热气防冰系统热载荷及引气流量制度分析

飞机机翼热气防冰系统设计主要包括防冰热载荷计算、笛形管设计、防冰腔设计和防冰系统验证。以某客机机翼为例,在机翼防冰热载荷计算的基础上,分析热载荷及溢流水蒸发率结果,获得防冰引气量需求,进一步提出防冰系统随高度变化的引气流量制度,确定防冰系统严酷状态设计点。采用欧拉-欧拉两相流方法计算水滴运动和表面水滴撞击特性,建立考虑溢流水流动相变的机翼表面的能量平衡方程,计算分析机翼表面的防冰热载荷和溢流水的蒸发率。分析结果表明:同一飞行与结冰气象条件下,在防冰表面温度2~15℃范围,热载荷随着表面温度近似以线性增加;为满足防冰要求,高度较低时的状态对应的表面温度设计值较大;引气流量制度随高度变化分为3个阶段:高度小于5594.9 m时,单边流量为0.91 kg/s;高度大于6705.0 m时,单边流量为0.59 kg/s;中间高度对应流量采取两者线性插值方式。研究结果为热气防冰系统的笛行管设计及校核提供支撑。