文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
飞机电排斥除冰系统研究
姓名:袁赫
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:姜胜林
2010-12-30
华中科技大学硕士学位论文
摘要
结冰是飞机飞行中的重大安全隐患。电排斥除冰器利用电磁排斥力除去冻结在飞
机表面的积冰,具有低功耗、高效率、对飞机气动性能影响小、安装简易等优点。本
文采用 ANSYS 仿真软件,利用磁矢量位有限元仿真方法,构建了飞机电排斥除冰器
有限元模型,通过对模型进行电磁——结构瞬态耦合,对电排斥除冰器进行了电磁特
性、力学特性和除冰特性的研究。主要研究内容如下:
根据改进型电排斥除冰器的结构进行建模,通过仿真结果与实验结果及经验公式
计算结果对比,验证了仿真结果的精确性。
研究了单组器件的电磁特性,通过改变器件的尺寸和结构,得到运动层受电磁力
强度与器件尺寸及结构的关系。
对单组器件进行多层优化,并分析电磁特性。分析表明,4 层器件具有较好的优
化特性,同时提高了电排斥器件工作的稳定性。当器件长 100mm,极板厚 ,
板间距 ,极板宽度范围为 1-5mm,脉冲电流幅值为 3000A 时,4 层器件运动层
所受电磁力强度是 2 层器件的 - 倍。
分析了电排斥除冰器的力学特性,针对不同尺寸、结构及电流激励下电排斥器件
运动层所受电磁力强度转化为结构力强度的效率及器件最大排斥位移进行研究。得到
不同器件参数下的结构力强度转化效率及器件排斥位移等高图。
针对瘤状结冰,研究了除冰器的除冰特性。得到了不同器件尺寸、结构、电流激
励以及结冰情况下器件的除冰比例及除冰图形。通过研究,制定电排斥除冰器制作时
的建议参数范围:l=100mm;w=2—;M=—5mm;h’=;组数为 5;I
≥4500A;脉宽 -;上升沿约 ;除冰极限 4mm;在结冰强度为“中
结冰”的环境下飞行时,除冰周期小于 2 分钟。
根据研究所得的除冰器参数范围,制作“5 组——4 层”电排斥除冰器件,并研
究其通入幅值为 0—3000A 脉冲电流时的排斥强度。当电流幅值为 3000A 时,器件排
斥强度为。
关键词:飞机,结冰,机械除冰法,电排斥除冰器,有限元,电磁——结构耦合
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Icing is one of the major sources of flight accidents, which therefore needs to be
removed from the aircrafts. Among various de-icing systems, electrico-expulsive approach
removes ice by the electro-ic repulsion force, which is featured by its low power
consumption, high efficiency, little influence to flight stability, as well as flexible
installation. With ANSYS simulator and based on ic-vector finite element method
(FEM), this thesis builds the FEM models for ponent. The electro-ic and
mechanic properties of the electro-expulsive deicing system (EEDS) together with its
deicing features are analysed by EM-structure transient coupling approach. The main
content of this research is as following:
A model was chosen according to the modified EEDS structure. The simulation results
shows good accuracy paring with experimental and empirical results.
The electro-ic properties of a single device unit was studied by