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  2020年11月20日,中央电视台播出了一段令人心潮澎湃的视频——轻盈的直-20通用直升机在皑皑白雪的青藏高原上空自由飞翔。

  国产直升机轻松上高原,第一当然是新型国产发动机给力,但另一个重点点则是,直升机、稀奇是直升机旋翼要具备防冰除冰的能力。

  就为了这个,刚刚荣获航空航天月桂奖的直-20总师邓景辉,和他的同事们在雪域高原举行了艰辛的研究和试验,最终取得了国产直升机防冰除冰系统零的突破。

  许多人不知道的是,“天下直升机防冰除冰手艺俱乐部”的成员,比“氢弹俱乐部”和“核潜艇俱乐部”数目还要少,加上中国,这才只有四个国家能做到(其他三个国家分别是美国、俄罗斯和法国)。

  那么,直升机旋翼防冰除冰事实有哪些怪异的手艺呢?为什么云云“高峻上”?  

  直-20攻克防冰除冰手艺难题,飞翔在雪域高原上空。

   旋翼为啥会结冰?结冰有多大危害?
  直升机在结冰气象条件下航行时,大气中的过冷水滴会迅速群集在高速旋转的旋翼桨叶前缘并凝结成冰,旋翼桨叶结冰会带来一些严重影响,好比:
  ①改变旋翼桨叶的气动形状,从而降低直升机的航行性能,严重时导致飞机失控失速,甚至坠毁。

  ②改变旋翼桨叶的质量漫衍,影响旋翼的动力学特征,导致旋翼振动增大,从而使直升机失去控制。

  ③有些冰块,会从高速旋转的旋翼桨叶上脱落,损坏直升机上的其他部件,影响直升机的航行平安。直升机旋翼结冰引起的航行事故时有发生。1980年,一架刚引进的“超黄蜂”直升机在腾飞半小时后,因旋翼结冰而在山东境内坠毁。

   直升机事实咋防冰除冰?直-20防冰除冰靠的是“电热”
  直升机防冰除冰手艺的目的之一,是接纳措施使得过冷水滴不能在旋翼桨叶上凝结成冰,这叫防冰。之二是除冰措施,在除冰过程中允许结一定厚度的冰,然后除冰。

  飞机防冰除冰手艺种类许多,但旋翼防冰除冰与飞机机翼、机体面、进气道和气动舵面等其他部位相比,有其特殊性,由于旋翼是一个具有大外面积的转动部件,同时向旋翼输电有手艺难题。因此能应用在旋翼上的防冰除冰手艺从现在来看主要包罗电热防冰除冰手艺,气热防冰手艺,气动带除冰手艺和液体防冰手艺。

  直升机防冰除冰里,最常用的手艺是——电热防冰除冰。该手艺的原理是将电能转变为热能,加热部件的待防护外面,使其不结冰。电热防冰系统一样平常由电源、选择开关、过热保护装置,及电加热元件等组成。选择开关有“手动”、“自动”等位置,当位于“自动”位置时,飞机结冰传感器感受结冰电讯号,自动接通或断开系统电源。过热保护装置(包罗温度传感头和继电器)用来防止部件外面蒙皮过热而变形。电加热元件将电能转变为热能,对部件外面加热、除冰。

  电防冰的加热方式有延续加热和中断加热两种。一样平常的牢固翼飞机接纳延续加热方式,而直升机旋翼则差别,由于它允许外面有少量结冰,同时旋翼是转动部件,在旋转时动员气流,自己就有冷却效应,因此对旋翼加热,耗电功率比给牢固翼飞机部件加热大得多。为了节电,对直升机旋翼一样平常接纳周期加热的方式。

  以美国“黑鹰”直升机为例,它在四片主桨叶上设置了4个电加热区,通过在桨叶上敷设电阻丝来举行加热,这些电阻丝编制成加热垫,装在主旋翼和尾桨外面下方,-------------------------

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  “黑鹰”的电加热系统,有半自动、自动等模式,航行员可以凭据环境举行选择,在更易结冰的区域航行,就选择加热时间更长,间隔时间更短的模式,这样就可以更有用防止结冰。

  
  黑鹰直升机,是直升机防冰除冰手艺发展史上的一个里程碑,是该工程手艺领域的卓越典型,图为UH-60A
  在早期原型机上,电阻丝加热区主要笼罩更靠近桨叶叶尖的区域,由于这里结冰可能更大,影响也更大,四片桨叶需在航行中同时加热。

  经由西科斯基公司在阿拉斯加举行的结冰试验发现,靠近桨叶叶根的地方,因没有加热区形成了较厚的冰层结晶。同时四片桨叶同时加热,耗电25千瓦。

  在量产机上,“黑鹰”做了调整,增加了桨叶展向和弦向的加热区面积,加热区笼罩靠近叶尖和叶根的桨叶中部区域。同时桨叶加热改为相对两片桨叶循环加热,即每个加热周期有两片桨叶在同时加热,这使得耗电降为17.5千瓦。

  此外另有气动带除冰、液体防冰等手艺。气动带除冰,又叫“膨胀管除冰手艺”。它的原理是行使飞机部件前缘外面上膨胀管的膨胀作用,使其外外面冰层破碎而脱落的机械除冰手艺。

  用于旋翼、尾桨前缘的膨胀管通常有展向、弦向两种形式。周期地使膨胀管充气而膨胀,卸压而缩短,从而使冰层破碎,脱离外面,然后被气流吹去。液体防冰就是向部件防护外面喷射防冻液,与撞击在蒙皮外面上的过冷水滴夹杂,使液体凝固点低于蒙皮外面温度而不结冰。

  通常接纳延续喷射防冻液的防护方式,有时也用周期性喷液的方式。直升机旋翼所接纳的液体防冰手艺与牢固翼飞机相比显得与众差别,它是在旋翼根部设置防冰液喷孔,然后行使直升机旋翼旋转发生的离心力将防冰液甩到桨叶、旋翼前缘外面。

  
   AH-56A直升机旋翼结冰,旋翼结冰对于直升机来说具有很大的危险性
  值得一提的是,液体防冰是我国早期直升机最常用的防冰除冰手艺,主要是用液体酒精作为防冻液防止旋翼桨叶结冰,那时我军装备的米-4和米-5直升机都接纳了这个手艺。

  但它有一定瑕玷,好比防冰时间短,仅为30~40分钟;对于已经结冰的旋翼没有除冰功效;酒精挥发威力有限,在环境温度稀奇低时起不到防冰效果等。

  从当前情况看,气动带除冰和液体防冰手艺始于20世纪三、四十年代,属于最早期的防冰除冰手艺,但因膨胀管充气时对飞机气动性能影响较大,现在已很少使用。而最晚兴起的电热防冰手艺,已成为现代直升机旋翼防冰除冰手艺发展的主流。直-20新型通用直升机,接纳的应该就是电热防冰除冰手艺。

   我国攻克直升机防冰除冰“难题”
  实际上我国在直-20上攻克防冰除冰难题,早有“迹象”和手艺准备。

  早在2014年,航空工业航空仪表有限责任公司(武仪)就与中航工业直升机研究所联手协作,攻克了直升机旋翼防冰除冰手艺难关,完成某型直升机地面旋翼冰雾喷洒试验验证。
  2017年,邓景辉在接受采访时透露直-20接纳的是电热防冰除冰的手艺门路来解决直升机的除冰难题,他示意:旋翼除冰手艺的关键是通过对复合材料内埋加热组件的热功率密度举行精准控制,若是温度高了可能烧坏桨叶,温度低了又无法除冰,可能导致灾难性的结果。   此外,加热组件埋在桨叶中,如何在桨叶高速旋转下保证组件的寿命和可靠性,涉及的手艺问题非常复杂,因此也成为了美国和法国的不传之秘。然则我国手艺人员经由努力,最终攻克了这项先进的旋翼除冰手艺。   .微.信.公.众.号.“.兵.工.科.技.” Allbet声明:该文看法仅代表作者自己,与www.allbetgame.us无关。转载请注明:allbetgaming(allbet6.com):掌握这项关键技术的,全世界算上中国只有4个
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