一種超聲波與電加熱復(fù)合防除冰裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛機(jī)防冰、除冰領(lǐng)域，涉及一種防冰除冰裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]飛機(jī)在含有過冷水滴的云層中飛行時，許多部件會出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，如機(jī)翼、尾翼前緣、螺旋槳、發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口、風(fēng)擋玻璃等。飛機(jī)結(jié)冰會破壞飛機(jī)的氣動外形，阻礙了空氣的流動，增大了摩擦力并減小了升力，尤其是機(jī)翼和尾翼上的冰對飛機(jī)影響更大，這不但會使飛機(jī)升阻特性惡化，而且還會使飛機(jī)的飛行安全性降低，甚至造成機(jī)毀人亡的事故。
[0003]電加熱防除冰技術(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)尾翼防除冰上，很少有飛機(jī)機(jī)翼防除冰系統(tǒng)采用電加熱防除冰技術(shù)。這是因?yàn)轱w機(jī)上的發(fā)電設(shè)備提供的電能遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到大范圍采用電加熱防除冰技術(shù)的要求，因此電加熱防除冰技術(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)防除冰技術(shù)具有重要的應(yīng)用價值。
[0004]超聲波作為一種能量形式，在機(jī)尾翼部件上傳播時，分為Lamb波和水平剪切波，這兩種波在異性介質(zhì)中傳播時，會在不同物體的交接面上(如冰和機(jī)尾翼前緣)產(chǎn)生速度差，使交接面上的接觸質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生剪切應(yīng)力場，當(dāng)這個應(yīng)力場足夠大時，就可以達(dá)到除冰的目的。另外，在飛機(jī)的防護(hù)區(qū)域如機(jī)尾翼前緣按一定規(guī)律加一脈沖電流，只需將防護(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，結(jié)合超聲波產(chǎn)生的力就可以輕松將冰除去。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是:本發(fā)明提出了一種超聲波與電加熱復(fù)合防除冰裝置，除冰時間短，能耗低。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0007]—種超聲波與電加熱復(fù)合防除冰裝置，包括:
[0008]結(jié)冰信號器1、電加熱組件3、超聲波振蕩器4、超聲波控制器5、防除冰控制盒6 ;
[0009]結(jié)冰信號器1，用于探測飛機(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，通過信號線2發(fā)結(jié)冰告警信號以及結(jié)冰速率信息給防除冰控制盒6 ;
[0010]防除冰控制盒6，用于根據(jù)結(jié)冰告警信號以及結(jié)冰速率信息，先發(fā)送脈沖加溫信號給電加熱組件3，然后發(fā)送開啟工作指令給超聲波控制器5 ;
[0011]電加熱組件3，用于根據(jù)脈沖加溫信號對結(jié)冰防護(hù)區(qū)域蒙皮進(jìn)行加溫；
[0012]超聲波控制器5，用于根據(jù)開啟工作指令向超聲波振蕩器4發(fā)送工作指令；
[0013]超聲波振蕩器4，用于根據(jù)工作指令對結(jié)冰防護(hù)區(qū)域蒙皮開啟超聲波。
[0014]電加熱組件3對結(jié)冰防護(hù)區(qū)域蒙皮中的前緣駐點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行持續(xù)加熱，對結(jié)冰防護(hù)區(qū)域蒙皮中的其它區(qū)域進(jìn)行周期脈沖電加熱。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明是一種復(fù)合式防除冰技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]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，再結(jié)合超聲波防除冰技術(shù)，可以快速的達(dá)到防除冰的目的。這與傳統(tǒng)的電加熱防除冰技術(shù)相比，大大減少了加熱時間。
[0017]本發(fā)明采用超聲波與電加熱復(fù)合防除冰技術(shù)，與傳統(tǒng)電加熱防除冰技術(shù)相比，由于加熱時間縮短，其所需要的能量也大幅減少，所需要的能量僅為傳統(tǒng)電加熱防除冰技術(shù)的幾十分之一。
[0018]本發(fā)明采用超聲波與電加熱復(fù)合防除冰技術(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防除冰技術(shù)。
[0019]本發(fā)明采用超聲波與電加熱復(fù)合防除冰技術(shù)，這種復(fù)合除冰方式不會有水滴向機(jī)翼后緣流動而形成溢流冰，進(jìn)而影響飛機(jī)的氣動外形。
[0020]本發(fā)明設(shè)備簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，只需要在機(jī)翼尾翼蒙皮的內(nèi)表面添加多組超聲波換能裝置，不會影響飛機(jī)的氣動外形，也不會額外過多的增加飛機(jī)重量。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明防除冰系統(tǒng)布置圖，其中，W為需要防除冰的機(jī)翼前緣；T為需要防除冰的垂直安定面；S為需要防除冰的尾翼前緣。
[0022]圖2是本發(fā)明防除冰系統(tǒng)布置圖。
[0023]圖3是本發(fā)明超聲波振蕩器布置圖。
[0024]圖4是本發(fā)明機(jī)翼結(jié)構(gòu)布置圖。
[0025]其中:1、結(jié)冰信號器，2、信號線，3、電加熱組件，4、超聲波振蕩器，5、超聲波控制器，6、防除冰控制盒，7、前緣蒙皮，8、絕緣層。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。參見圖1，對于現(xiàn)有的飛機(jī)，一般需要防除冰位置包括機(jī)翼前緣和尾翼前緣。
[0027]—種超聲波與電加熱復(fù)合防除冰裝置，如圖2所示，包括:
[0028]結(jié)冰信號器1、電加熱組件3、超聲波振蕩器4、超聲波控制器5、防除冰控制盒6 ；
[0029]結(jié)冰信號器1，用于探測飛機(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，通過信號線2發(fā)結(jié)冰告警信號以及結(jié)冰速率信息給防除冰控制盒6 ;
[0030]防除冰控制盒6，用于根據(jù)結(jié)冰告警信號以及結(jié)冰速率信息，先發(fā)送脈沖加溫信號給電加熱組件3，然后發(fā)送開啟工作指令給超聲波控制器5 ;
[0031]電加熱組件3，用于根據(jù)脈沖加溫信號對結(jié)冰防護(hù)區(qū)域蒙皮進(jìn)行加溫；
[0032]超聲波控制器5，用于根據(jù)開啟工作指令向超聲波振蕩器4發(fā)送工作指令；
[0033]超聲波振蕩器4，用于根據(jù)工作指令對結(jié)冰防護(hù)區(qū)域蒙皮開啟超聲波。
[0034]電加熱組件3對結(jié)冰防護(hù)區(qū)域蒙皮中的前緣駐點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行持續(xù)加熱，對結(jié)冰防護(hù)區(qū)域蒙皮中的其它區(qū)域進(jìn)行周期脈沖電加熱。
[0035]如圖4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7、電加熱組件3、絕緣層8用膠粘接而成，分為a、b、c、d個加熱區(qū)，其中a區(qū)域持續(xù)電加熱，其它b、c、d區(qū)域由除冰控制盒6分周期的脈沖電加熱。
[0036]如圖3所示，超聲波振蕩器4螺接固定安裝于蒙皮的內(nèi)表面，形狀可為圓形和矩形，沿飛機(jī)展向呈陣列形式排布。超聲波振蕩器4的振蕩頻率和蒙皮的固有頻率一致。在除冰控制盒脈沖電加熱過程中開始工作，開啟的數(shù)量和工作時間由超聲波控制器5控制。
[0037]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，結(jié)冰探測器發(fā)出結(jié)冰告警，飛行員根據(jù)結(jié)冰告警信號或者飛機(jī)自動打開機(jī)翼尾翼防除冰系統(tǒng)，防除冰電加熱控制盒開始工作。除冰控制盒6控制機(jī)翼尾翼前緣電加熱組件3持續(xù)電熱，以防止前緣結(jié)冰；給其它加熱區(qū)域a、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。此時，超聲波控制器5開始工作，發(fā)送與激勵超聲波振蕩器5相匹配的高頻交流電信號產(chǎn)生高頻振蕩的超聲波。而超聲波作為一種能量形式，在機(jī)尾翼部件上傳播時，分為Lamb波和水平剪切波，這兩種波在異性介質(zhì)中傳播時，會在不同物體的交接面上(如冰和機(jī)尾翼前緣)產(chǎn)生速度差，使交接面上的接觸質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生剪切應(yīng)力場，當(dāng)這個應(yīng)力場足夠大時，就可以達(dá)到除冰的目的。
[0038]結(jié)冰探測器I可以探測飛機(jī)的結(jié)冰強(qiáng)度。除冰控制盒6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；超聲波控制器5可以根據(jù)結(jié)冰強(qiáng)度信息調(diào)節(jié)超聲波振蕩器4功率，以及周期性的改變超聲振蕩器4工作數(shù)量。
[0039]本發(fā)明所述的防除冰的超聲波與電加熱復(fù)合防除冰裝置是在已有的脈沖電加熱基礎(chǔ)上，輔助加裝一組超聲波裝置，按照一定的控制規(guī)律對飛機(jī)機(jī)翼尾翼進(jìn)行防除冰，這種復(fù)合方式防除冰技術(shù)除冰時間短，可以大大減少用電量，能量消耗低，并且沒有過多的熱量殘余于機(jī)翼尾翼蒙皮內(nèi)，是一種能夠更高效的利用能源防除冰技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超聲波與電加熱復(fù)合防除冰裝置，其特征在于，包括: 結(jié)冰信號器⑴、電加熱組件⑶、超聲波振蕩器⑷、超聲波控制器(5)、防除冰控制盒(6)； 結(jié)冰信號器(I)，用于探測飛機(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，通過信號線(2)發(fā)結(jié)冰告警信號以及結(jié)冰速率信息給防除冰控制盒(6); 防除冰控制盒出)，用于根據(jù)結(jié)冰告警信號以及結(jié)冰速率信息，先發(fā)送脈沖加溫信號給電加熱組件(3)，然后發(fā)送開啟工作指令給超聲波控制器(5); 電加熱組件(3)，用于根據(jù)脈沖加溫信號對結(jié)冰防護(hù)區(qū)域蒙皮進(jìn)行加溫； 超聲波控制器(5)，用于根據(jù)開啟工作指令向超聲波振蕩器(4)發(fā)送工作指令； 超聲波振蕩器(4)，用于根據(jù)工作指令對結(jié)冰防護(hù)區(qū)域蒙皮開啟超聲波。2.如權(quán)利要求1所述的一種超聲波與電加熱復(fù)合防除冰裝置，其特征在于，電加熱組件(3)對結(jié)冰防護(hù)區(qū)域蒙皮中的前緣駐點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行持續(xù)加熱，對結(jié)冰防護(hù)區(qū)域蒙皮中的其它區(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)防冰、除冰領(lǐng)域，提出了一種超聲波與電加熱復(fù)合防除冰裝置，包括：結(jié)冰信號器1，用于探測飛機(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，通過信號線2發(fā)結(jié)冰告警信號以及結(jié)冰速率信息給防除冰控制盒6；防除冰控制盒6，用于根據(jù)結(jié)冰告警信號以及結(jié)冰速率信息，先發(fā)送脈沖加溫信號給電加熱組件3，然后發(fā)送開啟工作指令給超聲波控制器5；電加熱組件3，用于根據(jù)脈沖加溫信號對結(jié)冰防護(hù)區(qū)域蒙皮進(jìn)行加溫；超聲波控制器5，用于根據(jù)開啟工作指令向超聲波振蕩器4發(fā)送工作指令；超聲波振蕩器4，用于根據(jù)工作指令對結(jié)冰防護(hù)區(qū)域蒙皮開啟超聲波。除冰時間短，能耗低。
【IPC分類】B64D15/18, B64D15/12
【公開號】CN105667807
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】王小輝, 苗新宇, 劉清, 郭濤, 馬慶林
【申請人】中國航空工業(yè)集團(tuán)公司西安飛機(jī)設(shè)計研究所
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2014年11月19日