結(jié)冰條件氣象參數(shù)和結(jié)冰探測(cè)器|結(jié)冰傳感器

歐美航空發(fā)達(dá)國(guó)家收集了大量的氣象資料并形成完善的結(jié)冰氣象條件標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范了防冰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及驗(yàn)證方法，建立了大型地面試驗(yàn)設(shè)施,試驗(yàn)方法和技術(shù)日益成熟。國(guó)內(nèi)在防除冰領(lǐng)域的研究起步較晚,基礎(chǔ)設(shè)施薄弱,近年來(lái)逐步開(kāi)展結(jié)冰機(jī)理、結(jié)冰仿真計(jì)算、結(jié)冰探測(cè)、防除冰控制及試驗(yàn)驗(yàn)證等相關(guān)技術(shù)研究，但總體水平與國(guó)外有較大差距。

飛機(jī)防冰系統(tǒng)的研制需以相關(guān)結(jié)冰氣象標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù),并通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證-9。作為設(shè)計(jì)和地面模擬試驗(yàn)的依據(jù),氣象條件的確定尤為關(guān)鍵,對(duì)氣象條件的模擬和測(cè)量方法進(jìn)行研究非常必要。
1結(jié)冰氣象標(biāo)準(zhǔn)
1.1 國(guó)外的結(jié)冰氣象標(biāo)準(zhǔn)
飛機(jī)在1600-7000m的云區(qū)飛行時(shí)，其迎風(fēng)面上結(jié)冰主要是因?yàn)樵茖又写嬖谶^(guò)冷水滴,這些過(guò)冷水滴與飛機(jī)相撞而形成冰。這種有過(guò)冷水滴存在的低溫環(huán)境即為結(jié)冰云環(huán)境。結(jié)冰云環(huán)境的氣象參數(shù)范圍已列入美國(guó)聯(lián)邦航空局(FAA)民航條例FAR25附錄C中，該附錄給出了不同高度云層的積云溫度、液態(tài)水含量和云霧粒子直徑的包線,確定了這些參數(shù)在自然界中可能出現(xiàn)的*大范圍。
美國(guó)國(guó)家航空咨詢委員會(huì)(NACA)給出的結(jié)冰氣象參數(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下:
(1)絕大多數(shù)結(jié)冰的液態(tài)水含量小于1g/m';
(2) 95%以.上結(jié)冰的云霧粒子平均有效直徑小于30μm;
(3) 96%以上結(jié)冰的氣溫高于-25C;
(4) 99%以上結(jié)冰發(fā)生在云層的水平長(zhǎng)度小于281km。
英國(guó)、前蘇聯(lián)等也分別規(guī)定了本國(guó)的結(jié)冰氣象條件。這些根據(jù)氣象統(tǒng)計(jì)資料確定的結(jié)冰云特征為現(xiàn)代飛機(jī)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證試驗(yàn)提供了重要參考。

除此之外,過(guò)冷大水滴(Supercooled Large Droplets , SLD)對(duì)于飛機(jī)結(jié)冰的危害也逐步引起廣泛重視,近10余年來(lái),超過(guò)FAR25附錄C的SLD飛機(jī)結(jié)冰研究不斷開(kāi)展;美國(guó)聯(lián)邦航空局在1997年將SLD研究列入其工作計(jì)劃中,重點(diǎn)研究在SLD條件下的結(jié)冰狀況及結(jié)冰過(guò)程,并針對(duì)SLD對(duì)FAR25附錄C的結(jié)冰包線進(jìn)行了修訂即。因此,過(guò)冷大水滴的模擬也應(yīng)作為氣象條件研究的重要內(nèi)容。
1.2 中國(guó)的結(jié)冰氣候環(huán)境及標(biāo)準(zhǔn)
中國(guó)幅員遼闊,氣候復(fù)雜多樣,陸上邊界大多處于北緯40°以上的高緯地帶和海拔3000m以上高寒地帶，氣候較為濕潤(rùn),零度以下的結(jié)冰氣候廣泛存在。冬季國(guó)內(nèi)有2/3以上地區(qū)平均氣溫在0C以下,東北、西北、內(nèi)蒙和青藏高原的大部分地區(qū)在-10C以下,其中大興安嶺藏北高原等甚至在-20C
以下。長(zhǎng)江中下游地區(qū)、東南部海岸和海洋地區(qū)、山陵地區(qū)等都有結(jié)冰的濕度條件，特別是青藏高原地區(qū)由于海拔高,形成了較大范圍的高原山地氣候類型，每年10月到次年3月為結(jié)冰多發(fā)期。據(jù)統(tǒng)計(jì),中國(guó)中東部地區(qū)年平均結(jié)冰概率為10%~35%,南中國(guó)海部分地區(qū)年平均結(jié)冰概率高達(dá)50%。
中國(guó)民航條例(CCAR) 基本參照美國(guó)聯(lián)邦航空條例FAR,給出了商用運(yùn)輸機(jī)的防除冰要求，在CCAR25附錄C中明確規(guī)定了連續(xù)和間斷*大結(jié)冰條件網(wǎng),對(duì)于飛機(jī)風(fēng)檔防冰、結(jié)冰探測(cè)器等均有專門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范"1;有關(guān)的國(guó)軍標(biāo)目前正在制定中。在空速管、攻角傳感器及大氣總溫傳感器的國(guó)軍標(biāo)等規(guī)范中也有專門(mén)條款規(guī)定了防除冰要求。