[发明专利]一种冰晶探测器

说明书

本发明涉及一种冰晶探测器。冰晶探测器具有冰晶收集探头、设置在冰晶收集探头的内壁上的感测装置和控制装置。冰晶收集探头由进口直管段、出口直管段以及二者之间的渐缩段。冰晶收集探头结构简单且能够有效收集冰晶结冰和过冷水滴结冰。借助于压力传感器和/或光电传感器，冰晶收集探测器能够方便地获取结冰条件。

技术领域

本发明涉及飞机探测设备，其尤其涉及一种冰晶探测器，用于检测空中是否存在冰晶结冰条件。

背景技术

飞机在空中遭遇到的结冰条件包括了适航条款14CFR 25部附录 C常规过冷水滴结冰条件(水滴直径≤50um)，14CFR 25部附录O 过冷大水滴结冰条件(50μm＜水滴直径＜500μm，称为冻毛毛雨；水滴直径≥500μm，称为冻雨)，和14CFR 33部附录D冰晶结冰条件。本发明将上述附录C常规过冷水滴和附录O过冷大水滴统称为过冷水滴。当结冰条件中，同时含有过冷水滴和冰晶结冰条件，称为混合态结冰条件。

结冰探测可以在早期探测到飞机进入结冰条件，发出结冰告警信息，提示飞行员及时采取相应动作，是保障飞行安全的一项改进措施。

过冷水滴会导致飞机气动表面(机翼前缘、短舱前缘等)结冰，造成飞机操稳品质降级、飞行性能损失和飞行安全裕度下降。

冰晶结冰条件存在于高空对流风暴的外围区域，且不能被飞机的气象雷达探测到。当飞机进入冰晶结冰条件，冰晶在低温的飞机机体和发动机表面被反弹不会造成机体结冰，但是冰晶能够进入发动机内部，随着温度的上升，在压缩机叶片上融化产生结冰，导致叶片的叶尖翘曲和撕裂，进而导致发动机推力损失，发生喘振、失速、熄火等事故；并且冰晶可能堵塞皮托管和总温传感器探头，造成高度和温度数据异常，危及飞行安全。

飞行遭遇的结冰条件，约99％为常规过冷水滴结冰条件，飞机通常安装有结冰探测器。过冷大水滴，冰晶，及混合态结冰条件约1％，但过冷水大水滴和冰晶结冰条件近年来导致了数起坠机事故，逐渐引起适航当局关注，陆续发布了14CFR 25部附录O过冷大水滴和14 CFR 33部附录D冰晶结冰条件法律规章，用于提高飞行安全措施。但目前，还未有过冷水滴、冰晶结冰条件或混合态结冰条件探测装置实际应用在飞机的案例。

文献US 7,104,502公开了一种具有圆柱型磁致伸缩探头的结冰探测器。当过冷水滴撞击到探头上，随着结冰质量增加探头振动频率下降，降低到阈值后发出结冰信号。该类型的结冰探测器，冰晶撞到柱体后会发生反弹，并不能有效探测冰晶结冰条件。

文献US 7,014,357公开了一种结冰条件探测器。探头内由两个干湿铂电阻温度传感器构成一个电桥，过冷水滴浓度不同电压差不同，电压变化到阈值发出结冰信号。对于该文献中的探测器，由于冰晶随高速气流穿过传感器，而不会在温度传感器上结冰，因此无法探测冰晶结冰条件。

与US 7,104,502类似，文献EP1533228同样具有磁致伸缩探头，其通过在支撑结构上增加一个凹槽，凹槽底部集成振动膜片。由于该文献中的浅凹槽位于气流上升表面，冰晶在凹槽反弹，该探头不能有效的探测冰晶结冰条件。

文献US 7,845,221公开了一种冰晶探测装置，其由两个并列的圆锥形管组成，一个圆锥管1恒定加热，一个圆锥管2不加热，两个压力传感器分别测量两者的压力计算压差，冰晶撞击到圆锥管2堵塞圆锥管，压差变化到阈值，发出告警。不足之处在于，一个圆锥管恒定加热，电功率消耗大。

发明内容

针对现有技术的冰晶探测器的上述不足，本发明的目的在于提供一种至少能够替代上述各类探测器的冰晶探测器，此外，本发明的冰晶探测器结构形式简单，且可靠性高。