[發明專利]冰晶探測器和混合態結冰探測器

在審

• 申請號: 201910404276.9
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110077602A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 史獻林;白穆;譚正文;楊勝華;武東文
• 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上海飛機設計研究院
• 主分類號: B64D15/20
• 分類號: B64D15/20
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張蘭英

本發明提供一種冰晶探測器，其包括至少一個軸向延伸的冰晶收集探頭和至少一個控制器。每一冰晶收集探頭包括在一側的迎風面和與迎風面相對的背風面，并包括：沿第一軸向延伸的桿體，設置在桿體中、位于迎風面沿桿體的軸向延伸的凹槽，凹槽包括開口和底部，底部用于積聚冰晶，以及檢測裝置。檢測裝置包括安裝在桿體端部的第一光電傳感器，第一光電傳感器在凹槽中形成與凹槽的底部間隔的第一光路，用于監測積聚在凹槽的底部上的冰晶。每一控制器與第一光電傳感器相連接，且控制器根據第一光電傳感器反饋的電信號變化，判斷是否存在冰晶結冰條件。本發明具有結構簡單、可靠性高等優點，將探頭部分與控制器分離設置，擴大安裝使用范圍。

技術領域

本發明涉及一種冰晶探測器領域，尤其是一種探測飛機在空中是否存在冰晶結冰條件的冰晶探測器和進行這種探測的方法。本發明還涉及一種探測飛機在空中是否存在冰晶結冰條件和過冷水滴結冰條件的混合態結冰探測器。

背景技術

飛機飛行在空中遭遇到的結冰條件包括了適航條款14 CFR 25部附錄C常規過冷水滴結冰條件(水滴直徑≤50um)，14 CFR 25部附錄O過冷大水滴結冰條件(50μm＜水滴直徑＜500μm，稱為凍毛毛雨；水滴直徑≥500μm，稱為凍雨)，和14 CFR 33部附錄D冰晶結冰條件。本發明將附錄C常規過冷水滴和附錄O過冷大水滴統稱為過冷水滴。當結冰條件中，同時含有過冷水滴和冰晶結冰條件，稱為混合態結冰條件。

結冰探測可以在早期探測到飛機進入結冰條件，發出結冰告警信息，提示飛行員及時采取相應動作，是保障飛行安全的一項改進措施。

過冷水滴導致飛機氣動表面(機翼前緣、短艙前緣等)結冰，造成飛機操穩品質降級、飛行性能損失和飛行安全裕度下降。探測過冷水滴結冰條件的探測器一般稱為結冰探測器或及結冰條件探測器。

冰晶結冰條件存在于高空對流風暴的外圍區域，且不能被飛機的氣象雷達探測到，當飛機進入冰晶結冰條件，冰晶在低溫的飛機機體和發動機表面被反彈不會造成機體結冰，但是能夠進入發動機內部，隨著溫度的上升，在壓縮機葉片上融化產生結冰，導致葉片的葉尖翹曲和撕裂，進而導致發動機推力損失，發生喘振、失速、熄火等事故；并且冰晶可能堵塞皮托管和總溫傳感器探頭，造成高度和溫度數據異常，危及飛行安全。探測冰晶結冰條件的探測器一般稱為冰晶探測器或冰粒探測器。

近年來，過冷大水滴和冰晶結冰條件導致了數起墜機事故，逐漸引起適航當局關注，陸續發布了14 CFR 25部附錄O過冷大水滴和14 CFR 33部附錄D冰晶結冰條件法律規章，用于提高飛行安全措施。但目前，還未有過冷水滴、冰晶結冰條件或混合態結冰條件探測裝置實際應用在飛機的案例。

US7,104,502公開了一種具有圓柱型磁致伸縮探頭的結冰探測器，當過冷水滴撞擊到探頭上，隨著結冰質量增加探頭振動頻率下降，降低到閥值后發出結冰信號，無法探測冰晶結冰條件。

專利US 7,014,357公開了一種結冰條件探測器，探頭內由兩個干濕鉑電阻溫度傳感器構成一個電橋，過冷水滴濃度不同電壓差不同，電壓變化到閥值發出結冰信號。冰晶隨高速氣流穿過傳感器，不會在溫度傳感器上結冰，無法探測冰晶結冰條件。

專利US 7,845,221公開了一種冰晶探測裝置，由兩個并列的圓錐形管組成，一個圓錐管恒定加熱，一個圓錐管不加熱，兩個壓力傳感器分別測量兩者的壓力計算壓差，冰晶撞擊到后者圓錐管而堵塞該圓錐管，壓差變化到閾值，發出告警。不足之處，兩個圓錐管的構造，結構復雜，電功率消耗大。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種冰晶探測器，其包括至少一個軸向延伸的冰晶收集探頭和至少一個控制器。每一冰晶收集探頭包括在一側的迎風面和與迎風面相對的背風面，并包括：

沿第一軸向延伸的桿體，

設置在桿體中、位于迎風面沿桿體的軸向延伸的凹槽，凹槽包括開口和底部，底部用于積聚冰晶，以及