北京
结冰现象是飞机在飞行实践中可能遇到的一种物理过程，飞机结冰堆积会使飞机的局部形状发生变化，由此改变甚至恶化飞机的力学特性，因此是严重危害飞行安全的重要因素之一。
▲ 冰形的宏观形貌
飞机结冰过程从物理上看，是一个伴随着水滴动力学效应的特殊液-固相变过程，其中既包含传热传质、液体流动、成分过冷和结晶潜热释放等宏观现象，又涉及晶粒形核和生长、界面溶质再分配等微观现象的复杂热力学过程。
▲ 计算与实验晶体微观结构形貌的比较
▲ 结冰显微图像采集系统
▲ 结冰微观孔隙结构的三维建模
▲ 防冰热载荷时空分布云图
国际上在飞机结冰及其危害相关领域进行了半个多世纪的探索，但由于飞机结冰多尺度、多学科交叉的复杂性，迄今为止，人们对结冰的触发、形成、演化等本质规律还缺乏细致深入的认识。这不但在一定程度上影响了飞机结冰特性的精细化预测、评估，同时也在很大程度上制约着结冰安全防护系统的科学设计。开展飞机结冰过程热力学行为的研究，旨在深入把握结冰过程的规律特征，从而为高效的结冰防护手段的建立，以及结冰条件下的飞行安全保障奠定基础。
《飞机结冰热力学机理》（桂业伟等著. 北京 : 科学出版社,2025.1）以作者团队在飞机结冰领域多年研究所取得的系列成果为基础，较为全面地介绍了飞机结冰热力学机理的相关研究，可作为从事相关专业研究和工程技术人员的科研参考用书。
全书共8章，包括过冷水滴成核结晶、结冰过程热力学机理与传热传质特性、结冰微观结构形成演化预测与表征、结冰抑制能耗分析，及结冰强度在线监测等相关内容。全书具体内容安排如下：
第1章为绪论，简明介绍了飞机结冰的物理机制、冰形特征及相关的国内外研究现状；
第2章研究了过冷水滴结晶的热力学条件与结晶动力学特性；
第3章研究了飞机结冰过程的相变传热机理、结冰过程溢流与相变耦合传热特性，及过冷水滴结冰的非平衡凝固特性；
第4章研究了结冰微观结构形成机理，发展了冰形微观结构组织特征的分形描述方法，建立了基于相场法的冰形微观结构演化特性预测方法；
第5章研究了结冰微观结构分布特性，发展了基于图像分割的结冰微观结构特征提取方法；
第6章研究了基于热边界反演的结冰抑制能耗分析方法；
第7章研究了基于导热反问题的结冰强度在线监测方法，探索了基于超声波回波信号的结冰强度在线监测技术；
第8章为发展展望，简要总结了本书的主要成果，并展望了飞机结冰热力学研究领域未来的研究与发展。
飞机结冰问题无论是在理论研究层面，还是在工程应用层面，都存在着大量的科学和技术问题有待深入研究。理论研究层面的重点包括相关现象机理、基础模型，以及准则与方法等；而工程应用层面，重点应针对实际应用问题做合理简化，提出宽适用范围又较好符合工程实际的相关方法和技术，通过这些工作为解决飞机结冰致灾问题打下坚实基础。
除撰写组人员外，易贤、李明、王梓旭、王桥、郭龙、张楠、张海洋、向静等老师为本书相关计算、风洞试验及原理实验提供了技术支持，空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室，以及德国布伦瑞克工业大学流体力学研究所对相关工作给予了大力支持。
本文摘编自《飞机结冰热力学机理》（桂业伟等著. 北京 : 科学出版社,2025.1）一书“前言”，有删减修改，标题为编者所加。
(飞机结冰致灾与防护丛书)
ISBN 978-7-03-079788-9
责任编辑：赵敬伟 郭学雯
（点击书名可以购买）
飞机结冰热力学机理
飞机结冰状态动力学特性与飞行安全
飞机驾驶员诱发振荡——建模仿真与风险评估
基于动力学仿真的结冰飞行安全防护理论与方法
（本文编辑：刘四旦）
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