栗 枢，曹广州

(1.南京航空航天大学 能源与动力学院，江苏 南京 210016；2.南京航空航天大学 无人机研究院，江苏 南京 210016)

当飞机穿过含有过冷水滴的云层时，空气中的过冷水滴会撞到发动机进口、机翼无人机螺旋桨等迎风部件表面，并产生结冰现象。这些迎风部件表面形成的结冰现象会破坏表面气动外形，危及飞机安全，甚至发生坠毁。因此研究飞机积冰问题，在工程上具有十分重要的意义。

能量有限、结构受限、对重量敏感等特点导致中小型无人机的防除冰设计相对困难，效费比太低，因此，在有人机中成熟使用的防除冰系统一般不能直接用于无人机上。目前来看，用户们普遍采取的应对方法是在环境条件较好的时间段进行无人机的飞行，比如：科索沃战争中美军为避免结冰危害，不得不在10月至4月期间禁飞无人机。这样就会大大影响无人机的出勤率。即便如此，仍有25%的架次遭遇结冰，导致不同程度的故障或坠毁。所以说，结冰是不可避免的，即使是环境条件相对好的情况下会产生结冰现象。

国外对有人机迎风表面积冰的数值模拟在20世纪40年代就已开展，1953年Messinger首次提出用于积冰数值计算的模型，此后该模型得到了广泛的应用。20世纪70年代，随着CFD的发展，积冰数值模拟技术快速发展，80年代之后陆续出现了一批基于Messinger模型开发的积冰模拟/防冰设计软件，如美国的LEWICE[1]、英国的 TRAJICE[2]、法国的 ONERA[3]、意大利的 CIRA[4]以及加拿大的 FENSAP-ICE[5]、Myers[6-7]等。但Messinger模型只是对霜冰的计算分析较为准确，认为当前控制体中未凝结的液态水全部流入下一个控制体中，没有考虑冰层表面薄水膜流动对积冰的影响[2]。……