[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

说明书

本发明适用于防除冰领域，提供了一种基于光纤结冰探测的电热防除冰系统功率控制方法，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：根据获取对应的防除冰功率。本发明基于热载荷分布结果，调控飞行器电热防除冰系统功率分布。这样有限的机载能源能够充分做到有的放矢，最大限度地降低了无效防护区域的电热功率消耗，节约了机载能源，为飞行器结冰防护系统设计提供了新的思路。

技术领域

本发明涉及防除冰领域，尤其是涉及一种基于光纤结冰探测的电热防除冰系统功率控制方法。

背景技术

飞行器在穿过含有过冷水滴的云层时，过冷水滴会附着在飞行器表面，产生结冰现象。飞行器结冰会导致飞行器的升力降低、阻力升高、操纵性能下降等一系列不利影响，是造成航空安全事故的重要因素。为保证飞行器飞行安全，飞行器需要实现复杂结冰环境下的防除冰能力。为了应对飞行器结冰问题，目前已发展出了不同类型的结冰防护系统。按照控制模式划分，飞行器结冰防护系统可以分为持续加热的防冰(Anti-Icing)系统和周期性加热的除冰(De-Icing)系统；按照能量供给与否划分，可以分为主动方式和被动方式，其中主动方式包括：热气、电热、微波、电激振等；被动方式包括：涂层材料、化学喷涂等。热气防除冰系统通过从发动机引气实现飞行器机翼、发动机短舱唇口等核心部件的结冰防护，防除冰性能高效，是目前主流的飞行器结冰防护模式。但飞行器热气结冰防护系统也存在显著的弊端，一方面，发动机引气会显著降低发动机性能，影响飞行器动力分配；另一方面，热气防除冰系统需要配套复杂的热气管路，显著增加飞行器自身的重量。因此，系统简洁、控制灵活的电热防除冰成为新型飞行器结冰防护系统设计中的重要选项，目前波音787飞行器已选择电热作为其结冰防护系统的唯一模式。

由于飞行器机载能源有限，如何进一步降低电热结冰防护系统功率是当前飞行器电热结冰防护系统功率研究的重要和难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光纤结冰探测的电热防除冰系统功率控制方法，利用光纤结冰传感器的实时冰形探测能力，反解飞行器当前结冰云雾参数，在此基础上利用已构建的神经网络热载荷快速预测模型实现飞行器表面热载荷的快速评估，进而实现飞行器机载能源在飞行器核心结冰防护区域的合理分配。本发明的另一目的是提供一种存储介质。

本发明是这样实现的，本发明提供了一种基于光纤结冰探测的电热防除冰系统功率控制方法，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：根据获取对应的防除冰功率。

进一步地，

在步骤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。

进一步地，

在步骤S31中，