低溫環(huán)境所導(dǎo)致的葉片結(jié)冰問題

　　圖8給出了變槳控制風(fēng)機(jī)，在空轉(zhuǎn)和運(yùn)行時(shí)不同的結(jié)冰情況。假設(shè)當(dāng)結(jié)冰不多時(shí)，剪切力相對較小，因此只有當(dāng)氣動(dòng)力和離心力增大到一定程度時(shí)冰層才會(huì)發(fā)生斷裂。

　　圖8

　　小飛機(jī)上常采用機(jī)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(shí)現(xiàn)表面控制的。然而對于風(fēng)機(jī)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(dòng)充氣要么會(huì)從葉片表面上脫落。 此外，還會(huì)影響氣動(dòng)，產(chǎn)生噪音。在20年生命周期內(nèi)，極端氣象條件下的風(fēng)機(jī)，橡膠保護(hù)罩會(huì)發(fā)生老化而較多頻次的更換，經(jīng)濟(jì)性較差。

　　加熱除冰方案已經(jīng)有局部應(yīng)用，有兩種途徑，在前緣區(qū)域布置電熱膜或在停機(jī)時(shí)從葉根吹熱風(fēng)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(dǎo)通熱氣和抽取熱氣的管道。其優(yōu)勢在于不影響葉片氣動(dòng)外形。對葉片防雷系統(tǒng)也沒有特殊要求。在停機(jī)時(shí)，整個(gè)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(fēng)速或葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)，需要較大的加熱能量。如果葉片結(jié)冰后停機(jī)加熱除冰，需要在耗電加熱的同時(shí)還無法實(shí)現(xiàn)發(fā)電。

　　實(shí)際上，對于變槳控制風(fēng)機(jī)，只需要在通過計(jì)算在其轉(zhuǎn)捩點(diǎn)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(rèn)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(shí)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(huì)影響敏感的前緣區(qū)域的氣流風(fēng)布，從而會(huì)影響葉片的氣動(dòng)性能。