图8给出了变桨控制风机,在空转和运行时不同的结冰情况。假设当结冰不多时,剪切力相对较小,因此只有当气动力和离心力增大到一定程度时冰层才会发生断裂。

图8
小飞机上常采用机械除冰系统,通过在前缘安装一种所谓的充气式橡胶罩来实现表面控制的。然而对于风机叶片而言,由于叶尖部位存在较大的离心力充气系统要么自动充气要么会从叶片表面上脱落。 此外,还会影响气动,产生噪音。在20年生命周期内,极端气象条件下的风机,橡胶保护罩会发生老化而较多频次的更换,经济性较差。
加热除冰方案已经有局部应用,有两种途径,在前缘区域布置电热膜或在停机时从叶根吹热风加热叶片的方式。
采用热空气加热叶片的方法,需要特定的导通热气和抽取热气的管道。其优势在于不影响叶片气动外形。对叶片防雷系统也没有特殊要求。在停机时,整个叶片就都可以除冰。另一方面,玻璃钢材料具有较好的绝热性。在高风速或叶片旋转时,需要较大的加热能量。如果叶片结冰后停机加热除冰,需要在耗电加热的同时还无法实现发电。
实际上,对于变桨控制风机,只需要在通过计算在其转捩点附近布置加热膜即可,如图9给出了加热膜方案,这种方案被认作是一种较为有效的方法。

图9
加热膜可以通过灌注的方法加工到叶片的前缘区域,也可以通过粘贴的方法直接粘贴到已脱模的叶片上,因此实现方式较为灵活。然而,叶片前缘表面,如果直接粘贴,除非提前对模具做特定考虑,会影响敏感的前缘区域的气流风布,从而会影响叶片的气动性能。