结冰条件气象参数和结冰探测器

结冰条件气象参数和结冰探测器|结冰传感器

欧美航空发达国家收集了大量的气象资料并形成完善的结冰气象条件标准，规范了防冰系统的设计要求及验证方法，建立了大型地面试验设施,试验方法和技术日益成熟。国内在防除冰领域的研究起步较晚,基础设施薄弱,近年来逐步开展结冰机理、结冰仿真计算、结冰探测、防除冰控制及试验验证等相关技术研究，但总体水平与国外有较大差距。

飞机防冰系统的研制需以相关结冰气象标准为依据,并通过反复试验进行验证-9。作为设计和地面模拟试验的依据,气象条件的确定尤为关键,对气象条件的模拟和测量方法进行研究非常必要���
1结冰气象标准
1.1 国外的结冰气象标准
飞机在1600-7000m的云区飞行时，其迎风面上结冰主要是因为云层中存在过冷水滴,这些过冷水滴与飞机相撞而形成冰。这种有过冷水滴存在的低温环境即为结冰云环境。结冰云环境的气象参数范围已列入美国联邦航空局(FAA)民航条例FAR25附录C中，该附录给出了不同高度云层的积云温度、液态水含量和云雾粒子直径的包线,确定了这些参数在自然界中可能出现的*大范围。
美国国家航空咨询委员会(NACA)给出的结冰气象参数统计数据如下:
(1)绝大多数结冰的液态水含量小于1g/m';
(2) 95%以.上结冰的云雾粒子平均有效直径小于30μm;
(3) 96%以上结冰的气温高于-25C;
(4) 99%以上结冰发生在云层的水平长度小于281km。
英国、前苏联等也分别规定了本国的结冰气象条件。这些根据气象统计资料确定的结冰云特征为现代飞机设计和验证试验提供了重要参考。

除此之外,过冷大水滴(Supercooled Large Droplets , SLD)对于飞机结冰的危害也逐步引起广泛重视,近10余年来,超过FAR25附录C的SLD飞机结冰研究不断开展;美国联邦航空局在1997年将SLD研究列入其工作计划中,重点研究在SLD条件下的结冰状况及结冰过程,并针对SLD对FAR25附录C的结冰包线进行了修订即。因此,过冷大水滴的模拟也应作为气象条件研究的重要内容。
1.2 中国的结冰气候环境及标准
中国幅员辽阔,气候复杂多样,陆上边界大多处于北纬40°以上的高纬地带和海拔3000m以上高寒地带，气候较为湿润,零度以下的结冰气候广泛存在。冬季国内有2/3以上地区平均气温在0C以下,东北、西北、内蒙和青藏高原的大部分地区在-10C以下,其中大兴安岭藏北高原等甚至在-20C
以下。长江中下游地区、东南部海岸和海洋地区、山陵地区等都有结冰的湿度条件，特别是青藏高原地区由于海拔高,形成了较大范围的高原山地气候类型，每年10月到次年3月为结冰多发期。据统计,中国中东部地区年平均结冰概率为10%~35%,南中国海部分地区年平均结冰概率高达50%。
中国民航条例(CCAR) 基本参照美国联邦航空条例FAR,给出了商用运输机的防除冰要求，在CCAR25附录C中明确规定了连续和间断*大结冰条件网,对于飞机风档防冰、结冰探测器等均有专门的标准和规范"1;有关的国军标目前正在制定中。在空速管、攻角传感器及大气总温传感器的国军标等规范中也有专门条款规定了防除冰要求。