大数跨境

冰墩墩“萌”,“冰墩墩”也能安全飞行!

冰墩墩“萌”,“冰墩墩”也能安全飞行! 大飞机
2022-02-10
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看到这个可爱的小家伙了吗?

作为冬奥“顶流”

TA用“萌”紧密联系着各国友谊

与奥运健儿们

在“冰里”展现大国风范


结冰试验

作为飞机型号适航取证过程中

重要试验之一

让冰与大飞机也有着不解之缘



不结冰的天气能做结冰试验吗?

怎样才能“冻出来”完美的试验冰型?

有多少种形状的“冰哥哥”翱翔蓝天?


一起来看看




结冰试验

那些事







雄鹰翱翔也要做好保暖




什么是结冰试验?


结冰试验 是对处于寒区或高空环境中的被试物,研究其受结冰条件影响(裸露仪表的性能、气动特性、推进效率)情况的环境试验,是飞机型号适航取证过程中的重要试验之一。




在高空飞行时,飞机常常会遇到结冰的情况,这种结冰通常发生在飞机的迎风部位,如风挡、机尾翼前缘、发动机进气道、空速管等部位。飞机结冰不局限于冬天,也不局限于雨、雪、雾等恶劣天气,只要飞机飞到一定高度,周围空气相对湿度足够大,温度足够低,飞机表面就有可能结冰。结冰对发动机的正常工作危害极大,发动机进气系统结冰会改变气流通道的形状,减少发动机进气面积,甚至使气流分离,引起压气机不稳定工作;在发动机和飞机振动的作用下,结冰层可能会脱落进入压气机而损伤发动机零部件,造成机械事故;压气机转子叶片结冰会改变叶形而使叶片偏离设计状态工作,导致气流分离而使压气机失速,甚至会使发动机熄火,引起飞行事故。根据适航条款,民用飞机需要完成结冰飞行试验,以考察飞机的气动和操稳特性。







那就“创造”一块冰



结冰试飞试验仔细“讲”!


结冰飞行试验包括 模拟冰型飞行试验   自然结冰飞行试验 。从试飞条件上来讲,模拟冰型飞行试验是在干空气中使用模拟冰积聚进行飞行试验,而自然结冰飞行试验是在自然条件下产生的冰积聚进行飞行试验。



由于在飞机试飞阶段,自然环境下的结冰条件可遇不可求,因此适航规章要求的验证都是在模拟冰型上完成符合性试飞。在自然结冰飞行试验之前进行模拟冰型试飞,可以减少自然环境结冰飞行试验的次数,从而大大降低成本,提高效率。




模拟冰型试飞是必须进行的高风险试飞科目,是在飞机上安装前期通过各种工况下计算得到的对飞机性能和操稳特性影响最严重的人造模拟冰型进行的飞行试验。而根据适航规章要求,现在申请型号合格证的飞机,需要分析、验证至少 9种冰型 的影响。


这包括起飞阶段的临界冰型、起飞最后阶段的临界冰型、航路阶段的临界冰型、待机阶段的临界冰型、进场阶段的临界冰型、着陆阶段的临界冰型、失效阶段的临界冰型、延迟打开阶段的临界冰型、水平安定面冰污染冰型。由于飞机每带一种模拟冰型进行试飞,就相当于改变了一次飞机的气动外形,也就是一架新飞机,9种冰型使得模拟冰型试飞的风险和难度大大提高。另外,由于带冰后飞机气动特性的恶化,试飞安全问题也尤为重要。


选择你的

“梦中情冰”




要获得供试飞使用的模拟冰型拢共分几步?

要获得供试飞使用的模拟冰型,每一步都至关重要。


STEP 1. 确定临界冰型 

一般通过数值模拟获得各种工况下最严酷的冰型,得到的冰型经过风洞试验验证之后,就可以确定为模拟冰型试飞使用的冰型。


STEP 2. 确定模拟冰条设计安装方案

模拟冰条的主体材料应当选取密度小、易加工、尺寸稳定性高的常规材料,同时材料也要易于保存和运输,具有良好的胶接性能。试飞前,设计人员使用三维数控进行材料加工,再在飞机相应位置按需分步安装人造模拟冰条。


STEP 3. 模拟冰型试飞

这是最关键也是风险最高和难度最大的环节。试飞前飞机需要经过大量的仿真、评估分析,对飞机特性进行摸底。再根据相关条款确定试飞科目,包括带待机模拟冰型的机动特性、冰污染水平安定面失速、带延迟打开冰型的机动特性和失速特性、带失效模拟冰型的机动特性和失速特性等。

STEP 4. 分析试飞数据 

模拟冰型试飞风险高、难度大,在试飞过程中,要时刻关注飞机的状态参数,尤其是失速状态,确保试飞安全。飞行完成后,对试飞数据分析是最终确认的手段。动力、航电、飞控、强度等专业在每场试飞结束后,及时将飞机的操稳特性和性能是否满足设计以及规章要求、飞机带冰的气动影响是否符合预期、飞机带冰后的性能损失多大等数据及时反馈,达成空地协同、快速响应,确保了实验能够稳步进行。





来源 | 中国商飞上飞院

作者 | 王欣艺 赵晶慧    编辑 | 林灵



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