[发明专利]粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置及方法

说明书

本发明提出了粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置及方法，目的在于节省除冰能量，降低除冰装置重量及复杂性，改进除冰效果。本发明包括用于减弱粘附力的装置、等离子体破除冰装置和电源控制系统，在有除冰需求表面设置用于减弱粘附力的装置，同时在有除冰需求表面设置有等离子体高能激励器，等离子体高能激励器连接电源控制系统，电源控制系统为等离子体高能激励器提供工作电源并且控制等离子体高能激励器工作。在进行除冰时，首先减弱冰的粘附力，随后开启等离子体破除冰装置，达到低能耗快速破冰的目的。各领域很多设备上都有除冰需求，本发明可以广泛应用于各领域各设备上用于除冰，如飞行器上，具体如机翼上。

技术领域

本发明属于防除冰技术领域，涉及到一种采用粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置及方法，用以快速破除积冰，节省除冰能量。

背景技术

结冰是飞机飞行中广泛存在的一种现象，也是造成飞行安全事故的主要隐患之一。飞机不同部位的结冰，会给飞行安全带来不同程度的危害，具体表现在：升力面上的结冰会导致飞机阻力增加、升力下降、失速迎角减小、失速速度增加以及操纵性和稳定性恶化等后果；进气道结冰会影响发动机的进气特性，增加燃油的消耗量，减少发动机寿命，甚至造成发动机熄火；空速管等重要仪表结冰时，机载计算机就会发出错误的信息，直接影响飞行安全。

研究和探索有效的飞行器防/除冰方法一直受到国内外学者的普遍关注。虽然近几十年防除冰研究一直在深入进行，但是开发出一种更为高效、环保、节能的防/除冰方法仍是学者们的目标。

目前实际应用于飞机的防除冰技术主要有热气防冰法、膨胀管除冰法、电磁脉冲除冰法、电热防除冰法等方法。

虽然传统防除冰方式能够起到良好效果，但也有不少问题。例如，热气防冰法存在能量效率低、降低发动机工作性能、对材料有损伤等问题。膨胀管及电磁脉冲除冰方法会改变气动外形，且后者产生的蒙皮振动会导致结构疲劳。电热除冰法存在能量代价较高的问题。

近年，有学者提出采用介质阻挡放电等离子体激励器(DBD)进行除冰，该方法主要的除冰原理是气体放电的焦耳加热作用，取得了不错的效果。然而，DBD除冰存在着改变飞行器气动外形、表面电极容易损坏等问题。

综上所述，目前已有防除冰方法存在诸多不足。为了解决现有除冰方法能量消耗大及结构复杂、重量大的问题，亟需发展新型能耗低且效果好的除冰方法。

发明内容

为了解决现有除冰方法能量消耗大及结构复杂、重量大的问题，本发明提出了粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置及方法，目的在于节省除冰能量，降低除冰装置复杂性，改进除冰效果。

粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置，包括用于减弱粘附力的装置、等离子体破除冰装置和电源控制系统，在有除冰需求表面设置用于减弱粘附力的装置，同时在有除冰需求表面设置有等离子体高能激励器，等离子体高能激励器连接电源控制系统，电源控制系统为等离子体高能激励器提供工作电源并且控制等离子体高能激励器工作。各领域很多设备上都有除冰需求，本发明所述有除冰需求表面不限，可以广泛应用于各领域各设备上用于除冰，如飞行器上，具体如机翼上。

优选地，本发明所述用于减弱粘附力的装置为设置在有除冰需求表面上的低粘附材料。低粘附材料可以根据需要采用蚀刻法、涂覆法等方法设置在有除冰需求表面上。低粘附材料需要根据表面基材等因素具体选择，如聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚硅氧烷基粘弹性材料、聚二甲基硅氧烷等。

优选地，本发明所述用于减弱粘附力的装置也可以为加热装置。加热装置包括传统电加热装置、与复合材料融合的一体式电加热装置、光热材料、脉冲电加热装置等，具体方法及加热功率可根据待除冰表面特性、结冰气象等因素进行选择。