一次飞机积冰过程分析及不同预报方法的准确性对比

利用Micaps地面、高空资料及来自NCEP/NCAR逐6小时再分析资料,分析2015年11月23日飞机增雨作业过程中出现的飞机积冰过程,并结合河南2015-2016年飞机积冰事例,对比三种积冰判别法的准确性。结果表明:形成此次积冰过程的天气背景是低槽冷锋;充足的水汽和适宜的温度有利于积冰的形成;国际民航组织推荐的飞机积冰判别指数可以较好反映积冰发生区域及强度,假霜点判别法预报程度偏重、分级不明显,温湿度经验判断法效果最差。     

翼型电热防/除冰系统的数值模拟

飞机积冰是飞机在积冰气象条件下飞行时,大气中的液态水在部件表面冻结并积聚成冰的一种物理过程.开展飞机积冰研究,可以使人们更深入地认识积冰产生的机理,为飞机防/除冰装置的设计提供理论基础.采用数值模拟的手段,对二维翼型的结冰过程和防/除冰过程进行了系统的研究.根据经典Messinger模型对机翼的积冰过程进行了模拟,并在此模型的基础上计算了所需要的防冰热功率,同时采用焓方法对飞机机翼的融冰过程进行了模拟.     

飞机积冰与飞行安全

在飞机机身形成的结冰现象称为飞机积冰。飞机科冰常发生在机尾和机翼的前缘,发动机及其进气口,螺旋桨,天线,雷达罩,空速管和风挡上。飞机积冰后会破坏飞机飞行中的空气动力,使开力减少,阻力增大,因而将危及飞行安全,严重时可使飞机坠毁。因此,飞机积冰是危害飞行安全的重要因素。一、积冰的种类大气中的水汽由于温度的降低凝结成水酒或冰晶,便形成了云。飞机在不同的云中飞行,积冰的形式是不同的。根据结冰的形式及冰的外形可将积冰大体分为三种。1．霜冰型它主要是由于水汽升华而形成冰的结晶,大多数情况可以看出结晶形状、…     

基于云微物理参数的飞机积冰多因子预测方法

基于气象探测信息,准确进行飞机积冰预测并及时开启防/除冰系统是保障飞机飞行安全的重要方法。提出了一种多因子积冰预测方法,当已知飞机所在飞行云层类型、飞行高度、速度、气温、气压和露点温度时,使用提出的方法可计算得到飞行高度上的相对湿度、比湿、0℃高度上的气压、液态含水量等气象参数,用所建立的多因子积冰强度判别式可对飞机积冰的可能性及积冰强度进行预测。将方法应用于飞机积冰案例中,与美国国家大气科学中心提出的RAOB积冰预报方法进行了对比。分析结果表明,提出的方法准确有效,可为飞机积冰预测提供技术支持。     

积冰条件下的签派运行保障

<正>飞机积冰指飞机机身关键表面和部位附着或聚集冰层的现象。美国Safety Advisor 1990-2000年间由于飞机积冰导致的飞行事故的统计数据表明,在恶劣气象条件导致的飞行事故中,12%是由飞机积冰造成的。本文通过对积冰基本概念的分析,研究积冰对飞行安全的影响,并提出签派员在积冰天气条件下的保障措施。     

飞机积冰后若干飞行力学问题综述

回顾飞机积冰后若干飞行力学问题研究的历史与现状,着重介绍了积冰飞机气动数据的获取途径、积冰飞机飞行力学建模与飞行仿真、积冰对飞机稳定性和操纵性的影响以及积冰对飞机飞行性能的影响.在已有飞机积冰后飞行力学问题研究的基础上,提出了飞机积冰后飞行力学问题研究领域需要解决和关注的若干问题,包括通过数值模拟方法获取积冰飞机的气动数据、完善积冰对飞机气动导数影响的计算模型以及加强平尾失速方面的研究.今后需要进一步对模拟冰风洞、数值模拟方法和平尾失速进行研究,并获取更多实验数据.     

旋转整流罩积冰过程中水膜流动和脱离的数值研究

为了更准确地模拟旋转整流罩积冰过程,在现有三维积冰与冰层表面薄水膜流动耦合模型基础上,基于功平衡分析的方法引入了旋转部件表面水膜脱离模型,并发展了相应的计算方法,给出了水膜脱离的判定依据:当气流曳力做的功和由于离心力使水膜增加的潜能之和大于黏附功时整流罩表面的水膜会发生脱离。对旋转整流罩积冰进行数值模拟,计算结果与实验结果吻合得较好,验证了该模型的合理性和计算方法的可行性。之后分析了转速和来流速度对整流罩表面水膜脱离和积冰的影响,结果表明:转速和来流速度越大,水膜发生脱离的比例越大。在研究范围内,转速为3000r/min和6000r/min时,因水膜脱离导致积冰总量分别减少13.4%和15.8%;来流速度为40、50m/s和60m/s时,因水膜脱离导致积冰总量分别减少为12.2%、13.4%、14.2%。      

机翼结霜和薄冰的危险性分析

近年来随着飞机的使用越来越广泛,机翼积冰现象已经成为飞机起飞及运行阶段需要着重解决的问题,虽然霜和薄冰也属于积冰,但机翼结霜和薄冰往往容易被人们忽略.首先列举了机翼积冰所导致的飞行事故的案例,总结了机翼积冰现象的研究背景、国内外研究现状,讨论了积冰的影响因素,分析了积冰对飞行的影响,根据CCAR-25部对起飞速度的适航规定,利用公式推导,运用风洞实验数据从理论上分析了CRJ-200机翼积冰是如何导致飞机失速的.针对机翼结霜和薄冰的现象,列举了一些防/除冰方法,并对飞机在不同状态下积冰时应采取的措施提了几点建议.     

基于飞机探测的陕西及周边地区结冰云层微物理特征分析

2021年,在陕西及周边地区利用国王350飞机开展了21次自然结冰资源探测试验,通过对CCP机载探测数据的研究,分析了结冰云层的微物理特征,并对运输类飞机适航标准CCAR-25部附录C包线的符合性进行了评估。结果表明：2021年自然结冰资源探测试验期间,在结冰云层内部,90%的液态水含量(liquid water content, LWC)小于0.15 g/m³,约一半的结冰遭遇样本LWC低于0.07 g/m³;中值体积直径(median volume diameter, MVD)约85%的样本落在10～25μm范围内,LWC大于0.2 g/m³的样本主要出现在MVD为18～22μm之间;环境温度(outside air temperature,OAT)最常出现在-6～-4℃范围内,占结冰总暴露距离的47%。同时,在-10～0℃范围内的结冰遭遇样本中,97.3%的样本附录C包线符合性低于40%,在-20～-10℃范围内的结冰遭遇样本中,91.7%的样本附录C包线符合性低于40%。虽然陕西及周边地区具备一定条件的结冰气象环...     

飞机机翼表面霜冰的三维数值模拟

基于欧拉两相流理论对三维情况下飞机机翼表面的霜冰进行了数值模拟.根据水滴拟流体模型建立三维水滴控制方程;提出一套水滴控制方程的数值求解方法;由三维水滴流场的求解结果计算机翼表面的水滴收集特性,提出一种三维积冰外形的生成方法,完成了对飞机机翼表面霜冰的三维数值模拟.对ONERA M6机翼在不同迎角下霜冰的积冰情况进行了数值预测,并分析了结冰条件对积冰的影响.      

Y-8飞机平尾积冰导致的飞行事故分析

平尾积冰对飞行安全影响重大.通过介绍连续两起平尾积冰导致的Y-8飞机飞行事故,分析了飞机结冰的气象条件,平尾积冰和放襟翼对平尾气动特性的影响,以及平尾积冰失速的改出方法和预防措施.     

平尾积冰对飞机纵向气动参数的影响

建立飞机纵向动力学模型,基于最大似然参数估计原理,设计用于辨识飞机纵向气动参数的辨识系统,并对辨识系统的正确性和精确度进行了验证.以DHC-6飞机飞行试验数据为依据,对未积冰飞机和两种平尾积冰冰型的飞机进行纵向气动参数辨识,通过对比3种情况下飞机纵向气动参数的辨识结果,定量分析了平尾积冰对飞机纵向气动参数的影响.结果表明:平尾积冰将导致飞机纵向气动特性恶化,俯仰阻尼可减小15％,升降舵效率可降低20％,对飞行稳定性、操纵性以及飞行安全构成一定的威胁.     

模拟飞机迎风面三维积冰的数学模型

针对飞机迎风面的积冰建立了三维积冰模型,给出了模型的求解方法和求解步骤.该模型不但可以模拟明冰积冰、霜冰积冰和不结冰三种情况下的冰层生长,还可以模拟未凝结水膜在冰层表面的流动,而且在求解过程中可以自动判断过冷水滴撞击到迎风面以后的积冰形态.利用该模型数值模拟了翼型与平板相正交而形成的简单三维结构上的积冰过程,并将所得结果中翼型上三维冰形的二维截面与美国航空航天局(NASA)的冰形进行了对比,获得了较好的一致性,证实了所建立的积冰模型是合理的.      

积冰对飞行的影响及处置

研究积冰的气象因素对飞行的影响以及积冰的处置。从云的物理学原理方面进行推导和讨论,分析积冰形成的机制,重点论述翼面积冰对飞行的影响,并从机翼积冰和尾翼积冰两个方面进行详细分析。通过对一些典型事例进行分析,阐述飞行中积冰的预防和积冰后的处理方法。     

氧掺杂对NiCrAlYN纳米金属陶瓷涂层抗氧化性能的影响

研究了不同O含量掺杂对Ni Cr Al YN纳米金属陶瓷涂层在1100℃下抗氧化性能的影响。采用多弧离子镀设备,分别在0、10 sccm、20 sccm O₂流量下制备得到3种不同O含量的涂层。经1100℃、300 h的高温测试后,3组样品表面均生成了α–Al₂O₃和Ni Al₂O₄,氧化膜厚度分别为8.78μm、7.9μm和5.7μm。O₂流量为0和10 sccm涂层的氧化膜产生明显分层,其中上层为Ni Al₂O₄,下层为α–Al₂O₃;而流量为20 sccm涂层的氧化膜并没有发生明显分层。O掺杂量的增加能够抑制氧化膜中大颗粒状Y–Al氧化物夹杂的形成,降低氧化膜的生长速率。此外,氧化后未掺杂氧的涂层较含氧涂层退化严重,主要归因于氧掺杂涂层中弥散分布的氧化物颗粒抑制了涂层的退化。     

一次强对流天气过程伴随云场的数值模拟研究

本文利用中尺度数值预报模式MM5对2005年6月25—26日的一次由中尺度对流系统（MCS）引起的暴雨过程进行数值模拟研究，分析表明：MM5很好地模拟了此次MCS过程及伴随的云物理过程。地面强降水中心位置与云水含量高值中心相吻合，云场的分布及移动与地面降水分布一致：雨水含量高值区的分布与其上空的云水含量分布相似，高值中心的出现与云水向雨水转化的时间一致；云水向雨水的转化，加大了低层的雨水含量，对降水的组织和维持有重要作用。     

三维飞机自动识别的一种有效方法

提出一种新的飞机自动识别算法。采用矩不变量和傅立叶描述子相结合的表示方法简单而有效地描述飞机的特征;采用了分布存储的ＢＰ神经网络来减少存储量和加速搜索识别过程,并对ＢＰ网络的收敛方法提出了若干措施加速其收敛过程。通过对９架不同飞机的大量实验证实,本系统性能优越,其识别准确率在９９％以上,并且识别速度很快,一架飞机的整个识别过程在不到１ｓ的时间内就可完成。     

多段翼构型的积冰数值模拟

基于非结构网格提出一种针对多段翼构型的积冰数值模拟方法.通过求解气体欧拉方程得到多段翼的绕流流场,基于空气绕流流场的气流速度分布,采用迭代法对水滴控制方程进行数值求解,得到多段翼各翼面的水滴收集特性;采用不同的积冰冻结模型模拟霜冰和明冰的冻结过程;利用冰层时间推进法模拟积冰过程,基于积冰法向生长假设生成积冰外形.对某典型三段翼霜冰和明冰的结冰情况进行了预测研究,根据多段翼的流场特点提出一种明冰冻结模型的求解思路,并分析了积冰对多段翼性能的影响.      

迎风面三维积冰过程中水膜流动的计算方法

对影响迎风面三维积冰过程的冰层表面水膜流动进行分析,建立描述其流动的数学模型,引入在流动前锋下游预设薄水膜的方法处理其在表面干区的流动推进过程,提出超过临界厚度的水膜被吹除的方法处理角状冰下游局部水膜被吹离表面的现象.通过对翼型-平板结构中翼型上的冰形对比和水膜流动规律分析,验证了该水膜流动数学模型的合理性和计算方法的可行性.研究表明:与Messinger模型相比,积冰模型中引入水膜流动后,可以较好地模拟三维明冰积冰,同时明冰极限的模拟结果也更接近试验值;冰层表面的水膜厚度约为10-5m,流动速度约为10-2m/s.      

一次被迫跳伞的分析

一、概述 1984年12月4日,JJ-6飞机在一次科研试飞中由于被试系统瞬间故障,飞机进入螺旋。因飞行高度过低,二名试飞员被迫紧急弹射跳伞,飞机被坠毁。 1.当时气象实况机场云量10个,云底高4200m;能见度大于6km,南西风2～4m/s;气温4.2℃。