[實用新型]一種基于SMA驅動的機翼除冰裝置

有效

• 申請號: 201420830895.7
• 申請日: 2014-12-23
• 公開（公告）號: CN204368433U
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 劉兵飛;董斌
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: B64D15/18
• 分類號: B64D15/18;B64C3/26
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

技術領域

本實用新型屬于民用航空技術領域，特別是涉及一種基于形狀記憶合金(SMA)驅動的機翼除冰裝置。

背景技術

自人類發明飛機以來，結冰就成為威脅航空安全的重要因素之一。飛機在飛行時發生結冰，將會增加飛行器的重量和阻力，引起飛機機翼形狀發生畸變，從而導致其空氣動力特性嚴重變化，結果影響飛行安全。因此，飛機除冰技術是當前航空工業領域所面臨的重大課題之一。

現有的飛機除冰絕大多數采用加熱后的廢氣噴射或者化學除冰方法，由于上述方法需要在飛機飛行過程中不間斷進行工作，因此消耗了大量的能量，增加了對飛機功率的需求，同時也造成了許多不必要的浪費。鑒于此，安全、高效、節能的飛機除冰技術受到了專家學者的廣泛關注。飛機在飛行時防止結冰的辦法主要有以下幾種：最早是采用機械的方法把冰破碎，然后由氣流吹除，或者利用離心力、振動等方法把冰除去。例如膨脹管除冰系統就是在防冰的表面放置許多可膨脹的膠管，當飛機表面結冰時，使膠管充氣膨脹而將破碎，并利用氣流把冰除去；超聲波除冰系統則是周期地給蒙皮一個脈沖力，或使蒙皮產生高頻振動，進而將冰除掉；美國Thermion公司研究的一種方法是采用非編織鍍鎳石墨纖維壓制的防冰纖維，通過加熱纖維的方式來防止結冰出現，而且能夠自動調節通電電流的大??；近年來發展起來的采用壓電驅動器及壓電傳感器的飛機除冰技術也進行了一些探索，得到了一些有意義的結論。但上述這些防止結冰的辦法具有下列缺點：均不能將結冰在初始階段清除，并且需要不間斷地工作，因此效果不佳。

發明內容

為了解決上述問題，本實用新型的目的是在于提供一種基于SMA驅動的機翼除冰裝置。

為了達到上述目的，本實用新型提供的基于SMA驅動的機翼除冰裝置包括形狀記憶合金板、加熱電阻絲和電隔離保護罩；其中加熱電阻絲安裝在形狀記憶合金板的內部，并且兩端與機載電源相連；電隔離保護罩由柔性絕緣材料制成，包覆在形狀記憶合金板的外部，并且固定在飛機機翼的表面。

所述的加熱電阻絲呈S形均勻分布在形狀記憶合金板中。

所述的基于SMA驅動的機翼除冰裝置在飛機機翼的表面相隔間距設置。

本實用新型所提供的形狀記憶合金裝置可將機翼的結冰狀態清除在初始階段，并且不需要不間斷工作，因此可以節省能源，并且除冰效果好。本裝置還可適用于高速運行的動車、直升機等。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的基于SMA驅動的機翼除冰裝置使用方法示意圖。

圖2為本實用新型提供的基于SMA驅動的機翼除冰裝置結構分解示意圖。

圖3a、圖3b為本實用新型提供的基于SMA驅動的機翼除冰裝置中形狀記憶合金板變形前后結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型提供的基于SMA驅動的機翼除冰裝置進行詳細說明。

如圖1—圖3a、圖3b所示，本實用新型提供的基于SMA驅動的機翼除冰裝置包括形狀記憶合金板1、加熱電阻絲2和電隔離保護罩3；其中加熱電阻絲2安裝在形狀記憶合金板1的內部，并且兩端與機載電源相連；電隔離保護罩3由柔性絕緣材料制成，包覆在形狀記憶合金板1的外部，并且固定在飛機?機翼4的表面。

所述的加熱電阻絲2呈S形均勻分布在形狀記憶合金板1中。

所述的基于SMA驅動的機翼除冰裝置在飛機機翼4的表面相隔間距設置，此時，其邊緣利用鉚釘與飛機機翼4上的其它蒙皮相互連接。

現將本實用新型提供的基于SMA驅動的機翼除冰裝置使用方法闡述如下：由于形狀記憶合金板1是由形狀記憶合金材料制成，使用前需將其在高溫燃燒合成時制作成如圖3b所示的微小彎曲狀，由于機場環境溫度一般低于45攝氏度，因此可將形狀記憶合金板1的相變臨界溫度設置為45攝氏度，而在低溫下可將形狀記憶合金板1在外力的作用下形成與飛機機翼4的設置部位具有相同曲率的光滑弧面結構，并在使用前將該裝置設置在飛機機翼4外部作為蒙皮使用，此時形狀記憶合金板1的狀態如圖3a所示。當氣溫降低而由正在飛行的飛機上的結冰診斷裝置檢測發現蒙皮表面開始出現結冰時，接通加熱電阻絲2的電源，這時加熱電阻絲2產生的熱量將會使形狀記憶合金板1的溫度升高。由于形狀記憶合金板1具有形狀記憶效應，當達到相變臨界溫度后，其將產生記憶效應而恢復到圖3b所示的形狀，從而產生微小的彎曲變形，該變形將通過柔性電隔離保護罩3傳給剛剛凝結的薄冰層，由此將冰層破碎，隨后利用高空氣流將碎冰吹落。當冰層被吹出去后，則斷開電源以停止加熱電阻絲2的加熱，此時形狀記憶合金板1的溫度又以非常快的速度下降而恢復到初始狀態。