周航星，于洋涛

（1.北京理工大学 珠海航空学院，广东 珠海 519088；2.空军航空大学 航空理论系，长春 130022）

0 引言

大型飞机机翼、尾翼和各操纵面结冰是复杂气象条件下威胁到飞行安全的重要因素。由于空中饱和过冷水滴与飞机碰撞，滴滞留在飞机上的水分，因环境气温降低会凝结成积冰。结冰改变了飞机翼面及活动操纵面的气动外形，使飞机的操纵性能下降。不同部位结冰、不同形状结冰对飞机气动性能和操纵性能的影响会不同。本文应用理论解析方法模拟积冰飞机的形状，再应用有限元方法分析对比飞机气动力矩的改变，得出积冰对飞机操纵性能的影响规律。

1 积冰飞机的形状预测

预测积冰飞机结冰后形状是给出其结构和气动特性改变的基础。本文首先对飞机整体进行二维分解，求出飞机二维层面变化情况，再将所求得的所有二维场拟合成为三维场，得出积冰飞机的形状。求解过程中假设空中的过冷水滴凝结成冰是一层一层均匀增长，通过飞机绕流流场计算、水滴碰撞运动分析、积冰热力学计算完成积冰飞机形状的理论解析模拟。

1.1 飞机绕流流场计算

本文求解冰形时假设空气中过冷水滴完全按照绕流流场运动，对飞机绕流流场采用低速黏流时均N-S 方程来描述。

直角坐标下，控制方程可写为［1］

连续性方程：φ=1，Γ=0，q=0。

通过迭代求解飞机周围绕流流场情况，即得到空气中过冷水滴的运动轨迹。

1.2 水滴碰撞运动分析

空气中过冷水滴与飞机碰撞之后，其运动轨迹就将发生变化。……