圖8給出了變槳控制風機,在空轉和運行時不同的結冰情況。假設當結冰不多時,剪切力相對較小,因此只有當氣動力和離心力增大到一定程度時冰層才會發生斷裂。
圖8
小飛機上常采用機械除冰系統,通過在前緣安裝一種所謂的充氣式橡膠罩來實現表面控制的。然而對于風機葉片而言,由于葉尖部位存在較大的離心力充氣系統要么自動充氣要么會從葉片表面上脫落。 此外,還會影響氣動,產生噪音。在20年生命周期內,極端氣象條件下的風機,橡膠保護罩會發生老化而較多頻次的更換,經濟性較差。
加熱除冰方案已經有局部應用,有兩種途徑,在前緣區域布置電熱膜或在停機時從葉根吹熱風加熱葉片的方式。
采用熱空氣加熱葉片的方法,需要特定的導通熱氣和抽取熱氣的管道。其優勢在于不影響葉片氣動外形。對葉片防雷系統也沒有特殊要求。在停機時,整個葉片就都可以除冰。另一方面,玻璃鋼材料具有較好的絕熱性。在高風速或葉片旋轉時,需要較大的加熱能量。如果葉片結冰后停機加熱除冰,需要在耗電加熱的同時還無法實現發電。
實際上,對于變槳控制風機,只需要在通過計算在其轉捩點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,因此實現方式較為靈活。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,會影響敏感的前緣區域的氣流風布,從而會影響葉片的氣動性能。