飞机风挡的电加热防冰性能数值分析

当飞机在具备过冷水液滴的气象环境下飞行时,容易在飞机的多种迎风面上形成结冰现象,若在飞机前风挡存在冰层,则会影响驾驶员视野,最终威胁飞机安全。因而,对飞机风挡进行相关的加热防冰设计是目前飞机防冰系统设计的关键之一。本研究主要采用数值仿真分析的方法,研究结冰气象温度分别为-20℃和-5℃的飞机风挡电加热防冰效果,讨论结冰环境中的过冷水滴参数对防冰优劣性的影响。在数值仿真分析中采用的电加热功率为5000W/m2,该功率数值完全处于相关资料中的推荐范围(4650~6975W/m2)。相关研究结论显示:当飞机风挡防冰热载荷为5000W/m2时,随着环境温度的降低、液滴直径的增加、液滴水含量的增加以及飞机飞行速度的提高,均可以降低飞机前风挡玻璃内外温度。但是随着环境温度的大幅度降低(从-5℃降低至-20℃),过冷水液滴直径的增加、水含量的增加以及飞机飞行速度的提高导致飞机前风挡外玻璃内外侧温度的降低并不显著,即:环境温度急剧降低后,过冷水液滴直径、液滴水含量以及飞机飞行速度等其他因素导致飞机风挡玻璃表面降温幅度不大,而环境温度变化造成的影响极大。