直升机旋翼防除冰技术研究进展

doi:10.7527/S1000-6893.2023.29458

结冰与防除冰

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直升机旋翼防除冰技术研究进展

王立国¹(), 周靓², 张颂¹, 吴勇¹, 李鹏¹, 陈佳兴¹

^1.中国人民解放军31621部队，北京 101121
^2.中国空气动力研究与发展中心结冰与防除冰重点实验室，绵阳 621000

收稿日期:2023-08-17 修回日期:2023-08-25 接受日期:2023-09-07 出版日期:2023-09-25 发布日期:2023-09-21
通讯作者: 王立国 E-mail:3216054916@qq.com

Research progress on anti-icing and de-icing technologies for helicopter rotors

Liguo WANG¹(), Liang ZHOU², Song ZHANG¹, Yong WU¹, Peng LI¹, Jiaxing CHEN¹

^1.Unit 31621 of the Chinese People’s Liberation Army，Beijing 101121，China
^2.Key Laboratory of Icing and Anti-/de-icing，China Aerodynamics Research and Development Center，Mianyang 621000，China

Received:2023-08-17 Revised:2023-08-25 Accepted:2023-09-07 Online:2023-09-25 Published:2023-09-21
Contact: Liguo WANG E-mail:3216054916@qq.com

摘要/Abstract

摘要：

结冰将严重影响直升机飞行性能，威胁直升机飞行安全，旋翼是直升机受到结冰影响的主要部件，如何低能耗、高效率地开展旋翼防除冰是当前直升机亟待解决的问题。旋翼结冰与固定翼不同，其流场更加复杂，许多在固定翼飞机上表现良好的防除冰技术无法在直升机旋翼上直接使用。首先介绍了旋翼结冰的特点及其主要响应因素，概括了结冰对直升机气动性能的影响；其次重点阐述了现有防除冰技术的原理、优劣和适用范围；详细论述了以电热-机械式和电热-涂层式为代表的复合防除冰技术的优势，提出了直升机旋翼防除冰后续发展的建议，对于促进直升机旋翼防除冰技术的发展具有一定的指导意义。

关键词: 直升机, 旋翼结冰, 电热防除冰, 机械除冰, 复合防除冰

Abstract:

Icing will seriously affect the flight performance of helicopters and threaten their flight safety. The rotor is the main component of helicopters affected by icing， and how to carry out rotor anti-icing and de-icing with low energy consumption and high efficiency is an urgent problem for helicopters. Unlike that of fixed wings， rotor icing has a more complex flow field， and many anti-icing and de-icing technologies that perform well on fixed wing aircraft cannot be directly used on helicopter rotors. The characteristics and main response factors of rotor icing are introduced firstly， and the impact of icing on the aerodynamic performance of helicopters is summarized. Then， the principles， advantages and disadvantages， and scope of application of existing anti-icing and de-icing technologies are emphasized. The advantages of composite anti-icing and de-icing technologies represented by electrothermal-mechanical and electrothermal coating technologies are discussed in detail. Suggestions for the subsequent development of helicopter rotor anti-icing and de-icing are proposed. This article has certain significance for promoting the development of helicopter rotor anti-icing and de-icing technologies.

Key words: helicopter, rotor icing, electric anti-icing and de-icing, mechanical deicing, hybrid anti-icing and de-icing

中图分类号:

V242.2

王立国, 周靓, 张颂, 吴勇, 李鹏, 陈佳兴. 直升机旋翼防除冰技术研究进展[J]. 航空学报, 2023, 44(S2): 729458-729458.

Liguo WANG, Liang ZHOU, Song ZHANG, Yong WU, Peng LI, Jiaxing CHEN. Research progress on anti-icing and de-icing technologies for helicopter rotors[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2023, 44(S2): 729458-729458.

图/表 12

图 1

图 2

图 3

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表1

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图 9

表2

图 10

参考文献 68

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主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

技术名称	原理	优点	缺点	应用
气动除冰	当旋翼表面有积冰时，气囊迅速充气膨胀，使积冰在外力的作用下破裂	能耗低、质量轻、结构相对简单和维修更方便	影响直升机气动性能；除冰效果一般；气囊膨胀需要克服气动压力；气动滑环结构复杂；气囊容易被腐蚀	小型直升机
液体防冰	防冰液与撞击在桨叶表面上的过冷水滴混合，降低其凝固点	能耗低，维修方便，不产生冰瘤	质量重；防冰效果一般；喷液孔易堵塞	防除冰面积较小的桨叶
电热防除冰	将电能转化成热能，使桨叶表面温度维持或升高至冰点以上	防除冰效果好	系统较复杂；质量重；会产生溢流冰	大部分在役直升机

年份	研究单位	方法	实验条件	节能比/%
2011	加拿大魁北克大学^［59］	疏水与电热	LWC=0.3 g/m³， MVD=20 μm， T=-5~-20 ℃， V=21 m/s	33
2011	加拿大阿尔伯塔大学^［60］	超疏水与电热	LWC=1.5 g/m³， MVD=50 μm， T=-17 ℃， V=28 m/s	80
2015	空客公司与慕尼黑工业大学^［61-62］	超疏水与电热和电机械	LWC=0.45 g/m³， MVD=20 μm T=-8 ℃， V=120 m/s	9
2017	加拿大肯高迪亚大学^［63］	超疏水与电热	LWC=4.8 g/m³， MVD=60 μm， T=-15 ℃， V=23 m/s	50
2018	中国西北工业大学^［64］	超疏水与电热	LWC=0.377 g/m³， MVD=70 μm， T=-5 ℃， V=15 m/s	90

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直升机旋翼防除冰技术研究进展

Research progress on anti-icing and de-icing technologies for helicopter rotors

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