对飞机的机翼而言,在飞行过程中,空气中的过冷水滴撞击翼面上结冰后,机翼的气动外形会发生变化,会产生飞行阻力增大、升力下降、临界攻角减小等一系列不利情况,甚至会发生坠机等严重事故。由此可见,研究翼面的结冰过程和结冰后翼面外形变化对机翼气动特性的影响十分重要。要研究结冰后翼面外形变化对机翼气动特性的影响,首先需要研究空气中过冷水滴撞击翼面的区域大小,以及撞击后在翼面上的结冰机理和过程,即翼面结冰区的大小、冰的生长情况和一定时间后形成的冰形。本文的研究内容包括:以NACA0012翼型为研究对象,应用自主设计的小型冰风洞系统模拟结冰气象条件(主要参数有温度,风速,液态水含量,水滴直径等),进行机翼结冰试验研究,主要探究了不同温度、不同液态水含量对于结冰极限的影响以及不同液态水含量对于冰形生长过程的影响;建立合理的结冰模型,进行机翼结冰的数值模拟,并对数值模拟结果与试验结果进行比较;最后讨论了机翼结冰对飞机气动性能的影响,计算得到三种典型冰形对气动性能的影响,并且比较得到最不利飞机气动性能的结冰情况。试验得到了三种典型冰形及其结冰气象条件,研究结果表明:温度、液态水含量对于结冰极限以及水滴撞击极限没有影响;水滴有效平均直径、风速对于水滴撞击极限有着明显的影响;液态水含量对于冰形生长形状的影响不大,相同结冰时间内液态水含量增加一倍冰形厚度也随之增加一倍;机翼结冰将会严重影响飞机的飞行性能。