超疏水电热薄膜对溢流冰的抑制效果探究

陈增贵 肖冰 王宇 张海洋 吕湘连 何洋

摘要：溢流冰会对飞行安全与操纵品质造成重大影响。本文将电热方法与超疏水表面法二者结合，探究超疏水电热薄膜对溢流冰的抑制效果。以聚酰亚胺为基底，制备了超疏水电热薄膜，进行了润湿性能测试，证明制得的薄膜具有良好的超疏水性。对超疏水电热薄膜进行了冰风洞试验验证，证明了超疏水电热薄膜在多种结冰环境下对溢流冰均有明显抑制作用。通过分析液滴与薄膜表面的微观接触界面对液滴脱离表面能量的影响，探究了超疏水表面抑制溢流冰的原理。超疏水表面微纳结构凸起的存在，使得液滴与薄膜间的实际接触面积大大减小，从超疏水电熱薄膜表面分离液滴所需的能量远远小于普通电热薄膜表面。综上，超疏水表面在防止溢流冰方面表现出显著的优势，在飞机防冰领域具有潜在应用前景。

关键词：飞机防冰；风洞；超疏水；低能耗；溢流冰

中图分类号：V259文献标识码：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2021.09.011

基金项目：航空科学基金（2017ZC53036）

飞行器结冰严重危害飞行安全[1]。相关研究表明，结冰会增加飞行阻力，影响边界层状态，进而导致气流分离现象。由机翼前缘收集到的液态水滴，若未能及时与机体完成分离，会溢流到翼面或者机翼后缘产生溢流冰[2-3]。溢流冰会严重影响翼型上下翼面的气动外形，使飞机飞行阻力增加[4]，升力减小，对飞行安全产生严重威胁。

传统的飞机防除冰手段主要包括气热、电热[5]、气动和防除冰液等方法。……