Uçak kanatlarındaki buz birikimi, havacılık güvenliğindeki en kalıcı ve tehlikeli zorluklardan biri olarak kalır.Sürekli bir buz tabakası bile - sadece birkaç milimetre kalın - bir kanatın aerodinamik özelliklerini dramatik bir şekilde değiştirir, asansörü azaltır, artan sürüklenme ve potansiyel olarak bir aerodinamik tezgaha yol açar. On yıl boyunca mühendisler buz korumasını destekleyen koşullar geliştirdiler: aktif de-ikleştirici hava, elektro-termal ısıtıcılar, pnömatik botlar, pnömatik botlar) doğal olarak temizlenebilir ve temiz enerji formlarını azaltırlar.

Buz Accretion on Wings

Nasıl şekillendirileceğini takdir etmek için, hava kirliliğinin fiziği anlamak gerekir. Bir uçak süper soğuk su damlacıkları ile uçarken - 0 °C altında sıvı kalır - kanat yüzeyi ve dondururlar.Bu tür buz türleri sıcaklık, damlacık büyüklüğü ve sıvı su içeriğine bağlıdır.

  • [FONT:0]Rime buz:[Dönetici:[Dönetici: 0 ) Küçük damlacıklar etkisi üzerine anında donmuş durumda, hava cepleri gibi görünüyor ve kaba görünüyor ve önde gelen kenarda bir şeyler biriktirme eğilimindedir Rime buz.
  • [FONT=0)Glaze buz: [Dönetici: 1 ) Daha büyük damlacıklar daha yavaş donduğunda, donanmadan önce kanat boyunca geri dönmelerine izin veren sular açık, yoğun ve sert.
  • [0]Mixed Buz:[Dönemli ve glaze, düşen boyutlardaki koşullarda ortak bir kombinasyon.

Tüm buz türleri kanatın camını azaltır ve aniden asansörün kaybına yol açabilir - buz kaynaklı bir tezgah olarak bilinen bir fenomen doğrudan bu mekanizmaları toparlayarak, kalınan akışını kontrol eder ve hava akışının yüksekliğini azaltır.

Stagnation Point için neden maddeler

Her havafoilde, bir stagnasyon noktası var - gelen hava bölmelerinin bulunduğu yer, kısmen üst ve kısmen alt kısmından yukarı doğru akan bir şekilde yükselerek, sabit bir sabit noktanın devam etmesi, buz patikatını azaltmak, özellikle de buzulların oluşumunda, özellikle de en doğrudan aft veya düzensiz hale gelebilir.Bu nedenle, öngörülemeyen şekillerde büyümenin buz şekline neden olur.

Buz Davası için Aerodinamik Shaping

Aerodinamik şekillendirme tek bir özellik değildir, ancak havanın kanat üzerinde nasıl aktığını yönlendiren bir tasarım seçimi ailesidir. Aşırılık hedefi, mümkün olduğunca uzun süre pürüzsüz, eklenmiş bir sınır tabakası korumaktır, çünkü pürüzsüz bir sınır tabakası, buz oluşumuna ve donduran yerel ısı transfer varyasyonlarını azaltır.

Laminar Flow ve Buz Direnişi'ndeki Rolü

Laminar akışı – paralel katmanlarda en az karıştırılmış hava hareketleri – uzun zamandır uçak tasarımı için sürüklenme konusunda aranan.Ancak, aynı zamanda laminar akışı için tasarlanmış bir kanatta, yüzey olağanüstü derecede pürüzsüz ve baskı dağılımı, A350 [Düzgölgeler ve baskı üniforması) ile geçişin gecikmesi için oldukça uygundur.

Lider Edge Geometry

Lider kenar, küçük bir alanda buzulların toplanmasına neden olan keskin bir sırt çantası oluşturuyor. Klasik havafoil tasarımları genellikle yüksek hızlı verimlilik için nispeten keskin bir kenar sunuyor, ancak bu tür şekiller, küçük bir alanda buzulların erimesine yardımcı oluyor, bazı buz tabakasının bir araya gelmesinden sonra bile eklenmiş bir akış oluşturuyor.

Sweep Angle ve Buz Davranışı

Swept kanatlar jet taşımalarında standarttır, ancak bir komplikasyonu tanıtırlar: buz, üst yüzeyin dikkatli bir şekilde kontraseptif büyümesini bozan uzun sırt çantasında şekillendirir. Bazı tasarımları, ince kanat çitleri veya vortex jeneratörleri ile birlikte daha az kritik alanlarda su kullanan yollar için entegre edilir.

Aerodinamik Tasarım ile Pasif Buz Koruma

Hiçbir uçak sadece sertifika gereklilikleriyle tanışmak için pasif aerodinamik şekillendirmeye güvenebilir (CFR Bölüm 25 Appendix C), şekillendirme, birikir ve onu kaldırmak için gerekli olan enerjiyi büyük ölçüde azaltabilir.

Yüzey Contour ve Buzfobikliği

Yüzey mühendisliğindeki son gelişmeler buzphobik kaplamalarla birlikte birerodinamik şekillendirmeye sahiptir.Suların suların pusula veya büyük damlacıklar oluşturabileceği alanları en aza indirmek için kendi şeklinin kendisini yapılandırabilir. Örneğin, bazı iş jetleri “slatless” önde gelen tasarımlarını boşluklar olmadan temizler.

Vortex Jeneratörleri ve Buz Accretion

Vortex jeneratörleri, daha az tehlikeli bir şekilde donmuş sulara yerleşen küçük fin-like cihazlardır. Ancak, geleneksel olarak ayrılık kontrolleri için kullanılmış olsa da, vortex jeneratörünün kendi başına şekillendirilmesini de etkileyebilirler.

Aktif Buz Koruma Sistemleri ile entegrasyon

Aerodinamik şekillendirme ve aktif de-ikleme sistemleri rekabet stratejileri değildir; onlar sinerjikdır. İyi şekilli bir kanat, geri alınması gereken buz miktarını azaltmak ve bu oturma dondurmaları sağlamak için daha etkili hale getirir.

pişe ve Shaping

Pnömatik de-icing botları (daha sıkıca şişirme için şişen burunları) genellikle daha küçük turboprop ve bölgesel jetler üzerinde kullanılır.Sağın önde gelen kenar şekli doğrudan çizme performansı etkiler.Sokaklar veya daha az başarılı bir kenar daha kolay, şişirmeler gerektiğinde daha kolay hale getirebilir.

Elektro- ⁇ ve Bleed Air Systems

Büyük ulaşım uçakları genellikle motorlardan veya elektro-termal ısıtıcılardan havayı kullanır.Bu ısıtıcıların yerleştirilmesi aerodinamik form tarafından etkilenir.Bir sildi, laminar-flow kanatlarında, ısıtma elemanları genellikle buzun en yüksek dereceden olduğu yerde konumlandırılır - özellikle de solgundaki ısı kontrolü (kodun) boyunca ısınır.

Gelişmiş Tasarım Özellikleri: Laminar Flow Control

Bu teknikler, laminar akışını çok fazla bir şekilde korumak için şekillendiren kanattan oluşan bir kombinasyon kullanır.Bu teknikler, büyük ölçüde buz accretionını azaltır.

Doğal Laminar Akışı (NLF) Kanatları

NLF havafoilleri, NLF kanatlarının düzgün, daha az nükleksiyon siteleri için daha hassas ve daha az yıkıcı olma eğiliminde olan sınır tabakasının daha zayıf ve daha istikrarlı olduğu için, NLF kanatlarının kontraksiyonu için daha hassastır.

Hybrid Laminar Flow Control (HLFC)

HLFC, küçük yuvaları veya perforasyonları kullanarak yavaş hareket eden sınır tabakası havasını kapatmanın bir adım daha ileri gider.Bu suksiyonu, HLFC'nin bazı koşullardan %50'ye kadar akmasını engelleyerek, suksiyonu ve yumuşatma oranını azaltır, çünkü buzun yüzeyden donmasını engelleyen alan alanı en aza indirir.

Adaptif ve Morphing Kanatları

Daha ileri bakmak, uçuştaki şekli değiştiren adaptif kanatlar, buz oluşumu üzerinde nadiren kontrol sunabilir. Aktif olarak camber veya lider droop'yu ayarlarken, NASA'nın Adaptive Compliant Trail noktası ve sınır-katman durumu gerçek zamanlı olarak tespit edildiğinde, kanat daha hızlı bir şekilde buzulağa dökülen bir kenara morflayabilir.

Vaka Çalışmaları: Uygulamada Nasıl Şaping Çalışması

Boeing 787 Dreamliner

787, büyük süpürücük özellikleri ile geniş çaplı bir doğal akışa sahiptir.Seks, laminar akışını korumak için yalnızca soğuk bir saldırının daha geniş bir şekilde bozulmasına yardımcı olan bir tasarım kullanır.Sürücük, özellikle de laminar özelliklerini korumak için tasarlanmış olan yüksek performanslı ısıtıcılar tarafından sağlanır.

Airbus A350 XWB

A350 ayrıca laminar-flow kanadını da kullanıyor, ancak farklı bir yaklaşımla: motorlardan havayı kullanıyor ve baskı dağıtımını optimize etmek için değişken bir kamera izi kenar.Suçların yol açtığı yol, ısıyınabilecek bir sistemdir.

Genel Havacılık ve İş Jets

Daha küçük uçaklarda, aerodinamik şekillendirme genellikle pratik basitlik hakkında daha fazladır. Cirrus SR22, örneğin, eğimli bir yarıçap ile bir kanat kullanır ve süper soğutmalı su ile karıştıran eşsiz bir “sağlık koruma” sistemi, sıvıyı doğru dağıtmanın bir şekline bağlıdır.

Future: Bio-Inspired ve Smart Surfaces

Buz azaltımı için aerodinamik şekillendirmedeki bir sonraki sınır, makro ölçekli aerodinamik form ile birleştirildiğinde, bu yüzeyler suları donduran veya donduran mikro-öldürülebilir testlerden önce, “süreklihidroptik” veya “kanıklık” özellikleri oluşturmak için benzer mikro-pereçmiş yüzeylere sahiptir.

Ayrıca, hesaplama sıvı dinamikleri (CFD) şimdi mühendislere en yüksek buz direnci için kanat şekilleri optimize etmesine izin verir.Bir rüzgar tünelinde onlarca havalimanları test etmek yerine, tasarımcılar bu modeli ortadan kaldıran binlerce basit simülasyonu çalıştırabilir, dondurma ve sınır katmanlı geçiş yapar. Bu, temiz koşullarda sadece verimli olmayan şekillerde şekillendirir, ancak Boeing ve Airbus da her ikisine de "multidiste optimizasyon" kabul etti.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Aerodinamik şekillendirme, uçak kanatları üzerinde modern buz korumanın temel bir ayağıdır.Bu sistemlerdeki yükün ince yuvarlaklarından, HLFC'nin sofistike suksiyon yüzeylerine kadar, bir kanat geometrisi, buz formlarının nasıl geliştiğini, büyüme ve dökmek için nasıl bir şekilde çalışır. Aktif dereatif yapılar kalırken, iyi biçimlendirilmiş bir kanat bu sistemlerde yükü azaltır ve gelecekteki hava güvenliğini optimize eder.