旋翼防冰系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種用于經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)防冰控制器來(lái)管理旋轉(zhuǎn)飛機(jī)上的結(jié)冰狀況的方法。該方法包括用于在防冰控制器處接收來(lái)自結(jié)冰速率傳感器的結(jié)冰狀況信號(hào)、響應(yīng)于所述結(jié)冰狀況信號(hào)而至少部分地基于液態(tài)含水量(LWC)來(lái)確定除冰信號(hào)的步驟。該方法還包括用于經(jīng)由布置在滑動(dòng)環(huán)組件的至少部分中的數(shù)字通信總線來(lái)傳輸所述除冰信號(hào)到上配電器以使所述上配電器傳輸功率到用于各自的旋翼葉片的一個(gè)或多個(gè)加熱元件的步驟。
【專利說(shuō)明】旋翼防冰系統(tǒng)和方法
[0001]發(fā)明背景
[0002]1.發(fā)明領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及用于旋轉(zhuǎn)飛機(jī)的防冰技術(shù)，并且尤其涉及使用數(shù)字結(jié)冰速率檢測(cè)的旋翼防冰系統(tǒng)和方法。
_4] 2.相關(guān)技術(shù)的描述
[0005]在旋翼式飛機(jī)的旋翼葉片上累積冰是特別危險(xiǎn)的。例如，旋翼葉片的前緣上的冰累積引起阻力增加、升力損失、失速速度增加和未穩(wěn)定的飛行。甚至前緣上最小量的冰可以破壞氣流模式并最終會(huì)導(dǎo)致墜毀。
[0006]雖然多年來(lái)傳統(tǒng)的防冰技術(shù)已經(jīng)開(kāi)發(fā)和部署在各種固定翼飛機(jī)上，但是一些防冰系統(tǒng)已被開(kāi)發(fā)用于旋轉(zhuǎn)飛機(jī)。通常，由于額外的重量、復(fù)雜度、成本等，旋轉(zhuǎn)飛機(jī)或直升機(jī)沒(méi)有裝備防冰系統(tǒng)。此外，部署在各種固定翼飛機(jī)上的技術(shù)不適合于旋轉(zhuǎn)飛機(jī)應(yīng)用(例如，可充氣件啟動(dòng)破壞沿著機(jī)翼的冰的形成)。
[0007]雖然用于冰管理的一些技術(shù)已被開(kāi)發(fā)用于旋轉(zhuǎn)飛機(jī)，但是在本領(lǐng)域仍然有對(duì)用于旋轉(zhuǎn)飛機(jī)的冰管理的改進(jìn)技術(shù)的持續(xù)需要，同時(shí)考慮飛機(jī)重量(例如，使一些航線可置換單元(LRU)最小化)和系統(tǒng)復(fù)雜性。本發(fā)明提供了這些問(wèn)題的解決方案。
發(fā)明概要
[0008]本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中被闡明并且根據(jù)下面的描述將變得明顯。本發(fā)明的額外的優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)其書(shū)面說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中特別指出的以及來(lái)自附圖的方法和系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)這些和其它優(yōu)點(diǎn)并且根據(jù)此公開(kāi)，如本文實(shí)施的，提供了一種用于經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)防冰控制器來(lái)管理旋轉(zhuǎn)飛機(jī)上的結(jié)冰狀況的方法。該方法可以包括在防冰控制器處接收來(lái)自結(jié)冰速率傳感器的結(jié)冰狀況信號(hào)。例如，基于磁致伸縮振蕩器的受監(jiān)測(cè)的振蕩頻率，結(jié)冰速率傳感器可以產(chǎn)生結(jié)冰狀況信號(hào)。此外，結(jié)冰狀況信號(hào)可以是動(dòng)態(tài)地反映振蕩頻率隨時(shí)間變化的調(diào)頻信號(hào)。響應(yīng)于結(jié)冰狀況信號(hào)或除冰信號(hào)中的變化，該方法提供了至少部分地基于液態(tài)含水量(LWC)來(lái)產(chǎn)生除冰信號(hào)。該方法還提供了經(jīng)由布置在滑動(dòng)環(huán)組件的至少部分中的數(shù)字通信總線來(lái)傳輸除冰信號(hào)到上配電器。此除冰信號(hào)可以使上配電器傳輸功率到各自的旋翼葉片的一個(gè)或多個(gè)加熱元件。在這些實(shí)施方案中，可以基于結(jié)冰狀況信號(hào)的頻率隨時(shí)間的變化以及旋轉(zhuǎn)飛機(jī)的主旋翼葉片的空速和旋翼每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)的至少一者來(lái)確定LWC。
[0010]在某些實(shí)施方案中，除冰信號(hào)可以是功率信號(hào)。在此類實(shí)施方案中，傳輸除冰信號(hào)的步驟包括根據(jù)工作周期傳輸除冰功率信號(hào)到一個(gè)或多個(gè)加熱元件，以通過(guò)反復(fù)地累積和融化與各自的旋翼葉片的前緣接觸的冰來(lái)使加熱元件對(duì)各自的旋翼葉片除冰。此外，一個(gè)或多個(gè)加熱元件可以包括用于各自的旋翼葉片的多個(gè)區(qū)。除了工作周期，除冰功率信號(hào)可以使多個(gè)區(qū)根據(jù)序列激活。
[0011]根據(jù)某些其它實(shí)施方案，該方法還可以包括向尾部旋翼葉片提供抗冰信號(hào)。在這些其它實(shí)施方案中，該方法提供了至少部分地基于液態(tài)含水量(LWC)來(lái)確定抗冰信號(hào)和傳輸抗冰信號(hào)到各自的尾部旋翼葉片的一個(gè)或多個(gè)尾部加熱元件的步驟。此外，抗冰信號(hào)可以使一個(gè)或多個(gè)尾部加熱元件防止冰在各自的尾部旋翼葉片上形成。此外，本方法還可包括至少部分地基于使電流流過(guò)尾部加熱元件的至少一個(gè)或主旋翼葉片加熱元件的一個(gè)來(lái)確定故障狀況，以及傳輸故障狀況到旋轉(zhuǎn)飛機(jī)的航空電子系統(tǒng)。優(yōu)選地，抗冰信號(hào)以與除冰信號(hào)被確定用于主旋翼葉片(例如LWC)相同的方式來(lái)確定。
[0012]根據(jù)本公開(kāi)的系統(tǒng)實(shí)施方案，提供了一種用于旋轉(zhuǎn)飛機(jī)的旋翼防冰系統(tǒng)。對(duì)于該系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)飛機(jī)包括與各自的旋翼葉片相聯(lián)接的一個(gè)或多個(gè)加熱元件。旋翼防冰系統(tǒng)包括至少一個(gè)防冰控制器，其接收結(jié)冰狀況信號(hào)并且作為響應(yīng)，產(chǎn)生除冰信號(hào)。除冰信號(hào)至少部分基于液態(tài)含水量(LWC)。此外，至少部分地基于結(jié)冰狀況信號(hào)的頻率隨時(shí)間的變化以及主旋翼葉片的空速和旋翼每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)的至少一者(取決于飛機(jī)是否是在盤(pán)旋)來(lái)確定LWC。旋翼防冰系統(tǒng)還包括與防冰控制器通信的一個(gè)或多個(gè)結(jié)冰速率傳感器。結(jié)冰速率傳感器可以包括傳感器諸如磁致伸縮振蕩器，其經(jīng)由振蕩頻率檢測(cè)結(jié)冰狀況。每個(gè)結(jié)冰速率傳感器檢測(cè)結(jié)冰狀況，并且響應(yīng)于所檢測(cè)到的結(jié)冰狀況，產(chǎn)生由防冰控制器傳輸和接收的結(jié)冰狀況信號(hào)。防冰控制器接收結(jié)冰信號(hào)、確定除冰信號(hào)并傳輸除冰信號(hào)到上配電器。上配電器經(jīng)由布置在滑動(dòng)環(huán)組件的至少部分中的數(shù)字通信總線與防冰控制器通信。上配電器從防冰控制器接收除冰信號(hào)并且作為響應(yīng)，傳輸功率到一個(gè)或多個(gè)加熱元件以對(duì)各自的旋翼葉片除冰。在這些實(shí)施方案中，結(jié)冰狀況信號(hào)可以是動(dòng)態(tài)地反映振蕩頻率隨時(shí)間變化的調(diào)頻信號(hào)。因此，響應(yīng)于振蕩頻率隨時(shí)間的變化，防冰控制器可以產(chǎn)生除冰信號(hào)。正如用于管理旋轉(zhuǎn)飛機(jī)上的結(jié)冰狀況的方法，旋翼防冰系統(tǒng)的上配電器可以根據(jù)時(shí)間表(例如，工作周期、區(qū)域激活等等)傳輸功率，通過(guò)反復(fù)地累積與融化與各自的旋翼葉片的前緣接觸的冰來(lái)使一個(gè)或多個(gè)加熱元件對(duì)每個(gè)各自的旋翼葉片除冰。此外，加熱元件可以包括多個(gè)區(qū)，其可以按序列激活。
[0013]根據(jù)結(jié)合附圖的優(yōu)選實(shí)施方案的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的這些和其它特征對(duì)于本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將變得更容易明白。
[0014]附圖簡(jiǎn)述
[0015]因此，本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解如何制造和使用本發(fā)明的設(shè)備和方法而無(wú)需過(guò)多的實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案將在下文參考一些附圖進(jìn)行詳細(xì)描述，其中:
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有冰管理系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)飛機(jī)的透視圖；
[0017]圖2是本發(fā)明的冰管理系統(tǒng)的各種組件的示意圖；
[0018]圖3是在本發(fā)明的實(shí)施方案中使用的防冰控制器的圖表視圖；
[0019]圖4是圖3的冰管理系統(tǒng)的各種組件的詳細(xì)示意圖，顯示通信總線；以及
[0020]圖5是防冰和除冰旋翼葉片的方法的流程圖。
[0021]優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述
[0022]現(xiàn)在參考附圖，其中相似的參考數(shù)字標(biāo)識(shí)本發(fā)明的類似的結(jié)構(gòu)特征或方面。為了解釋和說(shuō)明而非限制的目的，根據(jù)本發(fā)明的具有冰管理系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)飛機(jī)的透視圖被示出在圖1中并且通常由參考字符100標(biāo)明。部署在旋轉(zhuǎn)飛機(jī)100中的冰管理系統(tǒng)的特定部件被提供在圖2-圖5中，這將在本文描述。本發(fā)明的設(shè)備和方法可用于旋轉(zhuǎn)飛機(jī)，包括單主旋葉軸和雙主旋葉軸飛機(jī)配置。[0023]如圖1所示，實(shí)例旋轉(zhuǎn)飛機(jī)、直升機(jī)100包括冰管理系統(tǒng)。直升機(jī)100包括主旋翼105和尾部旋翼115，主旋翼105包括主旋翼滑動(dòng)環(huán)107和多個(gè)主旋翼葉片110，尾部旋翼115包括多個(gè)尾部旋翼葉片120。如所示，直升機(jī)100還包括冰速率傳感器125。在操作中，直升機(jī)100由一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)(例如發(fā)動(dòng)機(jī)130)供電,其經(jīng)由飛機(jī)傳輸系統(tǒng)(未不出)將功率提供給主旋翼105和尾部旋翼115使主旋翼葉片110和尾部旋翼葉片120旋轉(zhuǎn)。值得注意的是，雖然直升機(jī)100被示出在圖中的特定配置中，但應(yīng)當(dāng)理解，本文公開(kāi)的冰管理技術(shù)可用于任何類型的旋轉(zhuǎn)飛機(jī)，包括雙旋葉軸飛機(jī)、傾斜旋翼飛機(jī)等。
[0024]現(xiàn)在參考圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案構(gòu)造的防冰系統(tǒng)(例如，防冰系統(tǒng)200)的各種組件。值得注意的是，在優(yōu)選實(shí)施方案中，冗余的組件被提供，以便避免潛在的故障狀況并提高飛機(jī)的安全性。防冰系統(tǒng)200包括與一個(gè)或多個(gè)功率變換器斷路單元210通信的一個(gè)或多個(gè)主防冰控制器205。每個(gè)功率變換器單元210還經(jīng)由通過(guò)滑動(dòng)環(huán)107的數(shù)字通信總線與上配電器215通信。上配電器215還與用于各自的旋翼葉片的一個(gè)或多個(gè)加熱元件220通信。每個(gè)主旋翼葉片加熱元件可包括多個(gè)區(qū)，例如通常五個(gè)或六個(gè)區(qū)。在一些實(shí)施方案中，單個(gè)加熱區(qū)被通電或被提供功率一次。在操作中，在除冰周期期間，主防冰控制器205命令上配電器215按序列給每個(gè)加熱區(qū)通電。例如，該序列可以包括來(lái)自各自的旋翼葉片的前緣的激活區(qū)。每個(gè)加熱區(qū)被通電的時(shí)間量由至少部分地基于室外空氣溫度(OAT)、液態(tài)含水量(LWC)、空速、和/或主旋翼每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)的加熱算法來(lái)確定。
[0025]仍然參考圖2，每個(gè)防冰控制器205還與尾部照明箱225通信。尾部照明箱225經(jīng)由尾部滑動(dòng)環(huán)230與聯(lián)接各自的尾部旋翼葉片的一個(gè)或多個(gè)加熱元件235通信。圖2示出了各種組件之間的通信以及直升機(jī)100內(nèi)或周?chē)钠毡榉胖?。為了說(shuō)明而非限制的目的示出了這種放置，如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的那樣，該放置可以在直升機(jī)配置中改變。
[0026]現(xiàn)在參考圖3，示出了示例性設(shè)備/防冰控制器300。防冰控制器300可包括一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口 310例如有線、無(wú)線等、至少一個(gè)處理器320和存儲(chǔ)器340，它們通過(guò)系統(tǒng)總線350互連。
[0027]網(wǎng)絡(luò)接口 310包括機(jī)械、電氣和信號(hào)電路，用于將數(shù)據(jù)傳遞到飛機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)(例如公共航空電子體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)(CAAS))和從飛機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)傳遞數(shù)據(jù)。注意，每個(gè)設(shè)備300可包括到各種其它傳感器、組件和飛機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)不同類型的網(wǎng)絡(luò)連接310(例如有線和無(wú)線/物理連接)視圖，以及本文的視圖僅僅是為了說(shuō)明。
[0028]存儲(chǔ)器340包括多個(gè)存儲(chǔ)位置，其通過(guò)處理器320和網(wǎng)絡(luò)接口 310是可尋址的，用于存儲(chǔ)與本文描述的實(shí)施方案相關(guān)聯(lián)的軟件程序和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。處理器320可包括適合于運(yùn)行軟件程序和操縱數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)345的硬件元件或硬件邏輯。操作系統(tǒng)342的一部分通常駐留在存儲(chǔ)器340中并由處理器運(yùn)行，尤其，操作系統(tǒng)342在功能上通過(guò)調(diào)用支持設(shè)備上運(yùn)行的軟件處理和/或服務(wù)的操作來(lái)組織該設(shè)備。這些軟件處理和/或服務(wù)可包括除冰處理/服務(wù)344和抗冰處理348，如本文所述。值得注意的是，除冰處理344通常對(duì)應(yīng)于主旋翼葉片而抗冰處理348對(duì)應(yīng)于防止尾部旋翼葉片上的冰累積。此外，除冰處理344和抗冰處理348可包括由處理器320運(yùn)行的計(jì)算機(jī)可運(yùn)行指令，以提供控制信號(hào)使一個(gè)或多個(gè)加熱元件分別執(zhí)行除冰和防冰功能。
[0029]本文描述的每個(gè)技術(shù)可由硬件、軟件和/或固件執(zhí)行，諸如根據(jù)處理344、348或它們的組合，其可包括由處理器320 (或接口 310的獨(dú)立處理器)運(yùn)行的計(jì)算機(jī)可運(yùn)行指令。此外，雖然處理344和348被顯示為安裝在存儲(chǔ)器340中，并因此用軟件實(shí)施，但是這些處理可被實(shí)施在硬件(例如電路)、固件、軟件或它們的組合的任一者中?？蛇x地，這些處理可被配置在存儲(chǔ)介質(zhì)上，隨后載入存儲(chǔ)器340。存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括與計(jì)算機(jī)程序編碼的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，并且可以是以有形形式在其上存儲(chǔ)這些處理的任何常規(guī)存儲(chǔ)介質(zhì)。存儲(chǔ)介質(zhì)的實(shí)例包括軟盤(pán)、壓縮盤(pán)、磁帶、只讀存儲(chǔ)器、光存儲(chǔ)介質(zhì)、通用串行總線(USB)閃存驅(qū)動(dòng)器等?？蛇x地，存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括位于遠(yuǎn)程存儲(chǔ)系統(tǒng)和經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口 310耦合到處理器320的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或其它類型的電子存儲(chǔ)。如對(duì)于本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員來(lái)說(shuō)清楚的其他處理器和存儲(chǔ)器類型，包括各種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，可用于存儲(chǔ)和運(yùn)行有關(guān)本文描述的技術(shù)的程序指令。此外，雖然本描述示出了各種處理，但是明確地表示，各種處理可被實(shí)施為被配置以根據(jù)本文的技術(shù)(例如，根據(jù)類似處理的功能)操作的模塊。此外，雖然已經(jīng)單獨(dú)示出了這些處理，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解處理可以是其它處理內(nèi)的程序或模塊。
[0030]現(xiàn)在參考圖4，示出了包括一個(gè)或多個(gè)通信總線的冰管理系統(tǒng)的各種組件的詳細(xì)示意圖。特別地，圖4提供了關(guān)于圖3所示的冰管理系統(tǒng)300的各種組件的詳細(xì)示意圖400，如上所述。
[0031]特別地，每個(gè)防冰控制器205經(jīng)由一個(gè)信道(例如信道A或信道B)與上配電器215通信。此外，這些信道可包括數(shù)字通信總線諸如“控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)”(CAN)總線。如圖所示，每個(gè)防冰控制器205可經(jīng)由CAN總線連通到上配電器，CAN總線路由穿過(guò)功率變換器斷路單元210和滑動(dòng)環(huán)組件107。來(lái)自單個(gè)防冰控制器、經(jīng)由數(shù)字通信總線的通信信號(hào)有利地減小了防冰系統(tǒng)的整體復(fù)雜性并將通信集中在單一單元中。
[0032]如所示，每個(gè)防冰控制器205傳遞除冰信號(hào)至上配電器215并使上配電器向加熱元件220提供整流DC電源，加熱元件220可操作地與各自的旋翼葉片110通信。如上所述，加熱元件可以包括加熱區(qū)，其可隨后由上配電器215激活。另外，上配電器可以監(jiān)測(cè)它自己的健康以及和通過(guò)檢測(cè)流經(jīng)其中的電流(例如，短路、開(kāi)路等)監(jiān)測(cè)加熱元件的健康。此外，這些健康信號(hào)可以經(jīng)由CAN總線被傳輸?shù)椒辣刂破?05。這些健康信號(hào)可在上配電器分析以產(chǎn)生故障報(bào)告，或健康信號(hào)可以在各自的防冰控制器205處分析。此外，經(jīng)由來(lái)自功率變換器斷路單元210的離散輸出和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速計(jì)脈沖信號(hào)，每個(gè)防冰控制器205還可以監(jiān)測(cè)各自功率變換器斷路單元210的健康和狀態(tài)。值得注意的是，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速計(jì)信號(hào)指示風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)頻率，其用于驗(yàn)證功率變換器斷路單元風(fēng)扇使氣流充分循環(huán)以保持操作溫度?？梢杂煞辣刂破鞅O(jiān)測(cè)的信號(hào)可以包括過(guò)熱警告信號(hào)、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速信號(hào)和安全功率斷路反饋信號(hào)。此夕卜，如上所討論的，由于系統(tǒng)冗余，每個(gè)防冰控制器還可以監(jiān)測(cè)相對(duì)信道的安全功率斷路反饋信號(hào)，其可以用于在接合它自己的設(shè)置之前驗(yàn)證相對(duì)信道的安全斷路的狀態(tài)。
[0033]在操作中，旋翼防冰系統(tǒng)最初經(jīng)由飛機(jī)駕駛艙中從飛機(jī)航空電子系統(tǒng)405至一個(gè)或兩個(gè)防冰控制器205 (例如，各自的防冰控制器上的信道A和信道B)的激活信號(hào)來(lái)開(kāi)啟。一旦初始化，每個(gè)防冰控制器205激活或開(kāi)啟防冰系統(tǒng)的各種其它組件。與信道A相關(guān)聯(lián)的防冰控制器通常是防冰信號(hào)的主要來(lái)源，除非檢測(cè)到存在故障促使防冰系統(tǒng)使用信道B。值得注意的是，本文的討論聚焦于與信道A相關(guān)聯(lián)的防冰控制器，其同樣適用于與信道B相關(guān)聯(lián)的防冰控制器，除非另有說(shuō)明。
[0034]一旦啟動(dòng)或初始化，防冰控制器205接收來(lái)自各自的結(jié)冰速率傳感器125的結(jié)冰狀況信號(hào)、監(jiān)測(cè)結(jié)冰狀況信號(hào)隨時(shí)間的變化并確定飛機(jī)的環(huán)境空氣的液體含水量(LWC)。具體地，每個(gè)結(jié)冰速率傳感器125可以包括磁致伸縮傳感元件，其在沒(méi)有任何冰增加的情況下通常在40kHz處振動(dòng)。在操作中，傳感元件(例如磁致伸縮傳感元件)上的冰堆積引起振動(dòng)頻率降低。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，各種類型的傳感器可以用來(lái)檢測(cè)并產(chǎn)生結(jié)冰狀況信號(hào)，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。
[0035]更具體地，每個(gè)防冰控制器205連續(xù)地監(jiān)測(cè)結(jié)冰狀況信號(hào)并將結(jié)冰狀況信號(hào)與閾值(典型地，閾值可以被設(shè)置為反映對(duì)應(yīng)結(jié)冰速率傳感器125上冰的.015”的振蕩頻率)比較。一旦達(dá)到該閾值，防冰控制器205就發(fā)送除冰信號(hào)至上旋翼配電器215，以使上配電器215傳輸功率到用于各自的旋翼葉片110的一個(gè)或多個(gè)加熱元件220。
[0036]在優(yōu)選實(shí)施方案中，響應(yīng)于結(jié)冰狀況信號(hào)，防冰控制器205至少部分地基于液態(tài)含水量(LWC)來(lái)確定除冰信號(hào)。具體地，結(jié)冰狀況信號(hào)可以用于確定結(jié)冰速率，其用于部分地確定LWC。關(guān)于這種結(jié)冰速率，由于結(jié)冰狀況信號(hào)可以是動(dòng)態(tài)地反映結(jié)冰速率傳感器125的振蕩頻率中的變化的調(diào)頻信號(hào)，每個(gè)防冰控制器205可以經(jīng)由結(jié)冰狀況信號(hào)隨時(shí)間的變化(df/dt)來(lái)確定結(jié)冰速率(例如，冰如何快速地在結(jié)冰速率傳感器125上堆積)。防冰控制器可以隨時(shí)間監(jiān)測(cè)結(jié)冰狀況信號(hào)并確定結(jié)冰速率。關(guān)于LWC，結(jié)冰速率和主旋翼葉片的空速和/或每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)的至少一個(gè)可以用于確定LWC。也就是說(shuō)，基于撞擊在結(jié)冰速率傳感器上的水滴的空速，空速狀況通常用于確定LWC，然而，當(dāng)飛機(jī)在盤(pán)旋時(shí)，由于RPM可以充當(dāng)結(jié)冰速率傳感器125上的氣流下洗的代理，飛機(jī)RPM可用于確定LWC。
[0037]如上所討論的，防冰控制器205可以采用除冰處理344和抗冰處理348分別用于主旋翼葉片和尾部旋翼葉片。關(guān)于除冰處理344，防冰控制器205從結(jié)冰速率傳感器125接收結(jié)冰信號(hào)。響應(yīng)于結(jié)冰狀況信號(hào)，防冰控制器205至少部分地基于LWC和室外空氣溫度(OAT)來(lái)確定除冰時(shí)間表，并經(jīng)由數(shù)字通信總線(例如，CAN總線)經(jīng)由滑動(dòng)環(huán)組件107將除冰信號(hào)傳輸?shù)缴吓潆娖?15。除冰信號(hào)使上配電器215傳輸功率到各自的旋翼葉片110的一個(gè)或多個(gè)加熱元件。如上所討論的，上配電器215與用于各自的旋翼葉片的一個(gè)或多個(gè)加熱元件220通信，且每個(gè)主旋翼葉片加熱元件可以包括多個(gè)區(qū)(例如，通常是五個(gè)或六個(gè)區(qū))。通常，對(duì)于特定加熱周期，一層薄冰被允許累積在主旋翼葉片上。一旦已經(jīng)累積該層薄冰，上配電器215在短暫的持續(xù)時(shí)間內(nèi)按序列把功率施加到加熱元件的各加熱區(qū)。該序列使冰與各自的前緣區(qū)域接觸以融化并流出。一旦該層薄冰累積，那么該序列重復(fù)。這個(gè)加熱周期重復(fù)，直到飛機(jī)已經(jīng)安全地脫離結(jié)冰狀況。
[0038]根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方案，每個(gè)主旋翼加熱元件可以包括多個(gè)加熱區(qū)(例如，5個(gè)區(qū)、6個(gè)區(qū)等)。因此，在任何給定時(shí)間每葉片只有一個(gè)加熱區(qū)通電。在除冰周期期間，防冰控制器命令旋翼上配電器按序列激活每個(gè)特定加熱器區(qū)域。加熱每個(gè)區(qū)所花費(fèi)的準(zhǔn)確時(shí)間量通過(guò)應(yīng)用于特定應(yīng)用的加熱算法來(lái)確定，并且可以基于室外空氣溫度(OAT)、液態(tài)含水量(LffC)和/或主旋翼每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)。在加熱元件的最后一個(gè)區(qū)被激活后，冰管理系統(tǒng)基于結(jié)冰狀況(例如，0AT、LWC、RPM等)等待確定的時(shí)間段。等待時(shí)段也稱為停留時(shí)間。例如，該序列由表I聞売顯不，如下:
【權(quán)利要求】
1.一種用于經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)防冰控制器來(lái)管理旋轉(zhuǎn)飛機(jī)上的結(jié)冰狀況的方法，所述方法包括: 在防冰控制器處接收來(lái)自結(jié)冰速率傳感器的結(jié)冰狀況信號(hào)； 響應(yīng)于所述結(jié)冰狀況信號(hào)，至少部分地基于液態(tài)含水量(LWC)來(lái)確定除冰信號(hào)；以及 經(jīng)由布置在滑動(dòng)環(huán)組件的至少部分中的數(shù)字通信總線來(lái)傳輸所述除冰信號(hào)到上配電器，以使所述上配電器傳輸功率到用于各自的旋翼葉片的一個(gè)或多個(gè)加熱兀件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括: 基于所述結(jié)冰狀況信號(hào)的頻率隨時(shí)間的變化以及所述旋轉(zhuǎn)飛機(jī)的主旋翼葉片的空速和旋翼每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)的至少一者來(lái)確定所述LWC。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中基于磁致伸縮振蕩器的受監(jiān)測(cè)的振蕩頻率，所述結(jié)冰速率傳感器產(chǎn)生所述結(jié)冰狀況信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述結(jié)冰狀況信號(hào)是動(dòng)態(tài)地反映所述振蕩頻率的調(diào)頻信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述上配電器根據(jù)工作周期傳輸功率到所述一個(gè)或多個(gè)加熱元件，通過(guò)反復(fù)地累積與融化與所述各自的旋翼葉片的前緣接觸的冰來(lái)使所述一個(gè)或多個(gè)加熱元件對(duì)所述各自的旋翼葉片除冰。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)加熱元件被安排在多個(gè)區(qū)中，其中所述上配電器根據(jù)序列傳輸功率到所述多個(gè)區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括: 至少部分地基于所述LWC來(lái)確定抗冰信號(hào)；以及 傳輸所述抗冰信號(hào)到各自的尾部旋翼葉片的一個(gè)或多個(gè)尾部加熱元件，所述抗冰信號(hào)使所述一個(gè)或多個(gè)尾部加熱元件防止冰在所述各自的尾部旋翼葉片上形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)加熱元件是主旋翼加熱元件，所述方法還包括: 至少部分地基于使電流流過(guò)所述一個(gè)或多個(gè)主旋翼加熱元件的至少一個(gè)或所述一個(gè)或多個(gè)尾部加熱元件的一個(gè)來(lái)確定故障狀況；以及 傳輸所述故障狀況到所述旋轉(zhuǎn)飛機(jī)的飛機(jī)航空電子系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述上配電器是主旋翼上配電器，其中所述各自的旋翼葉片是主旋翼葉片。
10.一種用于具有與各自的旋翼葉片相聯(lián)接的一個(gè)或多個(gè)加熱元件的旋轉(zhuǎn)飛機(jī)的旋翼防冰系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 至少一個(gè)防冰控制器，其接收結(jié)冰狀況信號(hào)并且作為響應(yīng)，產(chǎn)生除冰信號(hào)。 一個(gè)或多個(gè)結(jié)冰速率傳感器，其與所述防冰控制器通信，每個(gè)結(jié)冰速率傳感器檢測(cè)結(jié)冰狀況，并且響應(yīng)于所述檢測(cè)到的結(jié)冰狀況，產(chǎn)生所述結(jié)冰狀況信號(hào)，其中每個(gè)結(jié)冰速率傳感器傳輸所述結(jié)冰狀況信號(hào)到各自的主防冰控制器；以及 上配電器，其經(jīng)由布置在滑動(dòng)環(huán)組件的部分中的數(shù)字通信總線與所述防冰控制器通信，所述上配電器從所述防冰控制器接收所述除冰信號(hào)并且作為響應(yīng)，傳輸功率到所述一個(gè)或多個(gè)加熱元件以對(duì)所述各自的旋翼葉片除冰。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述結(jié)冰速率傳感器包括經(jīng)由振蕩頻率檢測(cè)所述結(jié)冰狀況的磁致伸縮振蕩器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，所述結(jié)冰狀況信號(hào)是動(dòng)態(tài)地反映隨時(shí)間的所述振蕩頻率的調(diào)頻信號(hào)，其中響應(yīng)于所述振蕩頻率隨時(shí)間的變化，所述防冰控制器產(chǎn)生所述除冰信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中通過(guò)基于所述結(jié)冰狀況信號(hào)的頻率隨時(shí)間的變化以及主旋翼葉片的空速和旋翼每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)的至少一者來(lái)確定液態(tài)含水量(LWC)，所述防冰控制器產(chǎn)生所述除冰信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述上配電器根據(jù)工作周期傳輸功率，通過(guò)反復(fù)地累積與融化與所述各自的旋翼葉片的前緣接觸的冰來(lái)使所述一個(gè)或多個(gè)加熱元件對(duì)每個(gè)各自的旋翼葉片除冰。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述旋轉(zhuǎn)飛機(jī)包括與各自的尾部旋翼葉片相聯(lián)接的一個(gè)或多個(gè)尾部加熱元件，其中所述防冰控制器基于所述LWC傳輸功率到所述一個(gè)或多個(gè)尾部加熱元件以使所述一個(gè)或多個(gè)加熱元件防止冰在每個(gè)各自的尾部旋翼葉片上形成。
【文檔編號(hào)】B64D15/20GK103569366SQ201310334765
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月2日
【發(fā)明者】H.E.加內(nèi)特, M.M.韋布, J.L.斯科倫 申請(qǐng)人:羅斯蒙特航天公司