專利名稱：對(duì)復(fù)合材料制的翼型旋翼除冰的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)旋翼、特別是如風(fēng)車旋翼之類的翼形旋翼除冰的方法及相應(yīng)的系統(tǒng)。
對(duì)于世界上許多地方的風(fēng)車，已知風(fēng)車旋翼會(huì)結(jié)冰，由于相應(yīng)地改變了翼型的形狀而使風(fēng)車的作用急劇地下降。特別對(duì)于結(jié)冰的條件適合的地方，也就是低溫、高濕度或直接下雨，在風(fēng)車的旋翼上形成冰是一個(gè)大問(wèn)題。在有些地區(qū)，出現(xiàn)上述條件的天數(shù)會(huì)高達(dá)每年100天。
航空中也有類似的問(wèn)題。特別當(dāng)旋翼處于運(yùn)動(dòng)中，主要在旋翼的前緣會(huì)結(jié)冰。這一問(wèn)題可能很嚴(yán)重，因?yàn)橐硇托淼那熬壿^大地影響旋翼的空氣動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)。因此，冰層厚度為2cm時(shí)，風(fēng)車旋翼的效率可降低40-50％。由于在風(fēng)車轉(zhuǎn)子的一個(gè)或多個(gè)旋翼上覆蓋著冰，轉(zhuǎn)子會(huì)不平衡，特別在工作中旋翼上冰掉下時(shí)更是如此。由于不平衡會(huì)對(duì)風(fēng)車有明顯的損害，冰塊的掉落會(huì)損傷附近的人員、動(dòng)物及設(shè)備。靜止的旋翼在其融洽上表面會(huì)結(jié)冰，會(huì)產(chǎn)生同樣的問(wèn)題。
因此，已經(jīng)有許多想法來(lái)解決或至少減輕與風(fēng)車旋翼結(jié)冰有關(guān)的問(wèn)題，以及間接地解決在航空領(lǐng)域的類似問(wèn)題及技術(shù)措施。
因此，已試圖用在前緣設(shè)的加熱板來(lái)對(duì)風(fēng)車旋翼除冰。在這個(gè)已在飛機(jī)機(jī)翼的除冰系統(tǒng)中應(yīng)用的原理下，加熱板放在旋翼的外面，或作為夾層設(shè)在旋翼的外殼材料中，或在其里面。這種加熱要求大量的能量，因?yàn)樾硎艿竭^(guò)份的冷卻；風(fēng)車旋翼的葉尖可很好地以每秒60米的速度運(yùn)動(dòng)。加熱可成段安排，使得旋翼的某些部分加熱，以便補(bǔ)償高能消耗。作為一個(gè)實(shí)例要提一下分段加熱600kw的風(fēng)車要求的能量為約20kw。
已試驗(yàn)了用其它的原理，包括用可充氣的橡皮前緣和專門的表面處理，但至今為止沒(méi)有特別誘人的結(jié)果。
US-A-4060212公開(kāi)了用微波對(duì)直升飛機(jī)的轉(zhuǎn)子旋翼除冰的方法，微波從置于中部的微波發(fā)生器傳到轉(zhuǎn)子旋翼的表面，在該處微波通過(guò)內(nèi)反射擴(kuò)展到外面到冰層中，使它足夠地加熱而從旋翼表面除去。但這個(gè)方案不適合于大風(fēng)車，或復(fù)合材料制的大的風(fēng)車旋翼。
但是，本發(fā)明已發(fā)現(xiàn)使用微波來(lái)實(shí)現(xiàn)上面的目的是有利的，雖然基于另一工作原理和微波發(fā)生器設(shè)在其它位置上，也就是共同轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)生器直接安裝在旋翼中，最好成固定的方式，已發(fā)現(xiàn)相關(guān)的復(fù)合材料事實(shí)上可由微波加熱，幾乎比冰層加熱更好，基于這一背景，可以提出更理想的脫冰(或防冰)方案，在這方案中在相應(yīng)的惡劣氣候條件下加熱旋翼材料來(lái)阻止結(jié)冰。由于旋翼制成殼層結(jié)構(gòu)，就有較好的條件在旋翼內(nèi)部來(lái)提供要求的能量。
應(yīng)注意所述的惡劣的氣候條件是有濕氣或水分，并在低于冰點(diǎn)下一較窄的范圍，因此可能有亞冷卻，由于這一理由，當(dāng)所述條件發(fā)生時(shí)只需要把表面溫度提高幾度。因此避免了使用附加的能量以在冰中產(chǎn)生要求的熔化熱，也避免了松的冰塊掉落的危險(xiǎn)。
本發(fā)明已發(fā)現(xiàn)可使用普通家用微波爐開(kāi)發(fā)的普通的微波發(fā)生器類型。一般，這些發(fā)生器太小，但是它們生產(chǎn)量大，因此比較便宜，因此一個(gè)旋翼可設(shè)置多個(gè)這樣的發(fā)生器，使能量分布合理，它們可放在不同的位置，也可按照要求有選擇地致動(dòng)。
在本發(fā)明中，最好至少部分旋翼的表面涂覆如鐵絲織網(wǎng)之類的材料，它們可反射微波，旋翼也可涂漆以使旋翼有光滑的表面。在復(fù)合材料中微波有較好的滲透，這樣的反射比通過(guò)旋翼殼層在合適的反射表面之間的反射高好多倍。這也意味著在合適地調(diào)節(jié)微波的入射角的情形下可使安裝在旋翼根部的微波發(fā)生器發(fā)出的微波能量可達(dá)到旋翼的尖部。
這系統(tǒng)的尺寸不必要設(shè)計(jì)成甚至在最嚴(yán)厲的氣候條件(例如在結(jié)薄冰時(shí))有效，只要它可用于融化掉可能的冰層。
下面參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，附圖中

圖1示出設(shè)有本發(fā)明第一實(shí)施例的抗冰系統(tǒng)的風(fēng)車；圖2是設(shè)在旋翼上的微波發(fā)生器；圖3和4示出微波發(fā)生器相對(duì)旋翼的可能位置；圖5示出旋翼根部設(shè)置微波發(fā)生器的位置；圖6,7示出本發(fā)明的抗冰系統(tǒng)的另兩個(gè)實(shí)施例。
圖1示出一個(gè)風(fēng)車，其中裝有微波加熱系統(tǒng)。微波設(shè)備包括多個(gè)裝在旋翼2上或旋翼2內(nèi)的微波發(fā)生器6，在一個(gè)最佳實(shí)施例中，多個(gè)發(fā)生器可設(shè)置在旋翼內(nèi)(如圖2,3所示)。微波發(fā)生器6′最好沿著旋翼2的前緣設(shè)置以便對(duì)前緣區(qū)域集中加熱。當(dāng)然，微波發(fā)生器6也可以設(shè)在旋翼2上的其它地方，如圖2,3,4。
當(dāng)多個(gè)微波發(fā)生器裝在旋翼上，旋翼可分段加熱。選擇地，系統(tǒng)也可設(shè)成使各段包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)生器6，通過(guò)控制系統(tǒng)與也設(shè)在旋翼上的濕度及溫度探測(cè)器(未示出)結(jié)合，使得只有結(jié)冰的那些段加熱。因此可得到旋翼表面部分有差別的、根據(jù)要求控制的加熱，減少了能量消耗。
微波發(fā)生器6,6′通過(guò)同軸電纜8與一個(gè)把來(lái)自中心能源的能量傳到微波發(fā)生器的裝置(未示出)連接起來(lái)。相應(yīng)的傳送能源的裝置可以是設(shè)在風(fēng)車主軸上的滑瓦，它們通過(guò)電纜與微波發(fā)生器連接，并與設(shè)在風(fēng)車的輪轂上的一個(gè)或多個(gè)接觸環(huán)配合。電纜8最好設(shè)成與旋翼的中軸線16靠近，作為對(duì)抗旋翼2偏離導(dǎo)致的電纜8中的疲勞裂紋的安全措施。選擇地，電纜可裝在旋翼2的縱向主梁14里面。
在圖3中以剖面示出的旋翼中，微波發(fā)生器設(shè)在旋翼里面?；蛘?，如圖4中，微波發(fā)生器6設(shè)在旋翼的外面，并帶有合適的空氣動(dòng)力學(xué)的罩12，使旋翼的空氣阻力不太高及使效率降低。
與旋翼2的加熱有關(guān)，設(shè)備4也包括一微波發(fā)生器6″用來(lái)加熱風(fēng)車的測(cè)量設(shè)備10，見(jiàn)圖1。
在圖5中，示出了風(fēng)車旋翼2的最里面部分，部分已剖去。如所示，在旋翼的根部安裝了一些微波發(fā)生器6，各發(fā)生器的喇叭形排出器7指向旋翼的外面。采用這種安裝，要求進(jìn)行精確地調(diào)整排出器的方向以便就旋翼的反射條件言很好的利用發(fā)生器的能量。但是也可以使用真實(shí)的微波導(dǎo)體把能量分配到旋翼的外端部分。
圖6示出了本發(fā)明的另一類實(shí)施例，其中微波設(shè)備4是固定的，雖然是可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在風(fēng)車的塔18上。作為實(shí)例，發(fā)生器6可以與繞著塔安排的環(huán)裝置19相關(guān)地安裝，使得發(fā)生器可設(shè)成環(huán)狀以便總是朝向轉(zhuǎn)子。
在正常的工作中，旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)塔18上的微波設(shè)備4，使旋翼2被加熱。旋翼可分段靠近塔18上的相應(yīng)的微波發(fā)生器6。這樣，可把發(fā)生器6裝成使它們垂直地設(shè)在塔上，或者相應(yīng)地放在環(huán)上的突出的柱上使得旋翼接近它們的情況下掃過(guò)它們，因此可以均勻地加熱轉(zhuǎn)子上的所有的旋翼。在減小微波發(fā)生器6和旋翼2的距離的情形下，微波能量可在可接受的低的能量消耗的情形下加熱旋翼。
按照本發(fā)明的第三實(shí)施例，微波設(shè)備可在起重機(jī)之類設(shè)備上懸掛著。已知與擦洗風(fēng)車相結(jié)合，使用裝在牽引車之類上的起重機(jī)形式的活動(dòng)設(shè)備。按照本發(fā)明的加熱系統(tǒng)的該實(shí)施例特別適合于已完全覆蓋著冰層的旋翼，只要旋翼被厚的冰層覆蓋著，就不可能重新起動(dòng)風(fēng)車。
要提一下圖2中的電纜8可形成避雷針系統(tǒng)的一部分。
權(quán)利要求
1．一種除去復(fù)合材料的風(fēng)車旋翼上結(jié)的冰的方法，其特征在于在會(huì)結(jié)冰的情形下，借助于在近處設(shè)的一個(gè)或多個(gè)微波發(fā)生器發(fā)出的能量對(duì)復(fù)合材料本身進(jìn)行預(yù)防性的加熱。
2．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于通過(guò)起動(dòng)設(shè)在旋翼中的一個(gè)或多個(gè)發(fā)生器來(lái)開(kāi)始加熱。
3．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于借助外部的微波源提供的能量進(jìn)行加熱及除冰。
4．一種裝有復(fù)合材料旋翼的風(fēng)車，其特征在于它設(shè)有借助微波能對(duì)復(fù)合材料本身進(jìn)行輕度加熱的設(shè)備。
5．按照權(quán)利要求4的風(fēng)車，其特征在于風(fēng)車旋翼設(shè)有共同轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)在旋翼內(nèi)的微波發(fā)生器。
6．按照權(quán)利要求5的風(fēng)車，其特征在于微波發(fā)生器設(shè)在不同的位置可以有選擇地致動(dòng)。
7．裝在按照權(quán)利要求5的風(fēng)車上的旋翼，其特征在于設(shè)有多個(gè)設(shè)在旋翼內(nèi)的微波發(fā)生器，旋翼表面或旋翼的某些內(nèi)表面部分至少部分被微波反射材料覆蓋。
8．裝在按照權(quán)利要求5的風(fēng)車上的旋翼，其特征在于裝有多個(gè)家用微波爐類型的微波發(fā)生器。
全文摘要
對(duì)復(fù)合材料的風(fēng)車旋翼除冰的方法及系統(tǒng)。使用微波能量加熱復(fù)合材料本身,能量最好由設(shè)在旋翼內(nèi)的固定的微波發(fā)生器根據(jù)測(cè)出會(huì)結(jié)冰的氣候條件而供送出。旋翼表面涂覆微波反射層,微波可反射而擴(kuò)展通過(guò)構(gòu)成旋翼的外皮?？梢允褂枚鄠€(gè)微波發(fā)生器有選擇地使用,微波發(fā)生器可以是已生產(chǎn)的普通微波爐用的適當(dāng)尺寸及低成本的發(fā)生器。
文檔編號(hào)B64D15/12GK1224394SQ9719605
公開(kāi)日1999年7月28日 申請(qǐng)日期1997年7月3日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月3日
發(fā)明者彼得·格雷博 申請(qǐng)人:Lm玻璃纖維有限公司