直升机旋翼桨叶结冰后的性能研究

李江琦 冯世国

摘  要：直升机旋翼作为操纵和升力面在飞机运行过程中发挥重要作用，外界环境很容易导致结冰是直升机旋翼桨叶会结冰，此时会导致飞机原有的翼型被改变，旋翼使用的各种特性被破坏，直接导致直升机运行中的震动状态加剧。

关键词：直升机;旋翼桨叶;结冰;性能研究

直升机在研发使用过程中关注具体使用问题，关于直升机结冰国内外都比较重视，为了保证直升机能够充分发挥作用，必须在直升机设计制造过程中考虑各种因素，结合直升机使用的特殊环境，避免在直升机飞行过程中出现结冰。直升机飞行中旋翼桨叶结冰达到一定的厚度就会对直升机的性能产生一定的影响，长时间的影响下会直接引发重大事故，在此方面国内外都有一定的经验教训。

一、结冰后升力特性

在具体研究中根据需要记录两种速度下的，控制温度和含水量详细记录各种组合下产生的剖面升力特性，以此来验证本次制作模型的准确性，并且再具体分析中详细了解桨叶结冰的影响。从具体提数据分析可知，不结冰时站位桨叶模型的小速度为0.182，此时计算诱导速度会存在一定的差异，进而后续实验操作和实际数据计算存在一定的偏差，在其他条件下桨叶的升力特性比较稳定，特性分析数据与其试验实验数据趋于一致，由此总结可知，是在保证正确性基础上实现气动模型计算的。

翼型的升阻条件会受到桨叶状态的影响，控制好固定的拉力系数在桨叶结冰时，让桨叶尽可能的满足配平条件，结冰后的升力特性会有一定的变化，随着结冰状态的不同其变化随着方位角变化差异并不明显。分析具体原因可知：在直升机质量相同的条件下，升力系数需要在运行中或得补偿，通过总距的大小调整进行调节，除此之外还需要考虑对直升机功率的影响，在具体理论分析时了解到此时影响比较大。后续具体计算可知飞机运行的时间越长只考虑温度调价变化，此时对桨叶使用影响最大，桨叶迎角较大结冰后影响升阻，此时控制其温度条件会导致水减少。

二、空气动力作用对结冰厚度影响分析

直升机旋翼桨叶结冰后手空气动力作用，其具体表现为：桨叶前缘会受到空气动力的相对流冲击，此时受阻过程中会实现一定的能量转换，浆液运行过程中有能量转换的热能过多直接导致表面温度增加，此时考虑桨叶的半径因素，将夜半径越大其自身的迎角就会越大，马赫数在翼型处的影响逐渐增加。在具体实验中了解到控制大气环境在零下3摄氏度时，桨叶的根部温度到尖部温度的范围在零下4摄氏度到16摄氏度甚至以上。了解结冰厚度可以直观分析其严重程度，除此之外通过此种分析可以了解飞机基本性能。在本次研究中控制飞机小速度，通过数据分析可知控制液态水含量的基础上，外界环境与结冰厚度之间的变化是相反的，也就是说外界温度越高桨叶结冰严重程度越轻，除此之外还可以观察到桨叶半径上的一种结冰厚度变化的特殊现象，在观察后了解将夜半径角度上观察到结冰厚度是逐渐减小的。随着环境温度的变化会处于高温环境，此时温度大约在零下9摄氏度左右了解到桨叶上尖部并没有出现结冰现象，半径扩大马赫数增加此时会增加能量与热量的相互转换。

三、不同站位结冰类型变化

经本次试验结果表明：直升机旋翼桨叶结冰主要有两种类型变化，主要是楔型和槽型。外界环境温度较低时桨叶会形成楔形冰，此种状态条件下水蒸气会发生凝华反应，导致直升机旋翼桨叶表面出现结冰现象，而且出现楔形冰在飞机桨叶外部会呈现出乳白色，并且观察抚摸可知是比较粗糙的。相对来说直升机旋翼桨叶出现槽型冰的概率是比较大的，此时在直升机旋翼桨叶表面会有比较透明的冰层，形成此种冰型主要是在飞机运行中空气中存在较大的水滴，受到凝结作用直接结冰，直升机旋翼桨叶出现槽型冰对其翼型有一定影响导致整个气动外形被改变，此时受阻特性被影响，桨叶不能充分发挥作用直接影响旋翼的作用。直升机旋翼桨叶在一周旋转过程中，飞机桨叶的不同站位的温度变化会比较明显，此时直升机旋翼桨叶半径迎角和马赫数变化也比较大，在研究分析中，通过绘图分析了解在控制飞机飞行速度条件下，在结冰系数相同时外界环境降低后会有楔形冰在直升机旋翼桨叶的根部逐渐形成，在温度变化过程中楔形冰在直升机旋翼桨叶上逐渐蔓延从根部逐渐扩展到尖部。在直升机旋翼桨叶液态水含量分析图中可以看到，随着液态水含量的变化直升机旋翼桨叶结冰的类型会改变，而且控制飞机的飞行速度，保证直升机旋翼桨叶结冰系数一直，调节液态水含量槽型冰结冰状态会有一定的变化，先出现在尖部然后随着影响的增加向根部蔓延。

總结

由以上论述可知，由以上论述可知，分析直升机旋翼桨叶结冰实际情况，本篇文章详细对直升机旋翼桨叶结冰后的性能进行分析，通过分析对直升机旋翼桨叶结冰有更深刻的认识，补充相应的理论知识。

参考文献

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