飞机是人类最伟大的发明之一,它让我们能够在空中自由翱翔,跨越千山万水。飞机在高空飞行时也会面临很多挑战,其中之一就是结冰。
结冰是指在低温和高湿度的条件下,飞机表面或内部的水汽凝结成冰晶或霜的现象。结冰会影响飞机的气动性能、控制性能、重量和平衡,甚至会造成发动机停车、仪表失灵、通讯中断等严重后果。,飞机必须配备有效的防冰和除冰系统,以保证飞行安全和舒适。飞机的除冰系统有多牛?它们是如何在万米高空抵御寒冷的呢?
根据防冰和除冰的原理和方法,飞机除冰系统可以分为以下几类:
热防护系统:利用热能来加热飞机表面或内部,使其温度高于0℃,从而防止或消除结冰。热能的来源可以是发动机引气、电加热或化学反应等。
物理防护系统:利用物理手段来改变飞机表面或内部的物理性质,使其不易结冰或易于除冰。物理手段可以是涂层、添加剂、膨胀管、电脉冲等。
机械防护系统:利用机械力来打碎或剥离飞机表面或内部的冰层。机械力可以是气动力、离心力、振动力等。
不同类型的飞机除冰系统适用于不同部位和不同条件的防冰和除冰。一般来说,以下是常见的飞机除冰系统的应用:
发动机进气道:发动机进气道是飞机最容易结冰的部位之一,因为它直接暴露在低温和高湿度的气流中,并且有时还会吸入雨水、雪花或云滴等。如果进气道结冰过多,会影响发动机的吸气效率和稳定性,甚至会导致发动机停车。发动机进气道通常采用热防护系统,即利用发动机压气机引出的高温高压空气来加热进气道壁面,使其保持在一定温度以上,从而防止结冰。
风挡玻璃:风挡玻璃是驾驶员观察外界情况的重要窗口,如果风挡玻璃结冰或起雾,会严重影响驾驶员的视线和判断,危及飞行安全。风挡玻璃通常采用电加热的方式来防冰除冰,即在风挡玻璃内部安装电阻丝或电热膜,通过电流加热来提高风挡玻璃的温度,使其不易结冰或起雾。
机翼:机翼是飞机产生升力的主要部件,如果机翼表面结冰,会改变机翼的气动外形和升阻特性,降低飞机的飞行性能和操纵性。机翼通常采用两种方式来防冰除冰,一种是利用发动机引气来加热机翼前缘,一种是利用膨胀管或电脉冲来周期性地撑开或打碎机翼表面的冰层。
全静压探头:全静压探头是测量飞机的空速、高度和攻角等参数的重要仪表,如果全静压探头结冰,会导致仪表显示错误或失灵,误导驾驶员的操作。全静压探头通常采用电加热或发动机引气来加热探头表面,使其不易结冰。
随着科技的进步和飞行需求的增长,飞机除冰系统也在不断地发展和创新。以下是一些新型的飞机除冰系统的例子:
超声波除冰系统:利用超声波发生器产生高频振动,通过传导或辐射的方式传递到飞机表面,使其产生微小的裂纹和应力波,从而打碎或剥离冰层。这种方法具有节能、无污染、无损伤、无噪音等优点。
纳米涂层防冰系统:利用纳米技术制备具有超疏水或超亲水性质的涂层,在飞机表面形成一层微观结构,使其与水分子之间的接触角增大或减小,从而降低水分子在表面上的附着力和凝结能力。这种方法具有耐久、轻量、低成本等优点。
激光除冰系统:利用激光束对飞机表面进行扫描或点照,使其局部温度升高,从而融化或汽化冰层。这种方法具有快速、精确、远程等优点。
飞机除冰系统是保障飞行安全和舒适的重要技术之一,它也是航空科技发展的一个缩影。随着人类对空中交通的需求越来越多样化和复杂化,飞机除冰系统也将面临更多的挑战和机遇。未来的飞机除冰系统可能会更加智能、环保、高效和经济,为我们带来更加美好的飞行体验。