飞机在含有过冷水微滴的云层中飞行时,机身部件,如风挡玻璃、机翼和垂尾等,可能会出现结冰现象。这对于飞机是非常危险的,因为它会改变其原有的气动外形,使得整机升力下降,阻力增加,操控性变差。飞机发动机也存在相似的问题。对于直升机用涡轴发动机来说,其进气道中零级导叶上的积冰会引起进气状况恶化,脱落的积冰也可能进入发动机内部而使其损坏。为了减小结冰问题带来的危害,现代飞机上通常都装备有除冰系统(de-icing system)或者防冰系统(anti-icing system)?。本文以目前应用较广的热气防冰系统为研究对象,试图找到一套简单而有效的评估防冰系统性能的方法。以此为出发点,本文的工作在计算和试验两个方面展开。文章首先介绍了热气防冰系统的经验算法,包括将引气管路和叶片作为流动网络处理的方法,叶片内外对流换热系数的算法,叶片分区简化思想及叶片壁面能量平衡方程等;然后详细介绍了二维水撞击特性的数值计算方法;最后,以热气防冰系统经验算法为基础,本文介绍了使用热分析模块对叶片壁面温度场进行计算的方法。作为上述算法的具体应用,本文以某涡轴发动机的零级导叶热气防冰系统为例,进行了两个防冰状态下的相关计算。在试验方面,文章介绍了在冰风洞中进行的热气防冰试验,试验结果验证了该零级导叶热气防冰系统的实际性能,同时也证实了本文所提出的计算方法的有效性。