袁文鐸

摘 要：防冰性能要求是全靜壓探頭的一項(xiàng)性能指標(biāo)，TSO標(biāo)準(zhǔn)、適航規(guī)章對(duì)此均有要求。本文分析和總結(jié)了全靜壓探頭冰風(fēng)洞試驗(yàn)要求。

關(guān)鍵詞：全靜壓探頭 冰風(fēng)洞

中圖分類號(hào)：V241.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）08（b）-0104-02

大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)是現(xiàn)代飛機(jī)的重要機(jī)載設(shè)備，其性能直接關(guān)系到飛行操縱和安全等整機(jī)性能。全靜壓探頭（俗稱空速管）是大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)重要的傳感器，通過(guò)感知和測(cè)量大氣總壓和靜壓，結(jié)合總溫信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)補(bǔ)償和計(jì)算得到高度、指示空速、真空速、馬赫數(shù)等關(guān)鍵飛行參數(shù)，并將參數(shù)發(fā)送給相關(guān)系統(tǒng)。這些參數(shù)直接關(guān)系到飛機(jī)操縱、飛機(jī)性能、環(huán)控系統(tǒng)、航電系統(tǒng)正常工作。

飛機(jī)的高度、空速、溫度信號(hào)是飛行最重要的參數(shù)，也決定了全靜壓探頭設(shè)備等級(jí)為A級(jí)。衡量其是否合格有多項(xiàng)指標(biāo)，包括數(shù)據(jù)精度、泄漏、防冰、環(huán)境試驗(yàn)等。本文主要針對(duì)適航條款中的防冰要求，總結(jié)和分析全靜壓探頭冰風(fēng)洞試驗(yàn)要求。

1 試驗(yàn)要求

全靜壓探頭安裝于機(jī)身外表面，因此當(dāng)飛機(jī)在結(jié)冰條件下飛行時(shí)，傳感器結(jié)冰的可能性很大。一旦結(jié)冰，會(huì)降低壓力測(cè)量精度，進(jìn)而影響飛行安全。

全靜壓探頭是TSOA設(shè)備，TSO-C16a規(guī)定探頭需要通過(guò)冰風(fēng)洞加熱防冰測(cè)試。全靜壓探頭冰風(fēng)洞試驗(yàn)通常包含以下幾項(xiàng)。

（1）結(jié)冰試驗(yàn)。構(gòu)造模擬氣象條件進(jìn)行一段時(shí)間的噴霧結(jié)冰，觀察結(jié)冰外形和結(jié)冰類型。

（2）除冰試驗(yàn)。模擬條件下，當(dāng)傳感器上結(jié)冰厚度達(dá)到規(guī)定數(shù)值時(shí)，開(kāi)啟加熱進(jìn)行除冰，通過(guò)記錄除冰時(shí)間和加熱電流驗(yàn)證其符合性。

（3）防冰試驗(yàn)。試驗(yàn)初始即開(kāi)啟加熱，構(gòu)造模擬結(jié)冰氣象條件并進(jìn)行噴霧，觀察傳感器結(jié)冰情況。

2 標(biāo)準(zhǔn)分析

2.1 CCAR 25適航要求[1]

CCAR-25-R4《運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)》于2011年發(fā)布，定義了運(yùn)輸類飛機(jī)的適航標(biāo)準(zhǔn)。25.1325（b）規(guī)定：當(dāng)飛機(jī)遇到本部附錄C所規(guī)定的連續(xù)或間斷最大結(jié)冰狀態(tài)時(shí)，靜壓系統(tǒng)內(nèi)的空氣壓力和真實(shí)的外界大氣靜壓之間的相互關(guān)系不變。附錄C規(guī)定了自然結(jié)冰試飛中要求的結(jié)冰氣象條件，如圖1所示。

連續(xù)最大結(jié)冰條件：在一定時(shí)間內(nèi)，飛機(jī)處于一個(gè)低等和中等程度的液態(tài)水含量的層云中。該條件表征層云中的結(jié)冰現(xiàn)象，適用于機(jī)翼、尾翼。

間斷最大結(jié)冰條件：在短時(shí)間內(nèi)，飛機(jī)處于一個(gè)高含水量的環(huán)境中。該條件表征積云中的結(jié)冰現(xiàn)象，適用于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道和導(dǎo)向葉片等部件。

2.2 TSO-C16規(guī)范[2]

TSO-C16是FAA于1948年發(fā)布的空速管標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了設(shè)備最低性能要求和環(huán)境試驗(yàn)要求，性能參考AS 393。冰風(fēng)洞試驗(yàn)要求如下：

試驗(yàn)條件：溫度-10 ℃和-20 ℃；空速200 kts。

試驗(yàn)要求：探頭頭部結(jié)冰1/4 min，額定電源通電加熱，除冰時(shí)間小于2 min，除冰后不再出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。

2.3 TSO-C16a規(guī)范[3]

試驗(yàn)要求：探頭頭部結(jié)冰0.50 min時(shí)，以低于額定電壓10%的電壓加熱，除冰時(shí)間應(yīng)小于90 s，開(kāi)始加熱到壓力指示正確不超過(guò)1 min，除冰后需持續(xù)測(cè)試20 min，監(jiān)控沒(méi)有結(jié)冰現(xiàn)象。

2.4 GJB 836-90規(guī)范[5]

GJB 836-90規(guī)范規(guī)定了補(bǔ)償式直桿型和L型全靜壓受感器的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和試驗(yàn)的通用要求。

（1）L型冰風(fēng)洞試驗(yàn)要求如下：

試驗(yàn)條件：空速180±13 m/s；溫度-35±5 ℃；LWC：1.25±0.25 g/m^3；迎角：0°～20°。

試驗(yàn)要求：受感器結(jié)冰直到總壓口被堵住或者在受感器端部形成13mm長(zhǎng)的冰帽。額定電源通電加熱，獲得正確壓力讀數(shù)的總時(shí)間不得超過(guò)1.5 min，除去冰帽后繼續(xù)試驗(yàn)，無(wú)結(jié)冰現(xiàn)象。

（2）直桿型冰風(fēng)洞試驗(yàn)要求如下：

試驗(yàn)條件：空速205±13 m/s；溫度-35±5 ℃；LWC：1.25±0.25 g/m^3。

試驗(yàn)要求：（1）迎角為0°，受感器結(jié)冰直到總壓口被堵住或者在受感器端部形成13 mm長(zhǎng)的冰帽。額定電源通電加熱，獲得正確壓力讀數(shù)的總時(shí)間不得超過(guò)60 s，并且除去所有聚積的冰的時(shí)間不應(yīng)超過(guò)1.5 min。受感器在額定電壓下連續(xù)工作1h以后，將迎角增加到4°，繼續(xù)工作20 min。無(wú)結(jié)冰現(xiàn)象。（2）迎角為15°，受感器結(jié)冰直到總壓口被堵住或者在受感器端部形成13 mm長(zhǎng)的冰帽。額定電源通電加熱，獲得正確壓力讀數(shù)的總時(shí)間不得超過(guò)60 s，并且除去所有聚積的冰的時(shí)間不應(yīng)超過(guò)1.5 min。受感器在額定電壓下連續(xù)工作1 h以后，無(wú)結(jié)冰現(xiàn)象。

3 標(biāo)準(zhǔn)分析

民用飛機(jī)大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)全靜壓探頭需要滿足對(duì)應(yīng)TSO標(biāo)準(zhǔn)，并需通過(guò)自然結(jié)冰試飛，驗(yàn)證其對(duì)CCAR25的適航符合性。

FAA于2006年10月6日頒布全靜壓探頭新版TSO標(biāo)準(zhǔn)即TSO-C16a。后續(xù)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的探頭都需要滿足新的標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)已獲取原標(biāo)準(zhǔn)TSO-C16的探頭，還可繼續(xù)按照原標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行生產(chǎn)制造。

由上節(jié)可知，對(duì)于全靜壓探頭的防冰功能，TSO-C16a與CCAR-25-R4部中的飛行速度、結(jié)冰云霧條件、加熱電壓、攻角等參數(shù)均可通用，區(qū)別主要在于遭遇結(jié)冰云的時(shí)間和防冰系統(tǒng)開(kāi)啟的時(shí)間點(diǎn)：TSO-C16a標(biāo)準(zhǔn)中探頭在結(jié)冰環(huán)境的時(shí)間至少需要20 min，而25部附錄C中不超過(guò)40 s（間斷最大結(jié)冰云層長(zhǎng)度為2.6 nm，按照250 knots的飛行速度，飛機(jī)穿云時(shí)間僅為37.44 s）；TSO中探頭需結(jié)冰厚度超過(guò)0.5 min才開(kāi)啟，而飛機(jī)實(shí)際使用過(guò)程中，空速管加熱功能是全程工作的，不存在延遲打開(kāi)的現(xiàn)象。由此可知，TSO-C16a中的冰風(fēng)洞試驗(yàn)條件比CCAR25部要求嚴(yán)酷許多，取得TSO標(biāo)準(zhǔn)的全靜壓探頭可以滿足CCAR25部自然結(jié)冰適航要求，但是需要通過(guò)試飛進(jìn)行驗(yàn)證。

4 結(jié)論

本文總結(jié)了全靜壓探頭防冰加熱性能各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)冰風(fēng)洞試驗(yàn)的要求。并對(duì)民機(jī)探頭TSO-C16a標(biāo)準(zhǔn)和CCAR25結(jié)冰要求進(jìn)行了對(duì)比分析。

參考文獻(xiàn)

[1] CCAR-25運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)[S]. CAAC，2011.

[2] TSO-C16 Airspeed Tubes （Electrically Heated）[S].FAA，1948.

[3] TSO-C16a Electrically Heated Pitot Static Probe[S].FAA，2006.

[4] BS 2G 135 Electrically-Heated pitot and pitot static pressure heads[S].BSI，1967.

[5] GJB836-90補(bǔ)償式全靜壓受感器通用規(guī)范[S].國(guó)防科工委，1990.endprint

摘 要：防冰性能要求是全靜壓探頭的一項(xiàng)性能指標(biāo)，TSO標(biāo)準(zhǔn)、適航規(guī)章對(duì)此均有要求。本文分析和總結(jié)了全靜壓探頭冰風(fēng)洞試驗(yàn)要求。

關(guān)鍵詞：全靜壓探頭 冰風(fēng)洞

中圖分類號(hào)：V241.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）08（b）-0104-02

大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)是現(xiàn)代飛機(jī)的重要機(jī)載設(shè)備，其性能直接關(guān)系到飛行操縱和安全等整機(jī)性能。全靜壓探頭（俗稱空速管）是大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)重要的傳感器，通過(guò)感知和測(cè)量大氣總壓和靜壓，結(jié)合總溫信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)補(bǔ)償和計(jì)算得到高度、指示空速、真空速、馬赫數(shù)等關(guān)鍵飛行參數(shù)，并將參數(shù)發(fā)送給相關(guān)系統(tǒng)。這些參數(shù)直接關(guān)系到飛機(jī)操縱、飛機(jī)性能、環(huán)控系統(tǒng)、航電系統(tǒng)正常工作。

飛機(jī)的高度、空速、溫度信號(hào)是飛行最重要的參數(shù)，也決定了全靜壓探頭設(shè)備等級(jí)為A級(jí)。衡量其是否合格有多項(xiàng)指標(biāo)，包括數(shù)據(jù)精度、泄漏、防冰、環(huán)境試驗(yàn)等。本文主要針對(duì)適航條款中的防冰要求，總結(jié)和分析全靜壓探頭冰風(fēng)洞試驗(yàn)要求。

1 試驗(yàn)要求

全靜壓探頭安裝于機(jī)身外表面，因此當(dāng)飛機(jī)在結(jié)冰條件下飛行時(shí)，傳感器結(jié)冰的可能性很大。一旦結(jié)冰，會(huì)降低壓力測(cè)量精度，進(jìn)而影響飛行安全。

全靜壓探頭是TSOA設(shè)備，TSO-C16a規(guī)定探頭需要通過(guò)冰風(fēng)洞加熱防冰測(cè)試。全靜壓探頭冰風(fēng)洞試驗(yàn)通常包含以下幾項(xiàng)。

（1）結(jié)冰試驗(yàn)。構(gòu)造模擬氣象條件進(jìn)行一段時(shí)間的噴霧結(jié)冰，觀察結(jié)冰外形和結(jié)冰類型。

（2）除冰試驗(yàn)。模擬條件下，當(dāng)傳感器上結(jié)冰厚度達(dá)到規(guī)定數(shù)值時(shí)，開(kāi)啟加熱進(jìn)行除冰，通過(guò)記錄除冰時(shí)間和加熱電流驗(yàn)證其符合性。

（3）防冰試驗(yàn)。試驗(yàn)初始即開(kāi)啟加熱，構(gòu)造模擬結(jié)冰氣象條件并進(jìn)行噴霧，觀察傳感器結(jié)冰情況。

2 標(biāo)準(zhǔn)分析

2.1 CCAR 25適航要求[1]

CCAR-25-R4《運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)》于2011年發(fā)布，定義了運(yùn)輸類飛機(jī)的適航標(biāo)準(zhǔn)。25.1325（b）規(guī)定：當(dāng)飛機(jī)遇到本部附錄C所規(guī)定的連續(xù)或間斷最大結(jié)冰狀態(tài)時(shí)，靜壓系統(tǒng)內(nèi)的空氣壓力和真實(shí)的外界大氣靜壓之間的相互關(guān)系不變。附錄C規(guī)定了自然結(jié)冰試飛中要求的結(jié)冰氣象條件，如圖1所示。

連續(xù)最大結(jié)冰條件：在一定時(shí)間內(nèi)，飛機(jī)處于一個(gè)低等和中等程度的液態(tài)水含量的層云中。該條件表征層云中的結(jié)冰現(xiàn)象，適用于機(jī)翼、尾翼。

間斷最大結(jié)冰條件：在短時(shí)間內(nèi)，飛機(jī)處于一個(gè)高含水量的環(huán)境中。該條件表征積云中的結(jié)冰現(xiàn)象，適用于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道和導(dǎo)向葉片等部件。

2.2 TSO-C16規(guī)范[2]

TSO-C16是FAA于1948年發(fā)布的空速管標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了設(shè)備最低性能要求和環(huán)境試驗(yàn)要求，性能參考AS 393。冰風(fēng)洞試驗(yàn)要求如下：

試驗(yàn)條件：溫度-10 ℃和-20 ℃；空速200 kts。

試驗(yàn)要求：探頭頭部結(jié)冰1/4 min，額定電源通電加熱，除冰時(shí)間小于2 min，除冰后不再出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。

2.3 TSO-C16a規(guī)范[3]

試驗(yàn)要求：探頭頭部結(jié)冰0.50 min時(shí)，以低于額定電壓10%的電壓加熱，除冰時(shí)間應(yīng)小于90 s，開(kāi)始加熱到壓力指示正確不超過(guò)1 min，除冰后需持續(xù)測(cè)試20 min，監(jiān)控沒(méi)有結(jié)冰現(xiàn)象。

2.4 GJB 836-90規(guī)范[5]

GJB 836-90規(guī)范規(guī)定了補(bǔ)償式直桿型和L型全靜壓受感器的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和試驗(yàn)的通用要求。

（1）L型冰風(fēng)洞試驗(yàn)要求如下：

試驗(yàn)條件：空速180±13 m/s；溫度-35±5 ℃；LWC：1.25±0.25 g/m^3；迎角：0°～20°。

試驗(yàn)要求：受感器結(jié)冰直到總壓口被堵住或者在受感器端部形成13mm長(zhǎng)的冰帽。額定電源通電加熱，獲得正確壓力讀數(shù)的總時(shí)間不得超過(guò)1.5 min，除去冰帽后繼續(xù)試驗(yàn)，無(wú)結(jié)冰現(xiàn)象。

（2）直桿型冰風(fēng)洞試驗(yàn)要求如下：

試驗(yàn)條件：空速205±13 m/s；溫度-35±5 ℃；LWC：1.25±0.25 g/m^3。

試驗(yàn)要求：（1）迎角為0°，受感器結(jié)冰直到總壓口被堵住或者在受感器端部形成13 mm長(zhǎng)的冰帽。額定電源通電加熱，獲得正確壓力讀數(shù)的總時(shí)間不得超過(guò)60 s，并且除去所有聚積的冰的時(shí)間不應(yīng)超過(guò)1.5 min。受感器在額定電壓下連續(xù)工作1h以后，將迎角增加到4°，繼續(xù)工作20 min。無(wú)結(jié)冰現(xiàn)象。（2）迎角為15°，受感器結(jié)冰直到總壓口被堵住或者在受感器端部形成13 mm長(zhǎng)的冰帽。額定電源通電加熱，獲得正確壓力讀數(shù)的總時(shí)間不得超過(guò)60 s，并且除去所有聚積的冰的時(shí)間不應(yīng)超過(guò)1.5 min。受感器在額定電壓下連續(xù)工作1 h以后，無(wú)結(jié)冰現(xiàn)象。

3 標(biāo)準(zhǔn)分析

民用飛機(jī)大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)全靜壓探頭需要滿足對(duì)應(yīng)TSO標(biāo)準(zhǔn)，并需通過(guò)自然結(jié)冰試飛，驗(yàn)證其對(duì)CCAR25的適航符合性。

FAA于2006年10月6日頒布全靜壓探頭新版TSO標(biāo)準(zhǔn)即TSO-C16a。后續(xù)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的探頭都需要滿足新的標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)已獲取原標(biāo)準(zhǔn)TSO-C16的探頭，還可繼續(xù)按照原標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行生產(chǎn)制造。

由上節(jié)可知，對(duì)于全靜壓探頭的防冰功能，TSO-C16a與CCAR-25-R4部中的飛行速度、結(jié)冰云霧條件、加熱電壓、攻角等參數(shù)均可通用，區(qū)別主要在于遭遇結(jié)冰云的時(shí)間和防冰系統(tǒng)開(kāi)啟的時(shí)間點(diǎn)：TSO-C16a標(biāo)準(zhǔn)中探頭在結(jié)冰環(huán)境的時(shí)間至少需要20 min，而25部附錄C中不超過(guò)40 s（間斷最大結(jié)冰云層長(zhǎng)度為2.6 nm，按照250 knots的飛行速度，飛機(jī)穿云時(shí)間僅為37.44 s）；TSO中探頭需結(jié)冰厚度超過(guò)0.5 min才開(kāi)啟，而飛機(jī)實(shí)際使用過(guò)程中，空速管加熱功能是全程工作的，不存在延遲打開(kāi)的現(xiàn)象。由此可知，TSO-C16a中的冰風(fēng)洞試驗(yàn)條件比CCAR25部要求嚴(yán)酷許多，取得TSO標(biāo)準(zhǔn)的全靜壓探頭可以滿足CCAR25部自然結(jié)冰適航要求，但是需要通過(guò)試飛進(jìn)行驗(yàn)證。

4 結(jié)論

本文總結(jié)了全靜壓探頭防冰加熱性能各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)冰風(fēng)洞試驗(yàn)的要求。并對(duì)民機(jī)探頭TSO-C16a標(biāo)準(zhǔn)和CCAR25結(jié)冰要求進(jìn)行了對(duì)比分析。

參考文獻(xiàn)

[1] CCAR-25運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)[S]. CAAC，2011.

[2] TSO-C16 Airspeed Tubes （Electrically Heated）[S].FAA，1948.

[3] TSO-C16a Electrically Heated Pitot Static Probe[S].FAA，2006.

[4] BS 2G 135 Electrically-Heated pitot and pitot static pressure heads[S].BSI，1967.

[5] GJB836-90補(bǔ)償式全靜壓受感器通用規(guī)范[S].國(guó)防科工委，1990.endprint

摘 要：防冰性能要求是全靜壓探頭的一項(xiàng)性能指標(biāo)，TSO標(biāo)準(zhǔn)、適航規(guī)章對(duì)此均有要求。本文分析和總結(jié)了全靜壓探頭冰風(fēng)洞試驗(yàn)要求。

關(guān)鍵詞：全靜壓探頭 冰風(fēng)洞

中圖分類號(hào)：V241.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）08（b）-0104-02

大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)是現(xiàn)代飛機(jī)的重要機(jī)載設(shè)備，其性能直接關(guān)系到飛行操縱和安全等整機(jī)性能。全靜壓探頭（俗稱空速管）是大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)重要的傳感器，通過(guò)感知和測(cè)量大氣總壓和靜壓，結(jié)合總溫信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)補(bǔ)償和計(jì)算得到高度、指示空速、真空速、馬赫數(shù)等關(guān)鍵飛行參數(shù)，并將參數(shù)發(fā)送給相關(guān)系統(tǒng)。這些參數(shù)直接關(guān)系到飛機(jī)操縱、飛機(jī)性能、環(huán)控系統(tǒng)、航電系統(tǒng)正常工作。

飛機(jī)的高度、空速、溫度信號(hào)是飛行最重要的參數(shù)，也決定了全靜壓探頭設(shè)備等級(jí)為A級(jí)。衡量其是否合格有多項(xiàng)指標(biāo)，包括數(shù)據(jù)精度、泄漏、防冰、環(huán)境試驗(yàn)等。本文主要針對(duì)適航條款中的防冰要求，總結(jié)和分析全靜壓探頭冰風(fēng)洞試驗(yàn)要求。

1 試驗(yàn)要求

全靜壓探頭安裝于機(jī)身外表面，因此當(dāng)飛機(jī)在結(jié)冰條件下飛行時(shí)，傳感器結(jié)冰的可能性很大。一旦結(jié)冰，會(huì)降低壓力測(cè)量精度，進(jìn)而影響飛行安全。

全靜壓探頭是TSOA設(shè)備，TSO-C16a規(guī)定探頭需要通過(guò)冰風(fēng)洞加熱防冰測(cè)試。全靜壓探頭冰風(fēng)洞試驗(yàn)通常包含以下幾項(xiàng)。

（1）結(jié)冰試驗(yàn)。構(gòu)造模擬氣象條件進(jìn)行一段時(shí)間的噴霧結(jié)冰，觀察結(jié)冰外形和結(jié)冰類型。

（2）除冰試驗(yàn)。模擬條件下，當(dāng)傳感器上結(jié)冰厚度達(dá)到規(guī)定數(shù)值時(shí)，開(kāi)啟加熱進(jìn)行除冰，通過(guò)記錄除冰時(shí)間和加熱電流驗(yàn)證其符合性。

（3）防冰試驗(yàn)。試驗(yàn)初始即開(kāi)啟加熱，構(gòu)造模擬結(jié)冰氣象條件并進(jìn)行噴霧，觀察傳感器結(jié)冰情況。

2 標(biāo)準(zhǔn)分析

2.1 CCAR 25適航要求[1]

CCAR-25-R4《運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)》于2011年發(fā)布，定義了運(yùn)輸類飛機(jī)的適航標(biāo)準(zhǔn)。25.1325（b）規(guī)定：當(dāng)飛機(jī)遇到本部附錄C所規(guī)定的連續(xù)或間斷最大結(jié)冰狀態(tài)時(shí)，靜壓系統(tǒng)內(nèi)的空氣壓力和真實(shí)的外界大氣靜壓之間的相互關(guān)系不變。附錄C規(guī)定了自然結(jié)冰試飛中要求的結(jié)冰氣象條件，如圖1所示。

連續(xù)最大結(jié)冰條件：在一定時(shí)間內(nèi)，飛機(jī)處于一個(gè)低等和中等程度的液態(tài)水含量的層云中。該條件表征層云中的結(jié)冰現(xiàn)象，適用于機(jī)翼、尾翼。

間斷最大結(jié)冰條件：在短時(shí)間內(nèi)，飛機(jī)處于一個(gè)高含水量的環(huán)境中。該條件表征積云中的結(jié)冰現(xiàn)象，適用于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道和導(dǎo)向葉片等部件。

2.2 TSO-C16規(guī)范[2]

TSO-C16是FAA于1948年發(fā)布的空速管標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了設(shè)備最低性能要求和環(huán)境試驗(yàn)要求，性能參考AS 393。冰風(fēng)洞試驗(yàn)要求如下：

試驗(yàn)條件：溫度-10 ℃和-20 ℃；空速200 kts。

試驗(yàn)要求：探頭頭部結(jié)冰1/4 min，額定電源通電加熱，除冰時(shí)間小于2 min，除冰后不再出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。

2.3 TSO-C16a規(guī)范[3]

試驗(yàn)要求：探頭頭部結(jié)冰0.50 min時(shí)，以低于額定電壓10%的電壓加熱，除冰時(shí)間應(yīng)小于90 s，開(kāi)始加熱到壓力指示正確不超過(guò)1 min，除冰后需持續(xù)測(cè)試20 min，監(jiān)控沒(méi)有結(jié)冰現(xiàn)象。

2.4 GJB 836-90規(guī)范[5]

GJB 836-90規(guī)范規(guī)定了補(bǔ)償式直桿型和L型全靜壓受感器的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和試驗(yàn)的通用要求。

（1）L型冰風(fēng)洞試驗(yàn)要求如下：

試驗(yàn)條件：空速180±13 m/s；溫度-35±5 ℃；LWC：1.25±0.25 g/m^3；迎角：0°～20°。

試驗(yàn)要求：受感器結(jié)冰直到總壓口被堵住或者在受感器端部形成13mm長(zhǎng)的冰帽。額定電源通電加熱，獲得正確壓力讀數(shù)的總時(shí)間不得超過(guò)1.5 min，除去冰帽后繼續(xù)試驗(yàn)，無(wú)結(jié)冰現(xiàn)象。

（2）直桿型冰風(fēng)洞試驗(yàn)要求如下：

試驗(yàn)條件：空速205±13 m/s；溫度-35±5 ℃；LWC：1.25±0.25 g/m^3。

試驗(yàn)要求：（1）迎角為0°，受感器結(jié)冰直到總壓口被堵住或者在受感器端部形成13 mm長(zhǎng)的冰帽。額定電源通電加熱，獲得正確壓力讀數(shù)的總時(shí)間不得超過(guò)60 s，并且除去所有聚積的冰的時(shí)間不應(yīng)超過(guò)1.5 min。受感器在額定電壓下連續(xù)工作1h以后，將迎角增加到4°，繼續(xù)工作20 min。無(wú)結(jié)冰現(xiàn)象。（2）迎角為15°，受感器結(jié)冰直到總壓口被堵住或者在受感器端部形成13 mm長(zhǎng)的冰帽。額定電源通電加熱，獲得正確壓力讀數(shù)的總時(shí)間不得超過(guò)60 s，并且除去所有聚積的冰的時(shí)間不應(yīng)超過(guò)1.5 min。受感器在額定電壓下連續(xù)工作1 h以后，無(wú)結(jié)冰現(xiàn)象。

3 標(biāo)準(zhǔn)分析

民用飛機(jī)大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)全靜壓探頭需要滿足對(duì)應(yīng)TSO標(biāo)準(zhǔn)，并需通過(guò)自然結(jié)冰試飛，驗(yàn)證其對(duì)CCAR25的適航符合性。

FAA于2006年10月6日頒布全靜壓探頭新版TSO標(biāo)準(zhǔn)即TSO-C16a。后續(xù)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的探頭都需要滿足新的標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)已獲取原標(biāo)準(zhǔn)TSO-C16的探頭，還可繼續(xù)按照原標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行生產(chǎn)制造。

由上節(jié)可知，對(duì)于全靜壓探頭的防冰功能，TSO-C16a與CCAR-25-R4部中的飛行速度、結(jié)冰云霧條件、加熱電壓、攻角等參數(shù)均可通用，區(qū)別主要在于遭遇結(jié)冰云的時(shí)間和防冰系統(tǒng)開(kāi)啟的時(shí)間點(diǎn)：TSO-C16a標(biāo)準(zhǔn)中探頭在結(jié)冰環(huán)境的時(shí)間至少需要20 min，而25部附錄C中不超過(guò)40 s（間斷最大結(jié)冰云層長(zhǎng)度為2.6 nm，按照250 knots的飛行速度，飛機(jī)穿云時(shí)間僅為37.44 s）；TSO中探頭需結(jié)冰厚度超過(guò)0.5 min才開(kāi)啟，而飛機(jī)實(shí)際使用過(guò)程中，空速管加熱功能是全程工作的，不存在延遲打開(kāi)的現(xiàn)象。由此可知，TSO-C16a中的冰風(fēng)洞試驗(yàn)條件比CCAR25部要求嚴(yán)酷許多，取得TSO標(biāo)準(zhǔn)的全靜壓探頭可以滿足CCAR25部自然結(jié)冰適航要求，但是需要通過(guò)試飛進(jìn)行驗(yàn)證。

4 結(jié)論

本文總結(jié)了全靜壓探頭防冰加熱性能各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)冰風(fēng)洞試驗(yàn)的要求。并對(duì)民機(jī)探頭TSO-C16a標(biāo)準(zhǔn)和CCAR25結(jié)冰要求進(jìn)行了對(duì)比分析。

參考文獻(xiàn)

[1] CCAR-25運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)[S]. CAAC，2011.

[2] TSO-C16 Airspeed Tubes （Electrically Heated）[S].FAA，1948.

[3] TSO-C16a Electrically Heated Pitot Static Probe[S].FAA，2006.

[4] BS 2G 135 Electrically-Heated pitot and pitot static pressure heads[S].BSI，1967.

[5] GJB836-90補(bǔ)償式全靜壓受感器通用規(guī)范[S].國(guó)防科工委，1990.endprint