[发明专利]一种基于光纤结冰探测的电热防除冰系统功率控制方法

权利要求书

1.一种基于光纤结冰探测的电热防除冰系统功率控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：获取来流风速V和来流温度T；

S2：通过光纤结冰传感器获取的结冰参数并反向解算液态水含量LWC和液滴中值直径MVD；

S3：将S1和S2中实时云雾参数(V，T，MVD，LWC)导入至热载荷预测模型，获取结冰防护区域内热载荷分布；

S4：根据结冰防护区域内热载荷获取对应的防除冰功率；

步骤S3中，所述热载荷预测模型的建立包括如下步骤：

S30：在飞行器表面构建结冰防护区域；

S31：构建结冰环境样本参数(V，T，MVD，LWC)到所述结冰防护区域内热载荷分布的样本空间：

其中，i∈(飞行器结冰包线集合)，为所述结冰防护区域表面的热载荷分布函数；

S32：基于所述结冰环境样本参数与热载荷样本分布，构建并训练神经网络；

S33：获取结冰防护区域内热载荷预测模型；

步骤S31中，

通过Messinger模型计算结冰包线范围内的热载荷分布q″_required

q_required＝q_nc+q_evap-q_ke±q_sens，

其中，q”_nc为净对流换热损失、q″_evap为蒸发换热损失、q″_ke为液滴撞击固壁获得的动能、q″_sens为显热变化。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤结冰探测的电热防除冰系统功率控制方法，其特征在于：

净对流换热损失q”_nc计算：q”_nc＝h(T_s-T_rec)

其中，h为对流换热系数、T_s为机翼表面温度、T_rec为气流恢复温度；

蒸发换热损失q″_evap计算：

其中L_v为蒸发相变潜热、h_m为传质系数、R为气体常数、T_s和e_s为壁面温度及其对应的饱和蒸汽压、T_e和e_e为边界层外边界温度及其对应的饱和蒸汽压，其中Le为刘易斯数、D_aw为液膜与气流之间的传质系数、ρ_air为空气密度、Cp_air为空气的定压比热容；

液滴撞击固壁获得的动能q″_ke计算：

其中β为收集系数，V_∞为来流速度；

显热变化q″_sens计算：

其中T_rb为前一计算单元壁面的温度、T_s为当前计算单元的温度、C_pw为水的定压比热容、为当前单元的液滴撞击质量流率、为前一单元的液态水质量流入速率。