飞机结冰直接影响飞行安全，是航空领域重点关心的问题。飞机结冰及其防护技术涉及空气动力学、热力学、多相流、机械设计等多个学科，也是关系到飞行安全和适航认证等方面的关键技术。它主要研究飞机结冰气象条件、成冰机理、冰形预测等方面的基本原理和方法，同时还要研究基于热力学、动力学等原理的飞机结冰防护方法和装置。本书以固定翼飞机的结冰预测与防护技术为主要内容，系统地介绍了飞机结冰相关的内容，同时针对旋翼飞行器防除冰问题的相关内容给出了简略的介绍。本书内容紧密结合国内外技术发展的现状，同时也融入了作者近期的研究成果。
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第1章 飞机结冰概述1
1.1大气中云层的类型1
1.1.1层云9
1.1.2积云9
1.2云形成的要素3
1.2.1大气中的水蒸气3
1.2.2大气中水蒸气的分布7
1.2.3大气中水蒸气的相态变化8
1.2.4大气冷却9
1.2.5凝结核14
1.3云的物理性质及其表述方法15
1.3.1云高和云厚15
1.3.2水滴的物态16
1.3.3云层温度16
1.3.4云的含水量和水滴浓度17
1.3.5水滴尺寸17
1.4云的特性变化规律18
1.4.1过冷云特性随高度变化18
1.4.2过冷云特性随季节变化19
1.4.3过冷云特性随地理位置变化19
1.4.4云中液态水含量LWC 20
1.4.5云中液滴尺寸分布MVD 20
1.4.6云层中的其他水滴形态21
1.5过冷水滴和飞机结冰23
1.5.1过冷水滴23
1.5.2飞机结冰的原因24
1.5.3飞机结冰的主要形式24
参考文献25
第2章 飞机表面水滴撞击特性预测方法27
2.1部件表面的结冰区及结冰量27
2.1.1部件表面的水滴撞击特性27
2.1.2水滴溢流区及冰冻结系数32
2.2气流中水滴运动的微分方程33
2.3绕简单几何体流动时的水滴轨迹 40
2.3.1绕正圆柱体流动的水滴运动轨迹40
2.3.2绕旋转椭球体运动的水滴轨迹计算42
2.4机翼翼型的水滴撞击特性计算46
2.4.1水滴轨迹计算 46
2.4.2图解法求水滴撞击特性50
参考文献56
第3章 飞机结冰防护表面的热流分析计算58
3.1结冰表面传热58
3.2对流换热比热流及对流换热系数59
3.2.1圆柱平板法求解表面对流换热系数59
3.2.2边界层积分法求解表面对流换热系数61
3.3表面水蒸发／冰升华散热热流69
3.3.1求解传质系数70
3.3.2求解绝对湿度71
3.4其他热流73
3.4.1边界层摩擦加热比热流73
3.4.2加热收集到的水所需比热流73
3.4.3表面上水冻结时的放热比热流73
3.5结冰表面温度74
3.5.1防冰所需比热流74
3.5.2结冰表面温度74
3.6经典的机翼表面结冰二维数学模型75
3.6.1各项热流的计算76
3.6.2 Messinger模型的求解77
3.7机翼表面结冰冰形模拟79
3.7.1机翼表面结冰增长模拟79
3.7.2计算结果验证 80
参考文献86
第4章 飞机结冰防护方法88
4.1液体结冰防护系统88
4.1.1防冰液需用量 89
4.1.2防冰液的分配方法91
4.2机械结冰防护系统93
4.2.1膨胀管除冰系统94
4.2.2电脉冲除冰系统95
4.3热结冰防护系统97
4.3.1热气防冰系统101
4.3.2电热结冰防护系统103
4.4其他结冰防护技术108
4.4.1超疏水表面涂层结冰防护技术109
4.4.2微波结冰防护技术109
4.4.3超声波结冰防护技术110
4.5典型飞机结冰防护系统实例111
4.5.1美国波音737飞机的防冰系统111
4.5.2美国波音707飞机的防冰系统114
4.5.3空客A330飞机的防冰系统119
参考文献121
第5章 热气防冰系统设计与性能分析123
5.1热气防冰系统结构参数123
5.1.1笛形管结构参数124
5.1.2防冰腔结构参数125
5.2笛形管设计方法126
5.2.1笛形管设计流程126
5.2.2笛形管内空气流动参数计算127
5.3防冰腔的结构参数研究134
5.3.1几何模型134
5.3.2笛形管中心坐标（x,y）对表面温度分布的影响136
5.3.3射流孔角度日对表面温度分布的影响136
5.4热气防冰系统性能分析137
5.4.1外部热问题计算137
5.4.2内部热问题计算137
5.4.3耦合计算表面温度138
5.4.4蒙皮表面温度计算举例140
参考文献142
第6章 结冰防护系统试验144
6.1试验目的及内容144
6.2试验方法144
6.2.1地面试验145
6.2.2高空飞行试验148
6.3主要参数测量方法152
6.3.1表面温度测量152
6.3.2液态水含量(LWC)测量154
6.3.3水滴直径(MVD)测量158
6.4结冰探测器159
参考文献161
第7章 飞机结冰适航验证方法163
7.1概述163
7.2世界各国的适航条例164
7.3飞机防／除冰适航性技术要求165
7.4飞机结冰适航审定程序167
7.5典型需防冰部件的结冰合格审定过程169
7.5.1机翼、垂直水平安定面的典型飞行中结冰审定过程179
7.5.2发动机进气系统的典型飞行中结冰审定过程182
7.5.3风挡的典型飞行中结冰审定过程183
7.5.4大气数据系统探头和传感器的典型飞行中结冰审定过程183
7.5.5天线、油箱、整流罩立管、撑架和其他突出物典型飞行中结冰审定过程184
7.6典型需结冰防护部件的结冰合格审定的符合性方法184
参考文献185
附录187
京公网安备 11010102004214号