摘要：基于压电驱动器激励振动的机械力学式除冰技术是一种重量小和能耗低的新型除冰技术,用于应对航空结冰威胁问题。其中机械振动引起的界面剪切应力和相应结构振动模态是该除冰技术研究中的两个重要方面。寻找合适的振动模态来产生足够的界面剪切应力以提高除冰效率是研究中的重要内容。薄板的振动模态通常用横向轴线和纵向轴线上的反节点数m和n来描述。本文目的是研究不同结构弯曲振动模态下除冰剪切应力的分布特征,从而为基于机械振动的结冰防护系统(Ice protection system,IPS)的详细设计建立目标振动模态的选择依据。通过理论分析和仿真计算,建立了界面剪切应力与结构振动模态参数之间的关系。采用“冰层⁃平板⁃压电陶瓷”的有限元分析模型(Finite element model,FEM),仿真计算了不同振动模态下的应力应变水平,并根据仿真和实验结果分析了除冰剪切力的分布特征。最终给出了基于弯曲振动模态参数m和n的特征来确定除冰模态的选择标准。

摘要：结冰传感器的安装直接决定了冰的探测效果,在飞机设计阶段往往要耗费巨大的工作量来确定合适结冰传感器安装的位置。本文提出了一种高效确定结冰传感器安装位置的方法,其基本思路是采用数值计算的手段,获得不安装结冰传感器飞机流场的水滴容积分数分布;再根据水滴收集率的定义,得到传感器拟安装区域不同位置的水滴收集率,并与机翼表面的水滴收集率对比;从保证传感器可以起到预警作用的角度出发,进而给出传感器的安装位置。采用该方法对某型民航客机进行了分析,给出了该型飞机适合安装传感器的区域。在此基础上,将传感器加载到对应位置进行数值仿真验证。仿真结果显示:传感器探头处的水滴收集率与不加载传感器时该位置的水滴收集率基本一致,均大于同等条件机翼上的最大水滴收集率,符合飞机的结冰防护需求。本文方法可普遍应用于运输类飞机设计,有效提高结冰防护系统设计的效率。