[发明专利]防冰系统

说明书

发明领域

本发明涉及一种防冰系统，该防冰系统适合用在飞机或诸如风轮机叶片的其它空气动力结构中，以通过去除积冰来执行除冰功能。本发明还涉及一种防冰系统的运行方法。

发明背景

对于飞机，飞行时在飞机的外表面上形成冰是不理想的。冰破坏空气越过飞机表面的顺畅流动，增加阻力并减小机翼执行其预期功能的能力。

此外，积冰可能阻碍诸如翼前缘缝翼或襟翼的可动控制表面的运动。累积在发动机进气口上的冰可能突然大块脱落，吸入发动机并造成损坏。

因此，对于飞机，且尤其是商用飞机，通常包含防冰系统。商业飞机可使用这样的系统，该系统涉及从发动机吹出热空气，且然后热空气被引导到易于形成冰的机身部件，诸如机翼和尾翼的前缘。最近，已提出电动系统，诸如EP-A-1,757,519(吉凯恩航空服务有限公司(GKNAerospace))公开了具有机头蒙皮的翼前缘缝翼，该机头蒙皮包含电热加热毯或垫。加热垫粘结到金属腐蚀屏蔽件的后表面上，该金属腐蚀屏蔽件包括机头蒙皮的面向前的外表面。

加热垫是“Spraymat”(商标)型的，且是层压产品，包括由预浸渍的玻璃纤维布制成的介电层以及通过将金属层火焰喷射到介电层之一上而形成的加热元件。“Spraymat”从其最初在20世纪50年代由D.纳皮尔父子有限公司(D.Napier&SonsLimited)开发(参见其GB-833,675，涉及飞机的电除冰或防冰设备)直到其随后由吉凯恩航空有限公司使用具有悠久历史。

加热垫的现代设计在GB-A-2,477,336和GB-A-2,477,337和GB-A-2,477,338和GB-A-2,477,339以及GB-A-2,477,340中公开，它们都在吉凯恩航空有限公司名下。

为了知道何时启动加热垫的操作，飞机目前设有冰探测传感器，其远离加热垫的位置。例如，冰探测传感器可包含到短柱形探头内，该短柱形探头与驾驶舱相邻安装到机身上，并突出到气流内。

冰探测传感器可以是光学传感器，诸如WO-2004/110865中描述的前瞻性传感器，其具有在光纤传感器元件阵列(例如六个传感器元件的线性阵列)中心的光纤光发射器。.积冰造成发出的光被漫散射，并反射回到各传感器元件，且来自各传感器元件的各输出信号的特性使得能够控制电子器件以确定积冰的厚度和积冰的类型(例如雨凇冰(glazeice)、霜形冰(rimeice)、或包括雨凇冰和霜形冰的混合冰)。

使用视觉和/或听觉信号器提供冰探测的结果作为对驾驶舱内飞行员的建议或信息，且飞行员决定是否启用防冰系统的加热垫。

包含光学冰传感器的探头具有空气动力学轮廓，其不同于包含加热垫的机身部件的空气动力学轮廓。此外，探头远离机身部件。因此，机身部件的结冰必须从探头探测到结冰来进行推断。

飞行员基于探头的输出可能在不需要机身部件除冰(会通过不必要地运行加热垫而浪费电力)时启用加热垫，或者当机身部件具有造成问题的积冰但来自探头的输出并不指示飞行员有结冰问题时可能不会启动加热垫。

当飞行员不启动各加热垫(例如翼前缘缝翼中以及水平尾翼和尾鳍(tailfin)和发动机机舱的前缘中的加热垫)时，各加热垫以涉及所有加热垫的预定顺序运行。这意味着可能浪费电力加热当前不需要加热的翼前缘缝翼、水平尾翼、尾鳍、发动机机舱的某些部分，因为所述部分当前并未覆盖有积冰或足够厚而值得除冰的冰。当可更高效地用于仅加热覆盖有足够厚而值得除冰的积冰的那些部件时，浪费地使用了电力来加热这些部件。

理想的是提供一种改进的防冰系统和其操作方法。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种防冰系统，包括：

第一除冰装置，该第一除冰装置可操作以对第一区域除冰；

第一冰探测传感器，该第一冰探测传感器定位在第一区域内并布置成探测第一区域上的积冰；

控制系统，该控制系统响应于第一冰探测传感器并布置成控制第一除冰装置的操作；

第二除冰装置，该第二除冰装置可操作以对第二区域除冰；以及

第二冰探测传感器，该第二冰探测传感器定位在第二区域内并布置成探测第二区域上的积冰；

其中控制系统响应于第二冰探测传感器并布置成控制第二除冰装置的操作。

因为每个区域就地探测到冰的积累，而不是远程探测，相应除冰装置的运行的控制可基于该区域上实际探测到的冰而不是来自远程冰探测探头关于该区域上冰的推断。