飞机结冰与防冰技术

飞机在结冰气象条件下飞行时，会在其表面产生结冰现象。飞机结冰会严重威胁飞机的飞行安全。飞机结冰与防冰技术涉及流体力学、热力学、多相流等多学科，《工业和信息化部"十二五"规划教材:飞机结冰与防冰技术》立足飞机防（除）冰技术的近期新进展，系统介绍飞机结冰现象、防（除）冰方法及相关的基础理论和数值模拟方法。内容包括：飞机结冰现象及机理、飞机防（除）冰方法、水滴撞击特性、飞机结冰过程分析、热气防冰系统设计及热力分析、直升机结冰与防冰、飞机结冰探测、飞机结冰与防（除）冰试验，以及飞机透明表面防冰、防雾等。

第1章飞机结冰现象及机理
1.1飞机结冰现象
1.1.1基本概念
1.1.2结冰种类
1.1.3结冰部位
1.1.4结冰强度
1.2飞机结冰气象条件
1.2.1云的种类状态
1.2.2云中的过冷水滴
1.2.3水滴粒径分布
1.3影响飞机结冰的物理因素
1.3.1水滴直径
1.3.2液态水含量
1.3.3空气温度
1.3.4飞行高度
1.3.5云层的水平距离
1.3.6地形因素
1.3.7季节因素
1.3.8与飞机有关的因素
1.4飞机结冰设计规范
1.4.1结冰气象参数统计数据
1.4.2传统结冰气象设计标准
1.4.3新增结冰气象设计标准
1.5结冰对飞机性能的影响
1.5.1升力面结冰
1.5.2发动机结冰
1.5.3其他部位结冰
参考文献
第2章飞机防（除）冰方法
2.1热防冰系统
2.1.1概述
2.1.2热气防冰系统
2.1.3电热防（除）冰系统
2.2液体防冰系统
2.2.1液体防冰原理
2.2.2防冰液的选择
2.2.3防冰液的分配方法
2.3机械除冰系统
2.3.1膨胀管除冰
2.3.2电脉冲除冰系统
2.4防（除）冰新方法
2.4.1记忆合金除冰
2.4.2疏水材料防冰
2.5典型飞机的防（除）冰系统
2.5.1波音787飞机的防冰系统
2.5.2ARJ21飞机的防冰系统
参考文献
第3章水滴撞击特性
3.1基本概念
3.1.1水滴撞击极限
3.1.2总收集系数
3.1.3局部水收集系数
3.1.4水滴遮蔽区
3.1.5水滴撞击特性计算方法
3.2空气流场计算
3.2.1质量守恒方程
3.2.2动量守恒方程
3.2.3能量守恒方程
3.3拉格朗日法计算水滴撞击特性
3.3.1水滴运动轨迹方程
3.3.2运动方程的数值求解
3.3.3拉格朗日法计算局部水收集系数
3.4欧拉法计算水滴撞击特性
3.4.1概念引入
3.4.2欧拉法计算模型
3.4.3数值求解及实现方法
3.4.4欧拉法计算局部水收集系数
3.5水滴撞击特性影响参数
3.5.1飞行速度的影响
3.5.2水滴直径结果分析
3.5.3几何形状的影响
3.6过冷大水滴撞击特性
3.6.1过冷大水滴动力学现象
3.6.2过冷大水滴运动模型
参考文献
第4章飞机结冰过程分析
4.1基本概念
4.1.1结冰过程数值分析步骤
4.1.2结冰热力学分析
4.2空气流场与水滴撞击特性计算
4.3结冰热力学分析
4.3.1控制容积的质量守恒
4.3.2控制容积的能量守恒
4.3.3结冰系数f的求解
4.3.4冰形计算
4.4结冰过程对流换热系数的计算
4.4.1表面粗糙度的计算
4.4.2粗糙壁面附面层积分法
4.4.3CFD方法
4.5飞机结冰过程影响因素分析
4.5.1环境温度对结冰的影响
4.5.2平均容积直径（MVD）对结冰的影响
4.5.3结冰时间的影响
4.5.4液态水含量（LWC）对结冰的影响
4.6现行结冰计算软件介绍
4.6.1LEWlCE
4.6.2FENSAP—ICE
参考文献
第5章热气防冰系统设计及热力分析
5.1防冰系统设计严酷状态点及防护区域的确定
5.1.1严酷状态点的确定
5.1.2防护区域的确定
5.2防冰热载荷
5.2.1防冰热载荷计算
5.2.2溢流水
5.3防冰表面传热系数计算
5.3.1附面层的概念
5.3.2对流换热系数求解方法
5.4供气管路的计算
5.4.1供气管路的温降计算
5.4.2供气管路的压降计算
5.4.3笛形管热气喷口流量及喷口压力损失计算
5.5防冰腔结构设计及热效率计算
5.5.1防冰腔结构设计
5.5.2防冰腔内热气流动与换热模拟
5.6热气防冰腔内外耦合传热计算
5.7典型参数对表面温度的影响
5.7.1表面温度和溢流水结果总体分析
5.7.2水滴直径的影响
5.7.3液态水含量的影响
5.7.4环境温度的影响
5.7.5攻角的影响
参考文献
第6章直升机结冰与防冰
6.1直升机结冰
6.1.1直升机结冰的危害
6.1.2直升机结冰的特点
6.2直升机防（除）冰系统
6.2.1液体防冰系统
6.2.2电热除冰系统
6.3直升机电热除冰系统设计
6.3.1设计状态的确定
6.3.2除冰防护区的确定
6.3.3加热片的分区方式
6.3.4加热功率及除冰控制规律设计
6.3.5黑鹰直升机除冰系统
参考文献
……
第7章飞机结冰探测
第8章飞机结冰与防（除）冰试验
第9章飞机透明表面防冰、防雾
附录A流体外掠平板对流换热附面层积分方程求解
附录B刘易斯冰风洞
附录C饱和水蒸气、干空气物性及常用材料物性参数表