[实用新型]基于纳米复合相变材料的机翼防除冰装置

说明书

本实用新型公开了一种基于纳米复合相变材料的机翼防除冰装置，包括压气机、截止阀、过滤器、干燥器、机翼内流道、电热除冰组件、第一温度传感器、结冰探测器、金属翅片、第二温度传感器、水分离器、流量阀和控制器。本实用新型通过采用发动机引气并经过过滤干燥后通入机翼内流道，气体与密闭腔层通过热对流进行热量交换，加热密闭腔层内纳米复合相变材料，使得多余的热量能够更快地存储在机翼中，有效的防止机翼表面结冰。同时采用电热除冰组件在潜热不足时工作，使得本装置具有可靠性强、防除冰效率高、能耗低等特点。

技术领域

本实用新型涉及飞机防冰除冰技术领域，尤其涉及一种基于纳米复合相变材料的机翼防除冰装置。

背景技术

飞行机翼结冰是一种严重的危害，它破坏了飞机机翼表面的气动流场，增加了飞行阻力，降低了机翼的升力，随着为补偿额外阻力的动力增加以及为保持高度而采取的机鼻抬升导致的飞行攻角的增加，临界攻角减小，飞机会在比正常状态下较高的速度或较低的攻角下就出现失速，操纵性和稳定性的恶化，从而造成严重的飞行事故。

目前常见的防除冰技术按工作方式可分为气热防除冰和电热防除冰。气热防除冰是指在从航空发动机中抽取的高温高压气体，高温高压气流通过引气管在防冰腔内部的喷射，使机翼外表面温度保持在 10 ℃以上；电热防除冰是通过把电加热除冰组件直接放置在机翼前缘内表面的方式除冰，体积小，结构简单，可自动控制，但电热防除冰能耗较大，增加飞机燃油代偿损失。

相变储能技术能够调节能量供应和需求在时间上与空间上的不匹配，是提高能量利用效率的有效途径。相变储能具有结构设计紧凑，储能密度高，相变过程近似等温的优点。然而大多数相变材料材料的导热系数低，限制了其在地面及空间相变过程的传热效率。将纳米粒子添加到传统相变材料中形成纳米流体复合相变材料，具有强化相变材料传热、提升储能系统效率的潜力。石墨烯具有高导热系数、比表面积大的特点，把石墨烯纳米粒子加入到相变材料中有利于提高相变材料的传热性能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于纳米复合相变材料的机翼防除冰装置。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

基于纳米复合相变材料的机翼防除冰装置，包括压气机、截止阀、过滤器、干燥器、机翼内流道、电热除冰组件、第一温度传感器、结冰探测器、金属翅片、第二温度传感器、水分离器、流量阀和控制器；

所述压气机的出口、截止阀、过滤器、干燥器的进口通过管道依次相连接；所述压气机进口与发动机引气部分连接；

所述过滤器（3）用于过滤发动机引气中杂质；所述干燥器（4）用于对除去增压后的引气中水分；

飞机的机翼外蒙皮的内表面上设有导热的密闭腔层，且所述密闭腔层被均匀分割为若干密闭腔体；所述密闭腔层和机翼内蒙皮之间形成机翼内流道；

飞机的机翼内流道一端和所述干燥器的出口通过管道相连，另一端和所述水分离器的气体入口管道相连；所述流量阀的一端和所述水分离器的气体出口管道相连，另一端和外界大气相联通；

所述各个密闭腔体内均填充有纳米复合相变材料；

所述电热除冰组件设置在密闭腔层中，包含若干个均匀设置在飞机的机翼外蒙皮的内表面上加热器；

所述第一温度传感器、结冰探测器均设置在机翼外蒙皮表面，第二温度传感器安装在机翼内流道的出口处；

所述控制器分别和所述第一温度传感器、结冰探测器、第二温度传感器、截止阀、流量阀、各个加热器电气相连，用于根据第一温度传感器、结冰探测器、第二温度传感器的感应数据控制截止阀、流量阀和各个加热器工作。