的流动加热玻璃表面而实现防雾的，如图所示：、自由射流空气防雾自由射流空气防雾系统是由气源、减压器、引射器和喷嘴等组成。如图所示为自由射流空气防雾系统示意图：三、风挡除雨(一)风挡雨
11、刷除雨系统风挡雨刷除雨系统是由控制开关、电动机、齿轮减速机构、液压动力源、雨刷组成。(二)风挡液体除雨剂除雨系统液态除雨剂是一种无毒、对玻璃无腐蚀、冰点在-40 左右，能耐低温和高温的化学制剂。液态除雨剂系统的组成如图所示：(三)外壁喷射器流式除雨系统外壁喷射器流式除雨系统是利用系统所提供的高速、高温气体，在风挡的外壁上形成一层防护气壁，将风挡表面遮蔽起来。第五节防冰和排雨系统示例需要防冰和排雨保护的系统：发动机外侧的机翼前缘缝翼；驾驶舱玻璃；皮托管、温度探头和风标迎角探测器（失速风标传感器）；水和厕所排泄；发动机防水。一、机翼防冰系统(一)概述机翼防冰系统的目的是为了防止机翼前缘缝翼结冰。该
12、系统包括供气管道、活门、热点门、控制和指示。当活门打开后，来自气源总管的空气进入热防冰供气管，进入到缝翼的前缘，然后排到机外。(二)机翼防冰活门和过热电门机翼防冰活门让来自气源总管的空气进入防冰管道，在地面工作时，过热电门防止持续的热空气进入管道。(三)机翼防冰供气管供气管是把来自气源总管的热空气输送到缝翼前缘的喷射管中，它位于机翼前缘和缝翼之间。(四)机翼防冰的控制和指使二、风挡加温(一)驾驶舱风挡介绍在1号和2号风挡中，导电层靠近风挡玻璃的外层，以防止表面结冰。在3号、4号和5号风挡中，导电层靠近风挡玻璃内层，主要防止玻璃上结冰和起雾，如图所示：(二)风挡加温系统、风挡加温系统介绍风挡加温
13、系统用于提高驾驶舱玻璃的抗撞击强度，并且防止在玻璃上结冰和起雾。包括窗玻璃中导电层、加热控制组件、控制和指示部件。、风挡加温组件中的变压器输出不同的电压值，根据风挡玻璃中导电层电阻值不同，接线条可提供相应的电压。、风挡热电门、风挡加热控制和指示五、排雨系统(一)风挡雨刷系统、风挡雨刷系统介绍风挡雨刷系统用以保持在下雨和下雪情况下使号风挡清晰。该系统由马达、转换器、雨刷、电阻箱及控制开关组成。、雨刷控制开关雨刷控制开关用于提供雨刷操纵速度和选择以及雨刷收放。(二)防雨液系统、防雨液系统介绍、防雨液的控制第六节机舱设备与设施一、必备设备和设施(一)驾驶舱(二)客舱客舱位于驾驶舱后部与飞机后部的密封
14、隔框之间。(三)货舱货舱一般位于客舱地板之下，用来装运行李、货物。二、应急设备和设施应急设备和设施用于飞机在发生紧急情况时供乘务员救助乘客以及乘客自己救助自己。(一)陆上应急救生设备陆上应急救生设备包括应急撤离滑梯组件、救生绳、急救药箱、迫降斧子、手提式氧气瓶和扩音喇叭等。如图所示：(二)海上应急救生设备海上应急救生设备包括海上救生船组件、救生衣组件和应急救生电台等。三、舱门飞机舱门就功能来分包括出入口舱门和检查舱门。出入口舱门可供人在正常或紧急情况时进出飞机。检查舱门是为检查或维护飞机的特殊部位提供出入门。(一)登机门，是旅客和机组人员出入飞机的主要通道。(二)服务门(三)应急出口舱门(四)
15、货舱门在机身下部的右侧有前后两个货舱门，通过他们分别进入前后货舱。(五)机头舱下舱门，通过它可以进入驾驶舱的下舱。(六)电子设备舱舱门，位于前轮仓之后，机翼之前的机身底部。(七)驾驶舱门，它可提供由客舱进入驾驶舱的入口，也是驾驶舱的紧急出口。第七节氧气系统一、氧气系统型式(一)连续流动系统(二)压力供氧系统(三)手提式氧气设备二、氧气系统附件(一)氧气瓶(二)氧气发生器固态用化学原料是氯酸钠，加温到247时可释放出其本身重量45的气态氧。(三)氧气活门在高压气态氧气系统中，通常有五种形式的活门：灌充活门、单向活门、关断活门、减压活门和释压活门。(四)氧气调节器1、稀释供氧调节器2、连续流动调节器(五)氧气管路及接头1、导管和插头2、氧气系统接头(六)氧气面罩三、气态氧气系统泄漏试验四、氧气系统示例(一)机组氧气系统1、机组氧气系统介绍机组氧气系统由氧气瓶、活门、指示部件、分配管、氧气面罩/调节器组成。2、机组氧气瓶机组氧气瓶贮存着高压气态氧。如右图所示。、机组氧气量指示系统指示系统用来在驾驶舱中指示氧气的压力。(二)旅客氧气系统、旅客氧气系统介绍旅客氧气系统为旅客和服务员提供应急的氧气。、旅客氧气系统地控制和指示
