防冰系統(tǒng)的制作方法【專利說明】防冰系統(tǒng)發(fā)明領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及一種防冰系統(tǒng)，該防冰系統(tǒng)適合用在飛機或諸如風(fēng)輪機葉片的其它空氣動力結(jié)構(gòu)中，以通過去除積冰來執(zhí)行除冰功能。本發(fā)明還涉及一種防冰系統(tǒng)的運行方法。[0002]發(fā)明背景[0003]對于飛機，飛行時在飛機的外表面上形成冰是不理想的。冰破壞空氣越過飛機表面的順暢流動，增加阻力并減小機翼執(zhí)行其預(yù)期功能的能力。[0004]此外，積冰可能阻礙諸如翼前緣縫翼或襟翼的可動控制表面的運動。累積在發(fā)動機進(jìn)氣口上的冰可能突然大塊脫落，吸入發(fā)動機并造成損壞。[0005]因此，對于飛機，且尤其是商用飛機，通常包含防冰系統(tǒng)。商業(yè)飛機可使用這樣的系統(tǒng)，該系統(tǒng)涉及從發(fā)動機吹出熱空氣，且然后熱空氣被引導(dǎo)到易于形成冰的機身部件，諸如機翼和尾翼的前緣。最近，已提出電動系統(tǒng)，諸如EP-A-1，757，519(吉凱恩航空服務(wù)有限公司(GKNAerospace))公開了具有機頭蒙皮的翼前緣縫翼，該機頭蒙皮包含電熱加熱毯或墊。加熱墊粘結(jié)到金屬腐蝕屏蔽件的后表面上，該金屬腐蝕屏蔽件包括機頭蒙皮的面向前的外表面。[0006]加熱墊是“Spraymat”(商標(biāo))型的，且是層壓產(chǎn)品，包括由預(yù)浸漬的玻璃纖維布制成的介電層以及通過將金屬層火焰噴射到介電層之一上而形成的加熱元件?！癝praymat”從其最初在20世紀(jì)50年代由D.納皮爾父子有限公司(D.Napier&SonsLimited)開發(fā)(參見其GB-833，675，涉及飛機的電除冰或防冰設(shè)備)直到其隨后由吉凱恩航空有限公司使用具有悠久歷史。[0007]加熱墊的現(xiàn)代設(shè)計在GB-A-2,477，336和GB-A-2,477，337和GB-A-2,477，338和GB-A-2,477，339以及GB-A-2，477，340中公開，它們都在吉凱恩航空有限公司名下。[0008]為了知道何時啟動加熱墊的操作，飛機目前設(shè)有冰探測傳感器，其遠(yuǎn)離加熱墊的位置。例如，冰探測傳感器可包含到短柱形探頭內(nèi)，該短柱形探頭與駕駛艙相鄰安裝到機身上，并突出到氣流內(nèi)。[0009]冰探測傳感器可以是光學(xué)傳感器，諸如W0-2004/110865中描述的前瞻性傳感器，其具有在光纖傳感器元件陣列(例如六個傳感器元件的線性陣列)中心的光纖光發(fā)射器。.積冰造成發(fā)出的光被漫散射，并反射回到各傳感器元件，且來自各傳感器元件的各輸出信號的特性使得能夠控制電子器件以確定積冰的厚度和積冰的類型(例如雨凇冰(glazeice)、霜形冰(rimeice)、或包括雨艙冰和霜形冰的混合冰)。[0010]使用視覺和/或聽覺信號器提供冰探測的結(jié)果作為對駕駛艙內(nèi)飛行員的建議或信息，且飛行員決定是否啟用防冰系統(tǒng)的加熱墊。[0011]包含光學(xué)冰傳感器的探頭具有空氣動力學(xué)輪廓，其不同于包含加熱墊的機身部件的空氣動力學(xué)輪廓。此外，探頭遠(yuǎn)離機身部件。因此，機身部件的結(jié)冰必須從探頭探測到結(jié)冰來進(jìn)行推斷。[0012]飛行員基于探頭的輸出可能在不需要機身部件除冰(會通過不必要地運行加熱墊而浪費電力)時啟用加熱墊，或者當(dāng)機身部件具有造成問題的積冰但來自探頭的輸出并不指示飛行員有結(jié)冰問題時可能不會啟動加熱墊。[0013]當(dāng)飛行員不啟動各加熱墊(例如翼前緣縫翼中以及水平尾翼和尾鰭(tailfin)和發(fā)動機機艙的前緣中的加熱墊)時，各加熱墊以涉及所有加熱墊的預(yù)定順序運行。這意味著可能浪費電力加熱當(dāng)前不需要加熱的翼前緣縫翼、水平尾翼、尾鰭、發(fā)動機機艙的某些部分，因為所述部分當(dāng)前并未覆蓋有積冰或足夠厚而值得除冰的冰。當(dāng)可更高效地用于僅加熱覆蓋有足夠厚而值得除冰的積冰的那些部件時，浪費地使用了電力來加熱這些部件。[0014]理想的是提供一種改進(jìn)的防冰系統(tǒng)和其操作方法?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0015]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種防冰系統(tǒng)，包括:[0016]第一除冰裝置，該第一除冰裝置可操作以對第一區(qū)域除冰；[0017]第一冰探測傳感器，該第一冰探測傳感器定位在第一區(qū)域內(nèi)并布置成探測第一區(qū)域上的積冰；[0018]控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)響應(yīng)于第一冰探測傳感器并布置成控制第一除冰裝置的操作；[0019]第二除冰裝置，該第二除冰裝置可操作以對第二區(qū)域除冰；以及[0020]第二冰探測傳感器，該第二冰探測傳感器定位在第二區(qū)域內(nèi)并布置成探測第二區(qū)域上的積冰；[0021]其中控制系統(tǒng)響應(yīng)于第二冰探測傳感器并布置成控制第二除冰裝置的操作。[0022]因為每個區(qū)域就地探測到冰的積累，而不是遠(yuǎn)程探測，相應(yīng)除冰裝置的運行的控制可基于該區(qū)域上實際探測到的冰而不是來自遠(yuǎn)程冰探測探頭關(guān)于該區(qū)域上冰的推斷。[0023]例如，如果每個區(qū)域是翼前緣縫翼區(qū)域，則在縫翼上就地探測積冰，而不是通過位于飛機機身上與駕駛艙相鄰的探頭遠(yuǎn)程探測，遠(yuǎn)程探測情況下冰況和空氣流可能不同于翼前緣縫翼處的冰況和空氣流。[0024]飛機具有有限的發(fā)電能力，且可用的電力必須配置到最需要的地方且不能不必要地使用，因為電力的不必要使用會增加發(fā)動機的燃油消耗且因此增加飛機的運行成本。[0025]s每個除冰裝置可以是諸如可充氣氣動靴(inflatablepneumaticboots)的電動機械或電排斥系統(tǒng)(electroexpulsivesystem)，其使用快速電動機械引起的振動。在氣動靴的情況下，氣動靴安裝在外部以暴露于空氣流，除冰裝置運行的每個區(qū)域會是對應(yīng)于上方有氣動靴可充氣以脫出積冰的區(qū)域的區(qū)域。[0026]替代地，每個除冰裝置可以是電熱的且可包括一個或多個加熱墊。對于配裝在腐蝕屏蔽件(防蝕層)后面的加熱墊，除冰裝置運行的每個區(qū)域是加熱墊的各加熱元件上方的腐蝕屏蔽件的前表面。[0027]在較佳實施例中，每個冰探測傳感器布置成探測相應(yīng)區(qū)域上積冰的厚度。較佳地，控制系統(tǒng)還布置成當(dāng)區(qū)域上積冰的探測厚度累積到預(yù)定厚度時，運行相應(yīng)的除冰裝置。[0028]諸如氣動靴的電動機械除冰裝置通常要求在冰可有效地破裂和脫除之前積冰的最小厚度(或硬度)。通過探測一區(qū)域上積冰的厚度，傳感器使除冰裝置能夠高效地運行。例如，在積冰足夠厚(達(dá)到預(yù)定或最小厚度)以有效脫除之前，不浪費電力對該區(qū)域除冰。[0029]測量積冰的厚度還可使得電熱除冰裝置能夠高效運行。例如，當(dāng)一區(qū)域在機翼上時，有益的是當(dāng)達(dá)到預(yù)定或最小厚度時啟動積冰的脫除，此時積冰經(jīng)受來自于干凈地從機翼脫除冰的氣流的足夠的空氣動力負(fù)載。預(yù)定厚度可設(shè)置成使得當(dāng)冰比預(yù)定厚度薄時，冰不會對飛機的運行質(zhì)量造成顯著或有害程度的影響。[0030]預(yù)定厚度可為約0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm。尤其較佳的值為約2mm。[0031]在較佳實施例中，每個冰探測傳感器布置成探測相應(yīng)區(qū)域上積冰的類型。較佳地，控制系統(tǒng)響應(yīng)于探測的冰類型以改變觸發(fā)相應(yīng)除冰裝置的操作所需的預(yù)定厚度。[0032]例如，當(dāng)積冰是霜形冰時，霜形冰由于內(nèi)部氣泡和裂縫是易碎的，有可能將預(yù)定厚度設(shè)置成比積冰是牢固地粘附到表面的雨凇冰時厚。雨凇冰會受益于冰脫除的早期啟動以克服高度粘附。[0033]在較佳實施例中，每個區(qū)域是空氣動力學(xué)或流線型部件、諸如機身部件的前緣的區(qū)域。例如，機身部件可以是機翼或發(fā)動機機艙(的前部)。[0034]在較佳實施例中，前緣在每個區(qū)域內(nèi)具有窗；且相應(yīng)冰探測傳感器的傳感器頭位于窗后面。例如，窗可設(shè)置在翼前緣縫翼的腐蝕屏蔽件的前緣內(nèi)。[0035]在較佳實施例中，窗與機身部件的前緣的相鄰部分是氣動共形的(或氣動保形的)(aero-conformal)。當(dāng)機身部件是機翼時，窗與機翼的周圍部分平齊從而不干擾前緣周圍的氣流。例如，當(dāng)窗形成在金屬腐蝕屏蔽件內(nèi)時，窗可復(fù)制為了形成窗孔所去除的金屬的形狀。[0036]在較佳實施例中，每個冰探測傳感器是光學(xué)傳感器，且較佳地是具有傳感器頭的類型，該傳感器頭包括中心光發(fā)射器和在中心光發(fā)射器周圍定位的多個傳感器元件。例如，各傳感器元件可形成線性陣列或十字形陣列，光發(fā)射器在十字中心。線性陣列是較佳的，因為其能夠使傳感器當(dāng)前第1頁1 2 3 4