[發(fā)明專利]一種主動式飛行器防冰方法及裝置

有效

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• 申請日: 2017-11-25
• 公開（公告）號: CN108016622B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發(fā)明（設計）人: 趙彬彬;由立巖;孫群;孫麗蓉;孔博;劉娟
• 申請（專利權）人: 中國商用飛機有限責任公司;中國商用飛機有限責任公司民用飛機試飛中心
• 主分類號: B64D15/00
• 分類號: B64D15/00;B64D15/12
• 代理公司: 上海愉騰專利代理事務所(普通合伙) 31306
• 代理人: 林弘毅

本發(fā)明公開了一種主動式飛行器防冰方法及裝置，由防冰傳感器、波形生成裝置、功率放大裝置、高壓包和陣列式網格激勵器構成裝置；防冰傳感器遇到結冰環(huán)境發(fā)出防冰信號至波形生成裝置，波形生成裝置輸出高頻率低功率的方波、正弦波等復雜波形，該波形經過功率放大裝置處理成為較高功率的高頻脈動電流，該脈動電流驅動高壓包輸出高頻高壓交流電，該高頻高壓交流電施加在陣列式網格激勵器上，在陣列式網格激勵器的掩埋電極上方產生等離子體射流團，該等離子體射流團通過碰撞和電離兩種效應隔絕過冷水滴與基體表面接觸，同時陣列式網格激勵器的裸露電極電加熱使撞擊到其表面的過冷水滴蒸發(fā)，達到防冰目的。本發(fā)明結合等離子體射流團和電加熱兩種作用實現全面防冰，遇結冰環(huán)境能夠迅速做出反應，具備實用價值。

技術領域

本發(fā)明屬于航空航天防除冰技術領域，具體涉及一種對飛行器進行主動式防冰的方法及裝置，特別是一種陣列式等離子體射流團與電加熱相結合的主動式防冰方法及裝置。

背景技術

飛行器在高空中穿過富含過冷水滴的云層時，對其空氣動力性能有重大影響的發(fā)動機進氣道前緣、葉片、進口支板以及機翼前緣等部位容易發(fā)生結冰現象，導致升力降低、阻力提高，甚至會發(fā)生空中停車等嚴重事故，因而對這些關鍵部位進行防冰就顯得尤為重要。

傳統(tǒng)的電加熱和熱氣防冰等主動式防冰方法，其基本原理都是通過熱交換來提升目標部位的溫度以達到防冰目的。中國專利文獻號CN104875894A記載了一種應用介質阻擋放電等離子體防結冰裝置及方法。該裝置的方案如圖1所示，由等離子體電源1和上電極2、下電極3、絕緣層4組成，絕緣層4采用多層(4層以上)聚酰亞胺膠帶疊加粘接，絕緣層4固定在飛行器機翼易結冰部位蒙皮表面凹槽內。上電極2與下電極3沿絕緣層4兩側面交錯分布粘接，等離子體電源1的正極與并聯(lián)排布的上電極2通過導線連接，等離子體電源1的負極與并聯(lián)排布的下電極3通過導線連接。上電極和下電極均為長條形，厚度為0.035mm，上電極的寬度為1到5mm，下電極寬度為8到15mm。當空氣中含有一定量的過冷水時，打開等離子體電源1，在電極的上方形成等離子體輝光區(qū)域，過冷水滴撞擊到物面后破碎形成水膜，水膜在等離子體作用下被帶離輝光區(qū)域，達到防結冰的目的。其安裝方法如圖2所示，將上電極2、下電極3與絕緣層4粘接后，固定粘接在飛行器易結冰部位蒙皮表面凹槽內，且與飛行器蒙皮5表面光滑平整，確保絕緣層4與下電極3間無空氣泡。

上述方案的缺陷和不足之處在于只實現了局部防冰。該裝置的防冰機理為：過冷水滴撞擊到等離子體區(qū)域不能發(fā)生相變結冰并被帶離該區(qū)域。其設計和安裝方法決定了只能在負極上方產生等離子體，而正極上方仍然會結冰，隨著正極上方的結冰厚度增大，慢慢會擴展到負極上方，無法達到整體防冰的目的。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種主動式飛行器防冰方法及裝置，結合等離子體射流團和電加熱兩種作用實現全面防冰，以解決上述背景技術中提出的傳統(tǒng)的電加熱和熱氣防冰等主動式防冰方法僅能實現局部防冰的問題。

為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

本發(fā)明的技術方案之一提供一種主動式飛行器防冰方法，搭建由防冰傳感器、波形生成裝置、功率放大裝置、高壓包和陣列式網格激勵器構成的等離子體射流團發(fā)生器；所述防冰傳感器遇到結冰環(huán)境發(fā)出防冰信號至所述波形生成裝置，所述波形生成裝置輸出高頻率低功率的包括方波、正弦波在內的復雜波形，所述波形經過所述功率放大裝置處理成為高功率的高頻脈動電流，所述脈動電流驅動所述高壓包輸出高頻高壓交流電，所述高頻高壓交流電施加在所述陣列式網格激勵器上，在所述陣列式網格激勵器的掩埋電極上方產生等離子體射流團，所述等離子體射流團通過碰撞和電離兩種效應隔絕過冷水滴與基體表面接觸，同時所述陣列式網格激勵器的裸露電極電加熱使撞擊到其表面的過冷水滴蒸發(fā)。

優(yōu)選的，所述陣列式網格激勵器的安裝方法包括以下步驟：步驟一，在待防冰部位貼絕緣介質；步驟二，貼掩埋電極；步驟三，貼兩層絕緣介質；步驟四，貼裸露電極；所述陣列式網格激勵器的安裝具體位置為飛行器上下表面極限撞擊點到駐點。