[发明专利]一种飞行器防冰除冰装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞行器的智能防冰除冰装置，属于安全防护技术领域，特别涉及快速高效防冰的应用技术，适用于飞机、导弹等对防冰、除冰有高速高效率要求的领域。

背景技术

结冰问题严重危害飞机、导弹的安全性。飞行器表面出现冰层，会严重阻碍空气的流动，增大气动阻力；尤其是翼面上的冰极大地改变其气动外形，使升力急剧减小；发动机前端的冰块在脱落时极易被吸入高速转动的发动机，导致发动机失效。在飞行器穿越含有过冷水滴的云层时，其表面结冰是很常见的现象，尤其是当飞行器高速飞行时，结冰速度极快，可达60～100毫米/秒。当前解决飞行器结冰问题的技术瓶颈在于如何在尽可能小地影响飞行器气动外形的前提下，尽可能快而有效地降低飞行器表面结冰的风险。

为防止飞行器表面结冰，现有的结冰预测手段主要有两种：人工目测和固定位置检测；防冰技术主要有两种：持续加热和人工控制加热。人工目测不能及时准确地判断结冰的状况；常规的结冰传感器的布放位置受气动外形影响，且不可避免地会对气动布局产生不利影响。持续加热的除冰手段不加区别地处理飞行器表面结冰情况，会导致除冰不足和过度加热，不仅热量使用效率低下，而且在除冰不足的情况下会导致飞行事故；人工控制加热避免了持续加热的弊端，但同时存在人工判断不及时和误判的情况。

因此上述检测和除冰方法均不适合飞机和导弹等要求高速高效防冰的安全防护领域。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有各种检测和防冰、除冰方法的不足，提供一种满足高速高效防冰需要的防冰除冰装置。

一种飞行器防冰除冰装置，包括结冰检测单元、数据处理单元、接口电路和电加热单元；

所述的结冰检测单元用来检测冰层厚度信息，并以电压或电流或频率的形式输出给数据处理单元，数据处理单元对该电压或电流或频率信号进行处理后得到结冰层的外形，同时输出一个除冰控制信号，然后该除冰控制信号通过接口电路转换成工作电流，工作电流进入电加热单元开始加热冰层。

本发明的优点在于：

(1)本发明的结冰检测单元采用的传感器体积小，重量轻，对飞行器的气动外形影响可以忽略；

(2)谐振式结冰传感器的输出为频率输出，抗干扰能力强；本发明装置结构简单，易于批量生产；

(3)电加热单元采用大电流脉冲加热，响应速度快，电热利用效率高。

附图说明

图1为本发明采用谐振式结冰传感器时的结构示意图；

图2为结冰传感器的谐振梁表面无冰情况下的谐振梁示意图；

图3为结冰传感器的谐振梁表面有冰情况下的谐振梁示意图；

图4为机翼前缘形成槽形冰堆示意图；

图5为机翼槽形冰堆破裂示意图；

图6为三角脉冲电流强瞬时电流和小平均电流示意图。

图中：

1-结冰检测单元        2-数据处理单元  3-接口电路  4-电加热单元

101-谐振式结冰传感器  401-加热丝      5-谐振梁

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种飞行器防冰除冰装置，如图1所示，包括结冰检测单元1、数据处理单元2、接口电路3和电加热单元4；所述的结冰检测单元1用来检测冰层厚度信息，并以电压或电流或频率的形式输出给数据处理单元2，数据处理单元2对该电压或电流或频率信号进行处理后得到结冰层的外形，同时输出一个除冰控制信号，然后该除冰控制信号通过接口电路3转换成工作电流，工作电流进入电加热单元4开始加热冰层。

结冰检测单元1包括若干个结冰传感器，所述的结冰传感器为谐振式结冰传感器101或电容式结冰传感器或光反射式结冰传感器或电导式结冰传感器。数据处理单元2采用DSP处理器或FPGA处理器或单片机或ARM处理器；所述的电加热单元4包括若干个电热丝或电热膜或电加热纤维；所述的接口电路3可以采用晶闸管。