淺談結(jié)冰包線在民機(jī)引氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

白穆

【摘 要】本文對運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)25部附錄C結(jié)冰包線內(nèi)發(fā)動機(jī)引氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了說明；對超出CC25部附錄C結(jié)冰包線的環(huán)境條件進(jìn)行了總結(jié)，說明了自然界中存在超出CCAR25部附錄C結(jié)冰包線的結(jié)冰條件。

【關(guān)鍵詞】結(jié)冰包線；發(fā)動機(jī)引氣系統(tǒng)；結(jié)冰條件

0 引言

運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)25部1419條款中規(guī)定，如果申請結(jié)冰條件下的飛行驗(yàn)證，飛機(jī)必須能在其附錄C確定的連續(xù)和間斷的最大結(jié)冰狀態(tài)（即結(jié)冰包線）下安全運(yùn)行。飛機(jī)防冰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證需要表明對規(guī)章附錄C結(jié)冰包線的符合性。

機(jī)翼防冰系統(tǒng)一般由發(fā)動機(jī)熱氣提供熱源。當(dāng)在結(jié)冰條件下，發(fā)動機(jī)引氣系統(tǒng)供給空調(diào)系統(tǒng)和防冰系統(tǒng)熱氣；當(dāng)在非結(jié)冰條件下，僅供給空調(diào)系統(tǒng)熱氣。因此，在結(jié)冰條件下的發(fā)動機(jī)引氣設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，僅需要表明結(jié)冰包線內(nèi)發(fā)動機(jī)引氣系統(tǒng)滿足空調(diào)、防冰系統(tǒng)的溫度和壓力需求。

1 結(jié)冰包線和結(jié)冰條件的實(shí)際應(yīng)用

1.1 結(jié)冰包線的適用性

適航標(biāo)準(zhǔn)25部附錄C規(guī)定的結(jié)冰包線主要由液態(tài)水含量、水滴平均有效直徑和環(huán)境溫度等決定，包括連續(xù)最大結(jié)冰條件和間斷最大結(jié)冰條件。結(jié)冰限制包線有2種表現(xiàn)形式，一種是由液態(tài)水含量、水滴平均有效直徑和環(huán)境溫度表示，另一種由環(huán)境溫度和高度表示。兩種表現(xiàn)形式可確定云層液態(tài)水含量同水滴直徑及高度間的相互關(guān)系。

這些結(jié)冰條件根據(jù)美國FAA等組織在北美等地區(qū)的結(jié)冰云層數(shù)據(jù)測量統(tǒng)計(jì)獲得，已經(jīng)得到FAA、EASA和CAAC適航當(dāng)局認(rèn)可，為國際公認(rèn)的結(jié)冰氣象條件。同時，根據(jù)咨詢通告AC20-73A，適航當(dāng)局認(rèn)為附錄C的結(jié)冰包線可以覆蓋99%的結(jié)冰條件。即，認(rèn)為結(jié)冰條件和適航標(biāo)準(zhǔn)25部附錄C規(guī)定的結(jié)冰包線一致。

1.2 結(jié)冰探測系統(tǒng)結(jié)冰告警和結(jié)冰條件的關(guān)系

結(jié)冰探測系統(tǒng)作為輔助飛行員判斷結(jié)冰條件的一種手段，飛行環(huán)境處于結(jié)冰條件內(nèi)時，結(jié)冰探測系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出結(jié)冰告警時。某結(jié)冰探測系統(tǒng)為磁致伸縮結(jié)冰探測系統(tǒng)，有較高的靈敏度和準(zhǔn)確度[1，2]。其通過布置在機(jī)頭兩側(cè)風(fēng)擋下的結(jié)冰探測器探測結(jié)冰條件，當(dāng)任一支結(jié)冰探測器探測到結(jié)冰發(fā)出結(jié)冰告警時，即認(rèn)為飛機(jī)遇到結(jié)冰條件。同時，為使結(jié)冰探測系統(tǒng)先于防冰部位結(jié)冰，早期探測到結(jié)冰，起到結(jié)冰探測作用，保證結(jié)冰探測的安全余度，結(jié)冰探測器的安裝位置也應(yīng)進(jìn)行精確分析和驗(yàn)證[3]。

2 自然界超出附錄C包線的結(jié)冰條件

2015年夏天飛行期間共遭遇了7次結(jié)冰告警。結(jié)冰告警時環(huán)境溫度較高，筆者整理了結(jié)冰告警發(fā)出時對應(yīng)的飛行高度、環(huán)境溫度，在附錄C結(jié)冰包線中示意出飛行高度-環(huán)境溫度點(diǎn)。從圖1可以看出，結(jié)冰告警時：

a）飛行高度約為17700ft時，環(huán)境溫度約為-8.2℃（總溫6.8℃），對應(yīng)間斷最大、連續(xù)最大結(jié)冰包線的環(huán)境溫度為-14.4℃、-11.7℃

b）飛行高度約為20700ft時，環(huán)境溫度約為-7.3℃（總溫9℃），對應(yīng)間斷最大、連續(xù)最大結(jié)冰包線的環(huán)境溫度為-20.5℃、-16.7℃；

c）飛行高度約為21700ft時，環(huán)境溫度約為-12.3℃（總溫7℃），對應(yīng)間斷最大、連續(xù)最大結(jié)冰包線的環(huán)境溫度為-22.7℃、-20℃；

d）飛行高度約為23600ft時，環(huán)境溫度約為-15℃，對應(yīng)間斷最大結(jié)冰包線的環(huán)境溫度約為-26.5℃；

e）飛行高度約為24200ft時，環(huán)境溫度約為-15℃（總溫5℃），對應(yīng)間斷最大結(jié)冰包線的環(huán)境溫度約為-26.8℃；

f）飛行高度約為24600ft時，環(huán)境溫度約為-13.2℃（總溫9.8℃），對應(yīng)間斷最大結(jié)冰包線的環(huán)境溫度為-28.7℃；

g）飛行高度約為29100ft時，環(huán)境溫度約為-25.2℃（總溫-2℃），對應(yīng)間斷最大結(jié)冰包線的環(huán)境溫度約為-36.4℃。

無論在間斷最大結(jié)冰條件還是在連續(xù)結(jié)冰條件中，結(jié)冰探測系統(tǒng)發(fā)出結(jié)冰告警時的環(huán)境條件均超出附錄C結(jié)冰包線。也就是說，超出附錄C結(jié)冰包線的結(jié)冰條件在自然界環(huán)境中是真實(shí)存在的。

3 總結(jié)

通過實(shí)際飛行過程中結(jié)冰探測系統(tǒng)告警時的環(huán)境進(jìn)行總結(jié)，并和適航規(guī)章25部附錄C結(jié)冰包線進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)自然界中存在超出CCAR25部附錄C結(jié)冰包線的結(jié)冰條件。因此判斷目前的通常做法：在結(jié)冰條件下的發(fā)動機(jī)引氣設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，僅需要表明結(jié)冰包線內(nèi)發(fā)動機(jī)引氣系統(tǒng)滿足空調(diào)、防冰系統(tǒng)的溫度和壓力需求，是不充分的。發(fā)動機(jī)引氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證時應(yīng)充分考慮超出結(jié)冰包線的環(huán)境條件。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]史獻(xiàn)林，王大偉.民用飛機(jī)結(jié)冰探測器安裝位置研究[J].科技信息，2011-8：806-807.

[責(zé)任編輯：湯靜]