[发明专利]快速作用的反向电流排斥系统

说明书

本发明是关于一种使例如冰层的固体与弹性构件表面分离的系统。更具体说，本发明是关于飞机前缘面的除冰，例如与发动机短舱，机翼，支撑杆，安定面，直升机旋翼和螺旋桨有关的部分。本发明特别是关于用于前缘部分的电驱动的除冰器。

在一定的工作条件下，由于冰积聚于部件的表面使飞机很容易损坏。如果这种冰的积聚未被察觉，最终能使飞机增加额外的重量，並且改变机翼的翼面形状，因而导致不能飞行的条件。特别是对于低空低速的直升机和倾转旋翼机更容易受到损害。对于在飞行中从飞机上除去冰或防止冰在这种飞机的前缘面上积聚已提出了许多种系统。以前的这些方法可以归结为下列三种基本类型之一：热的、化学的和机械的方法。

一般说第一类方法称为热除冰。一种方式是加热构件的前缘使积聚的冰与飞机分离。在这些前缘上结上冰並且受到流过飞机上部的空气冲击，会形成一些气流受阻的点或线。分离开的冰被流过飞机的气流从飞机构件上吹掉。加热方法是在飞机构件的前缘部位区安装一些加热元件。可以将加热元件安装在前缘上的橡胶套或板中，也可以组合在飞机构件的蒙皮结构中。加热元件用的电能是由飞机的一个或多个引擎驱动的发电机供给。使电能不断地接通和断开以提供足以使积冰分离的能量。另一种加热方法是通过管道从涡轮发动机的一个或多个压气机中引出高温气体，使它在构件前缘排出。这样可以在一开始就避免冰的积聚，或者是加热积聚的冰以降低它与飞机构件间的粘附力。后一种系统通常称为“放气”除冰。这两种方法都需要相当多的功率。这种所谓放气系统导致燃油经济效率降低和使可用于推动飞机的涡轮发动机的输出功率减少。

一般说，第二类方法是在飞机的一部分或全部喷上一种化学物质以抑制冰对飞机的粘附，或者使聚集在飞机表面上的水的冰点降低。

第三类常用的除冰方法一般称为机械除冰。主要的用机械除冰装置是使用许多能膨胀的管状结构。它们能用高压流体充气，通常是空气。充气时这些管状结构扩张机翼或支撑杆前缘的轮廓使冰破裂，然后分散到流过飞机的气流中。这种结构的例子是Weisend    Jr.在美国专利№.4，494，715和4，561，613中描述的。这些方法中，气动除冰器是由橡胶或主要是弹性的另件构成。对这些管子充气使其膨胀或收缩40%或更多些。充气所需时间一般平均在2至6秒，导致除冰器和前缘轮廓发生很大的改变，结果使积聚在前缘上的冰破裂。

一种更新的气动机械除冰器是Briscoe等人在美国专利4，706，911和putt等人在美国专利4，747，575中描述的。这种除冰器包括一种具有较大弹性模量的页状蒙皮，一个位于结冰面正面的支撑面和安装在支撑面和蒙皮之间的一个或更多的充气管。充气管的结构设计使其充气到一定程度，所产生的蒙皮形变足以积聚在结冰面上的冰能被除去，而又不致于超过构成蒙皮材料的形变承受极限。

另一种类型的机械除冰法包括下列技术：利用内部的“锤”使机翼前缘变形，例如Ievin在美国专利№.3，549，964中介绍的，在这种方法中，由一脉冲发生器产生的电脉冲通向安装在翼面内壁附近的火花隙压力传感器的线圈。线圈中的初级电流在翼面板壁中感生的电流所形成的磁场相互作用使翼面板发生形变。Levin的美国专利№.3，672，610和3，779，488和Sandorff的美国专利4，399，967公开的飞机除冰器是利用激发的感应线圈使结冰的蒙皮振动或扭转。这两种发明的电磁线圈或磁约束振动器都安装在积冰蒙皮的正表面。在美国专利3，809，341中用一些相反布置的扁平导体，每一块导体的一边靠近结冰板壁的内表面或正表面。使电流通过每一块导体，所形成的互作用磁场迫使导体分开面使结冰板壁形变。上述电磁系统的缺点是每次对翼面结构蒙皮所作的操作，为了达到一组不同程度的除冰量，需要预定的蒙皮偏转量。为了产生所需的蒙皮偏转量需要很大的力。而这样高强度的蒙皮偏转很可能导致蒙皮的断裂。

Haslim等人的美国专利4，690，353介绍另一种类型的电磁除冰。将一条或多条重叠的柔软带状导体包埋在一种弹性材料中，並固定在翼面结构的外表面上。由一个功率储存单元供给这些导体一些大电流脉冲。所形成的互作用磁场产生一种电排斥力扩张弹性构件，並使弹性构件与在其上的例如冰的固体分离。当一个电流脉冲到达导体时，这种扩张作用几乎是即时发生的。最佳的实施方案是具有多根电导体，而且每根导体具有盘旋形状。