一種除冰方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛機(jī)除冰領(lǐng)域，涉及一種除冰方法。
【背景技術(shù)】
[0002]飛機(jī)在含有過冷水滴的云層中飛行時(shí)，許多部件會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，如機(jī)翼、尾翼前緣、螺旋槳、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口、風(fēng)擋玻璃等。飛機(jī)結(jié)冰會(huì)破壞飛機(jī)的氣動(dòng)外形，阻礙了空氣的流動(dòng)，增大了摩擦力并減小了升力，尤其是機(jī)翼和尾翼上的冰對(duì)飛機(jī)影響更大，這不但會(huì)使飛機(jī)升阻特性惡化，而且還會(huì)使飛機(jī)的飛行安全性降低，甚至造成機(jī)毀人亡的事故。
[0003]電加熱除冰技術(shù)目前在國內(nèi)外飛機(jī)上應(yīng)用較為廣泛，主要用于飛機(jī)尾翼除冰上，很少有飛機(jī)機(jī)翼除冰系統(tǒng)采用電加熱除冰技術(shù)。這是因?yàn)轱w機(jī)上的發(fā)電設(shè)備提供的電功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到大范圍采用電加熱除冰技術(shù)的要求，因此電加熱除冰技術(shù)在飛機(jī)的適用性上具有一定的局限性。因此，探索與發(fā)展新型快速、高效、節(jié)能的飛機(jī)除冰技術(shù)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的發(fā)明目的是:提出了一種除冰方法，可以除冰節(jié)省功耗。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]一種除冰方法，包括:
[0007]步驟1:確定機(jī)尾翼所需要的防護(hù)范圍，計(jì)算該防護(hù)范圍除冰所需要的除冰熱載荷；
[0008]步驟2:根據(jù)機(jī)尾翼所需要的除冰熱載荷將機(jī)尾翼分成若干個(gè)加熱段；
[0009]步驟3:計(jì)算各加熱段達(dá)到除冰厚度的結(jié)冰時(shí)間；
[0010]步驟4:根據(jù)除冰厚度以及加熱功率確定每個(gè)加熱段除冰時(shí)間。
[0011]進(jìn)一步的，步驟4包括:
[0012]步驟41:根據(jù)水滴撞擊特性在每個(gè)加熱段內(nèi)劃分加熱區(qū)域；
[0013]步驟42:在該加熱段的除冰時(shí)間內(nèi)，對(duì)該加熱段的前緣駐點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行持續(xù)加熱，對(duì)該加熱段的其它加熱區(qū)域進(jìn)行周期脈沖電加熱。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明是一種用于飛機(jī)除冰的方法，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015]本技術(shù)方案采用的是脈沖電加熱技術(shù)，只需將機(jī)翼尾翼防護(hù)區(qū)域表面上的冰融化形成很薄的液體層，消弱了冰與飛機(jī)的附著力，再借助空氣動(dòng)除去機(jī)尾上的結(jié)冰，與傳統(tǒng)的電加熱除冰技術(shù)相比，大大減少了加熱所需的能量。
[0016]本發(fā)明采用的除冰技術(shù)，與傳統(tǒng)電加熱除冰技術(shù)相比，由于單位時(shí)間所需加熱面積小，其所需要的電功率也大幅減少。
[0017]本發(fā)明采用的除冰技術(shù)，由于其加熱迅速，并且冷卻也快，沒有過多的能量向結(jié)構(gòu)蒙皮傳熱，熱損失也大大降低，是一種更高效的利用能源除冰技術(shù)。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明除冰系統(tǒng)布置圖，其中，W為需要除冰的機(jī)翼前緣^為需要除冰的垂直安定面；S為需要除冰的尾翼前緣。
[0019]圖2是本發(fā)明除冰系統(tǒng)布置圖。
[0020]圖3是本發(fā)明機(jī)翼結(jié)構(gòu)布置圖。
[0021 ] 其中:1、結(jié)冰信號(hào)器，2、信號(hào)線，3、蒙皮，4、電加熱組件，5、除冰控制盒，6、絕緣層。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0023]—種除冰方法，包括:
[0024]步驟1:確定機(jī)尾翼所需要的防護(hù)范圍，計(jì)算該防護(hù)范圍除冰所需要的除冰熱載荷；
[0025]步驟2:根據(jù)機(jī)尾翼所需要的除冰熱載荷將機(jī)尾翼分成若干個(gè)加熱段；
[0026]步驟3:計(jì)算各加熱段達(dá)到除冰厚度的結(jié)冰時(shí)間；
[0027]步驟4:根據(jù)除冰厚度以及加熱功率確定每個(gè)加熱段除冰時(shí)間。
[0028]進(jìn)一步的，步驟4包括:
[0029]步驟41:根據(jù)水滴撞擊特性在每個(gè)加熱段內(nèi)劃分加熱區(qū)域；
[0030]步驟42:在該加熱段的除冰時(shí)間內(nèi)，對(duì)該加熱段的前緣駐點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行持續(xù)加熱，對(duì)該加熱段的其它加熱區(qū)域進(jìn)行周期脈沖電加熱。
[0031]如圖1所示，對(duì)于現(xiàn)有的飛機(jī)，一般需要除冰位置包括機(jī)翼前緣W、尾翼前緣S和垂尾T。
[0032]本發(fā)明包括除冰電加熱除冰控制盒5，電加熱組件4以及結(jié)冰信號(hào)器I。
[0033]結(jié)冰信號(hào)器I安裝于機(jī)頭或機(jī)翼上，用于探測(cè)飛機(jī)是否進(jìn)入了結(jié)冰區(qū)域。如果進(jìn)入了結(jié)冰區(qū)域，結(jié)冰探測(cè)器通過信號(hào)線2發(fā)結(jié)冰告警信號(hào)以及結(jié)冰速率信息給除冰控制盒5，用以控制除冰系統(tǒng)打開。
[0034]如圖2所示，當(dāng)除冰控制盒5控制除冰系統(tǒng)打開時(shí)，首先采用功率P加熱Wl段，Tl時(shí)間后停止加熱；接著，除冰控制盒5用功率P加熱W2段，T2時(shí)間后停止加熱；其次，除冰控制盒5用功率P加熱W3段，T3時(shí)間后停止加熱；最后，除冰控制盒5用功率P加熱W4段，T4時(shí)間后停止加熱。當(dāng)W4段加熱完成后，第一個(gè)除冰周期結(jié)束，除冰控制盒5立刻進(jìn)入到下個(gè)除冰周期，依次完成對(duì)各段加熱，直到飛離結(jié)冰區(qū)域。
[0035]如圖3所示，電加熱組件為系統(tǒng)提供加熱所需要的熱量，其由前緣蒙皮3、電加熱組件4、絕緣層6用膠粘接而成，分為(a)、(b)、(c)、(d)4個(gè)加熱區(qū)，其中a區(qū)域在除冰系統(tǒng)工作時(shí)持續(xù)電加熱，不受分段的影響，其它(b)、(c)、(d)區(qū)域由除冰控制盒5分周期的脈沖電加熱。在每段加熱時(shí)分別對(duì)b、c、d區(qū)域可進(jìn)行不同功率加熱控制。
[0036]本發(fā)明的工作原理是:當(dāng)飛機(jī)進(jìn)入了結(jié)冰區(qū)域時(shí)，結(jié)冰探測(cè)器發(fā)出結(jié)冰告警，飛行員根據(jù)結(jié)冰告警信號(hào)或者飛機(jī)自動(dòng)打開機(jī)翼尾翼除冰系統(tǒng)，除冰電加熱控制盒開始工作。除冰控制盒5控制機(jī)翼尾翼前緣電加熱組件4持續(xù)電熱，以防止前緣結(jié)冰；給其它加熱區(qū)域(b)、(c)、(d)按照不同的加熱周期性周期性施加脈沖電壓進(jìn)行加熱，只需要將該這些防護(hù)區(qū)域表面上的冰融化形成很薄的液體層，以消弱前緣積冰與蒙皮之間附著力，借助外界空氣氣動(dòng)力就可以輕松將冰除去。米用分段分區(qū)分時(shí)的加熱方法，即在某一時(shí)刻對(duì)某一段進(jìn)行加熱，其它各段處于待加熱狀態(tài)；當(dāng)該加熱段加熱完成時(shí)，啟動(dòng)下一個(gè)加熱段。另外，在每個(gè)加熱段，對(duì)每個(gè)區(qū)域進(jìn)行不同的加熱功率控制。這樣可以有效地避免電加熱除冰時(shí)功率過大帶來的負(fù)面影響。
[0037]結(jié)冰探測(cè)器I可以探測(cè)飛機(jī)的結(jié)冰強(qiáng)度。除冰控制盒5可以根據(jù)結(jié)冰強(qiáng)度信息，調(diào)節(jié)加熱規(guī)律以適應(yīng)結(jié)冰環(huán)境。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種除冰方法，其特征在于，包括: 步驟1:確定機(jī)尾翼所需要的防護(hù)范圍，計(jì)算該防護(hù)范圍除冰所需要的除冰熱載荷； 步驟2:根據(jù)機(jī)尾翼所需要的除冰熱載荷將機(jī)尾翼分成若干個(gè)加熱段； 步驟3:計(jì)算各加熱段達(dá)到除冰厚度的結(jié)冰時(shí)間； 步驟4:根據(jù)除冰厚度以及加熱功率確定每個(gè)加熱段除冰時(shí)間。2.如權(quán)利要求1所述的一種除冰方法，其特征在于，步驟4包括: 步驟41:根據(jù)水滴撞擊特性在每個(gè)加熱段內(nèi)劃分加熱區(qū)域； 步驟42:在該加熱段的除冰時(shí)間內(nèi)，對(duì)該加熱段的前緣駐點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行持續(xù)加熱，對(duì)該加熱段的其它加熱區(qū)域進(jìn)行周期脈沖電加熱。
【專利摘要】本發(fā)明屬于飛機(jī)除冰領(lǐng)域，提出了一種除冰方法，可以除冰節(jié)省功耗。包括：步驟1：確定機(jī)尾翼所需要的防護(hù)范圍，計(jì)算該防護(hù)范圍除冰所需要的除冰熱載荷；步驟2：根據(jù)機(jī)尾翼所需要的除冰熱載荷將機(jī)尾翼分成若干個(gè)加熱段；步驟3：計(jì)算各加熱段達(dá)到除冰厚度的結(jié)冰時(shí)間；步驟4：根據(jù)除冰厚度以及加熱功率確定每個(gè)加熱段除冰時(shí)間。
【IPC分類】B64D15/12
【公開號(hào)】CN105667806
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】王小輝, 韓王超, 林麗, 楊秋明, 李延
【申請(qǐng)人】中國航空工業(yè)集團(tuán)公司西安飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2014年11月19日