發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料導(dǎo)向葉片防冰性能研究.pdf

1、飛機(jī)在負(fù)溫云層中飛行時(shí),云層中的過冷水滴撞擊到其迎風(fēng)表面后會(huì)凍結(jié)而發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象。飛機(jī)結(jié)冰會(huì)破壞飛機(jī)迎風(fēng)面的氣動(dòng)外形和影響外置傳感器的正常工作,是導(dǎo)致飛行事故的主要原因之一。為提高飛機(jī)飛行的安全性,需要采取防護(hù)措施以應(yīng)對(duì)飛機(jī)結(jié)冰,因此飛機(jī)的結(jié)冰機(jī)理和防/除冰方法得到了廣泛研究。復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、重量輕等特點(diǎn),在現(xiàn)代飛機(jī)上得到了廣泛應(yīng)用,由于復(fù)合材料和金屬材料的物性有較大差異,因此對(duì)復(fù)合材料部件的防/除冰性能進(jìn)行研究勢(shì)在必行。本文采用數(shù)

2、值模擬和冰風(fēng)洞試驗(yàn)的方法對(duì)某型復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向葉片的防冰性能進(jìn)行了研究。
　　本文工作主要有以下幾個(gè)方面:
　　1)概述了飛機(jī)結(jié)冰的原因、危害和防護(hù)方法,介紹了飛機(jī)結(jié)冰、防/除冰研究的方法和現(xiàn)狀,分析了復(fù)合材料在飛機(jī)上的應(yīng)用及對(duì)復(fù)合材料部件進(jìn)行防/除冰性能研究的必要性。
　　2)采用蒸發(fā)循環(huán)制冷機(jī)組和冷卻渦輪組聯(lián)合制冷獲得冷卻空氣,由氣/液二流體噴嘴獲得小尺寸霧化水滴,建立了研究用小型直流冰風(fēng)洞系統(tǒng);討論了冰風(fēng)洞模擬

3、的結(jié)冰氣象條件中各參數(shù)的測(cè)量方法,結(jié)合數(shù)值模擬對(duì)冰風(fēng)洞的水滴撞擊和結(jié)冰進(jìn)行了運(yùn)行調(diào)試。
　　3)設(shè)計(jì)制作了復(fù)合材料導(dǎo)向葉片的電加熱防冰結(jié)構(gòu),在小型冰風(fēng)洞中進(jìn)行了單區(qū)加熱狀態(tài)下的防冰試驗(yàn),根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析了不同來流風(fēng)速、結(jié)冰氣象條件、防冰方式對(duì)電加熱防冰結(jié)構(gòu)的防冰性能影響;在相同來流速度和結(jié)冰氣象條件下,對(duì)單區(qū)加熱和雙區(qū)加熱兩種加熱方式進(jìn)行了防冰試驗(yàn),分析了對(duì)復(fù)合材料而言兩種電加熱方式的優(yōu)缺點(diǎn);數(shù)值模擬了冰風(fēng)洞試驗(yàn)工況下導(dǎo)向葉片的防

4、冰性能,將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析,驗(yàn)證了數(shù)值模擬方法的可行性,為設(shè)計(jì)真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工況下導(dǎo)向葉片的電熱防冰結(jié)構(gòu)打下了基礎(chǔ)。
　　4)采用數(shù)值模擬方法對(duì)原發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向葉片熱氣防冰結(jié)構(gòu)內(nèi)流動(dòng)與換熱以及外部水滴撞擊特性進(jìn)行了分析;在此基礎(chǔ)上對(duì)導(dǎo)向葉片熱氣防冰結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn),采用前緣沖擊射流結(jié)合微小防冰通道的換熱結(jié)構(gòu)提高結(jié)冰區(qū)的防冰性能,改變防冰排氣孔形式以增強(qiáng)排氣形成的氣膜對(duì)溢流水膜和外部過冷水滴的吹襲;對(duì)改進(jìn)前后的熱氣防冰結(jié)構(gòu)的防