一種超聲波與電加熱復合防除冰裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于飛機防冰、除冰領域，涉及一種防冰除冰裝置。
【背景技術】
[0002]飛機在含有過冷水滴的云層中飛行時，許多部件會出現(xiàn)結冰現(xiàn)象，如機翼、尾翼前緣、螺旋槳、發(fā)動機進氣口、風擋玻璃等。飛機結冰會破壞飛機的氣動外形，阻礙了空氣的流動，增大了摩擦力并減小了升力，尤其是機翼和尾翼上的冰對飛機影響更大，這不但會使飛機升阻特性惡化，而且還會使飛機的飛行安全性降低，甚至造成機毀人亡的事故。
[0003]電加熱防除冰技術目前在國內外飛機上應用較為廣泛，主要用于飛機尾翼防除冰上，很少有飛機機翼防除冰系統(tǒng)采用電加熱防除冰技術。這是因為飛機上的發(fā)電設備提供的電能遠遠達不到大范圍采用電加熱防除冰技術的要求，因此電加熱防除冰技術在飛機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)能的飛機防除冰技術具有重要的應用價值。
[0004]超聲波作為一種能量形式，在機尾翼部件上傳播時，分為Lamb波和水平剪切波，這兩種波在異性介質中傳播時，會在不同物體的交接面上(如冰和機尾翼前緣)產生速度差，使交接面上的接觸質點產生剪切應力場，當這個應力場足夠大時，就可以達到除冰的目的。另外，在飛機的防護區(qū)域如機尾翼前緣按一定規(guī)律加一脈沖電流，只需將防護區(qū)域表面上的冰融化形成很薄的液體層，消弱了冰與飛機的附著力，結合超聲波產生的力就可以輕松將冰除去。

【發(fā)明內容】

[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合防除冰裝置，除冰時間短，能耗低。
[0006]本發(fā)明的技術方案是:
[0007]—種超聲波與電加熱復合防除冰裝置，包括:
[0008]結冰信號器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]結冰信號器1，用于探測飛機是否進入了結冰區(qū)域，如果進入了結冰區(qū)域，通過信號線2發(fā)結冰告警信號以及結冰速率信息給防除冰控制盒6 ;
[0010]防除冰控制盒6，用于根據結冰告警信號以及結冰速率信息，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，用于根據脈沖加溫信號對結冰防護區(qū)域蒙皮進行加溫；
[0012]超聲波控制器5，用于根據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，用于根據工作指令對結冰防護區(qū)域蒙皮開啟超聲波。
[0014]電加熱組件3對結冰防護區(qū)域蒙皮中的前緣駐點區(qū)域進行持續(xù)加熱，對結冰防護區(qū)域蒙皮中的其它區(qū)域進行周期脈沖電加熱。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明是一種復合式防除冰技術，具有以下優(yōu)點:
[0016]本技術方案采用的是脈沖電加熱技術，只需將機翼尾翼防護區(qū)域表面上的冰融化形成很薄的液體層，消弱了冰與飛機的附著力，再結合超聲波防除冰技術，可以快速的達到防除冰的目的。這與傳統(tǒng)的電加熱防除冰技術相比，大大減少了加熱時間。
[0017]本發(fā)明采用超聲波與電加熱復合防除冰技術，與傳統(tǒng)電加熱防除冰技術相比，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)電加熱防除冰技術的幾十分之一。
[0018]本發(fā)明采用超聲波與電加熱復合防除冰技術，由于其加熱迅速，并且冷卻也快，沒有過多的能量向結構蒙皮傳熱，熱損失也大大降低，是一種更高效的利用能源防除冰技術。
[0019]本發(fā)明采用超聲波與電加熱復合防除冰技術，這種復合除冰方式不會有水滴向機翼后緣流動而形成溢流冰，進而影響飛機的氣動外形。
[0020]本發(fā)明設備簡單，結構緊湊，重量輕，只需要在機翼尾翼蒙皮的內表面添加多組超聲波換能裝置，不會影響飛機的氣動外形，也不會額外過多的增加飛機重量。
【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)明機翼結構布置圖。
[0025]其中:1、結冰信號器，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。
【具體實施方式】
[0026]下面對本發(fā)明做進一步的說明。參見圖1，對于現(xiàn)有的飛機，一般需要防除冰位置包括機翼前緣和尾翼前緣。
[0027]—種超聲波與電加熱復合防除冰裝置，如圖2所示，包括:
[0028]結冰信號器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]結冰信號器1，用于探測飛機是否進入了結冰區(qū)域，如果進入了結冰區(qū)域，通過信號線2發(fā)結冰告警信號以及結冰速率信息給防除冰控制盒6 ;
[0030]防除冰控制盒6，用于根據結冰告警信號以及結冰速率信息，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，用于根據脈沖加溫信號對結冰防護區(qū)域蒙皮進行加溫；
[0032]超聲波控制器5，用于根據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，用于根據工作指令對結冰防護區(qū)域蒙皮開啟超聲波。
[0034]電加熱組件3對結冰防護區(qū)域蒙皮中的前緣駐點區(qū)域進行持續(xù)加熱，對結冰防護區(qū)域蒙皮中的其它區(qū)域進行周期脈沖電加熱。
[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表面，形狀可為圓形和矩形，沿飛機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:當飛機進入了結冰區(qū)域時，結冰探測器發(fā)出結冰告警，飛行員根據結冰告警信號或者飛機自動打開機翼尾翼防除冰系統(tǒng)，防除冰電加熱控制盒開始工作。除冰控制盒6控制機翼尾翼前緣電加熱組件3持續(xù)電熱，以防止前緣結冰；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行加熱，只需要將該這些防護區(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生高頻振蕩的超聲波。而超聲波作為一種能量形式，在機尾翼部件上傳播時，分為Lamb波和水平剪切波，這兩種波在異性介質中傳播時，會在不同物體的交接面上(如冰和機尾翼前緣)產生速度差，使交接面上的接觸質點產生剪切應力場，當這個應力場足夠大時，就可以達到除冰的目的。
[0038]結冰探測器I可以探測飛機的結冰強度。除冰控制盒6可以根據結冰強度信息，調節(jié)加熱規(guī)律以適應結冰環(huán)境；超聲波控制器5可以根據結冰強度信息調節(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合防除冰裝置是在已有的脈沖電加熱基礎上，輔助加裝一組超聲波裝置，按照一定的控制規(guī)律對飛機機翼尾翼進行防除冰，這種復合方式防除冰技術除冰時間短，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翼尾翼蒙皮內，是一種能夠更高效的利用能源防除冰技術。
【主權項】
1.一種超聲波與電加熱復合防除冰裝置，其特征在于，包括: 結冰信號器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)； 結冰信號器(I)，用于探測飛機是否進入了結冰區(qū)域，如果進入了結冰區(qū)域，通過信號線(2)發(fā)結冰告警信號以及結冰速率信息給防除冰控制盒(6); 防除冰控制盒出)，用于根據結冰告警信號以及結冰速率信息，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)，用于根據脈沖加溫信號對結冰防護區(qū)域蒙皮進行加溫； 超聲波控制器(5)，用于根據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)，用于根據工作指令對結冰防護區(qū)域蒙皮開啟超聲波。2.如權利要求1所述的一種超聲波與電加熱復合防除冰裝置，其特征在于，電加熱組件(3)對結冰防護區(qū)域蒙皮中的前緣駐點區(qū)域進行持續(xù)加熱，對結冰防護區(qū)域蒙皮中的其它區(qū)域進行周期脈沖電加熱。
【專利摘要】本發(fā)明屬于飛機防冰、除冰領域，提出了一種超聲波與電加熱復合防除冰裝置，包括：結冰信號器1，用于探測飛機是否進入了結冰區(qū)域，如果進入了結冰區(qū)域，通過信號線2發(fā)結冰告警信號以及結冰速率信息給防除冰控制盒6；防除冰控制盒6，用于根據結冰告警信號以及結冰速率信息，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，用于根據脈沖加溫信號對結冰防護區(qū)域蒙皮進行加溫；超聲波控制器5，用于根據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，用于根據工作指令對結冰防護區(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)集團公司西安飛機設計研究所
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2014年11月19日