直升機旋翼積冰的數值模擬

鐘 國 曹義華 趙 明

（北京航空航天大學 航空科學與工程學院，北京 100191）

直升機旋翼積冰的數值模擬

鐘 國 曹義華 趙 明

（北京航空航天大學 航空科學與工程學院，北京 100191）

為研究直升機旋翼槳葉積冰問題，通過對積冰形成機理和直升機飛行原理的分析，建立了基于CFD（Computational Fluid Dynamics）技術的直升機旋翼槳葉結冰預測的理論模型;采用歐拉法求解水滴控制方程，在經典Messinger模型的基礎上提出了積冰表面質能平衡的改進模型;以UH-60型直升機和CH-47型直升機為樣機，具體分析了積冰條件下直升機槳葉冰形預測的方法，為進一步研究直升機結冰后的飛行動力學問題及防除冰系統的設計奠定了基礎，對提高直升機飛行安全性具有積極意義.

旋翼結冰;積冰預測;數值模擬;熱力學模型

直升機是一種依靠旋翼控制水平和垂直方向運動的特種飛行器，廣泛應用于軍事、民用領域的多個方向.直升機多在6 000 m以下的低空飛行，常遇到雨雪冰霜等惡劣天氣，當大氣中的液態水含量較高時，會使直升機發生結冰現象并導致安全隱患［1］.

相較于固定翼飛機，直升機在飛行時更容易遭遇結冰狀況，且其對飛行品質的影響更為突出，尤其是旋翼槳葉的結冰會導致飛行阻力增加，需用功率增加，并引起槳葉失速、空速受限、續航時間和航程顯著下降等問題.

我國對飛行器結冰問題的研究相對落后，尤其在數值模擬方面的探索還處于初級階段.從20世紀90年代開始，陸續有國內學者發……