圖8給出了變槳控制風機,在空轉(zhuǎn)和運行時不同的結(jié)冰情況。假設(shè)當結(jié)冰不多時,剪切力相對較小,因此只有當氣動力和離心力增大到一定程度時冰層才會發(fā)生斷裂。
圖8
小飛機上常采用機械除冰系統(tǒng),通過在前緣安裝一種所謂的充氣式橡膠罩來實現(xiàn)表面控制的。然而對于風機葉片而言,由于葉尖部位存在較大的離心力充氣系統(tǒng)要么自動充氣要么會從葉片表面上脫落。 此外,還會影響氣動,產(chǎn)生噪音。在20年生命周期內(nèi),極端氣象條件下的風機,橡膠保護罩會發(fā)生老化而較多頻次的更換,經(jīng)濟性較差。
加熱除冰方案已經(jīng)有局部應用,有兩種途徑,在前緣區(qū)域布置電熱膜或在停機時從葉根吹熱風加熱葉片的方式。
采用熱空氣加熱葉片的方法,需要特定的導通熱氣和抽取熱氣的管道。其優(yōu)勢在于不影響葉片氣動外形。對葉片防雷系統(tǒng)也沒有特殊要求。在停機時,整個葉片就都可以除冰。另一方面,玻璃鋼材料具有較好的絕熱性。在高風速或葉片旋轉(zhuǎn)時,需要較大的加熱能量。如果葉片結(jié)冰后停機加熱除冰,需要在耗電加熱的同時還無法實現(xiàn)發(fā)電。
實際上,對于變槳控制風機,只需要在通過計算在其轉(zhuǎn)捩點附近布置加熱膜即可,如圖9給出了加熱膜方案,這種方案被認作是一種較為有效的方法。
圖9
加熱膜可以通過灌注的方法加工到葉片的前緣區(qū)域,也可以通過粘貼的方法直接粘貼到已脫模的葉片上,因此實現(xiàn)方式較為靈活。然而,葉片前緣表面,如果直接粘貼,除非提前對模具做特定考慮,會影響敏感的前緣區(qū)域的氣流風布,從而會影響葉片的氣動性能。