[發明專利]一種冰晶探測器

有效

• 申請號: 201910768703.1
• 申請日: 2019-08-20
• 公開（公告）號: CN110466779B
• 公開（公告）日: 2023-02-21
• 發明（設計）人: 史獻林;張絮涵;胡祥龍;劉毓迪;閔智勇;曹祎
• 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: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 易詠梅;蔡勇

本發明涉及一種冰晶探測器。冰晶探測器具有冰晶收集探頭、設置在冰晶收集探頭的內壁上的感測裝置和控制裝置。冰晶收集探頭由進口直管段、出口直管段以及二者之間的漸縮段。冰晶收集探頭結構簡單且能夠有效收集冰晶結冰和過冷水滴結冰。借助于壓力傳感器和/或光電傳感器，冰晶收集探測器能夠方便地獲取結冰條件。

技術領域

本發明涉及飛機探測設備，其尤其涉及一種冰晶探測器，用于檢測空中是否存在冰晶結冰條件。

背景技術

飛機在空中遭遇到的結冰條件包括了適航條款14CFR 25部附錄 C常規過冷水滴結冰條件(水滴直徑≤50um)，14CFR 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14CFR 33部附錄D冰晶結冰條件。本發明將上述附錄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。

過冷水滴會導致飛機氣動表面(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。

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，但是冰晶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。

飛行遭遇的結冰條件，約99％為常規過冷水滴結冰條件，飛機通常安裝有結冰探測器。過冷大水滴，冰晶，及混合態結冰條件約1％，但過冷水大水滴和冰晶結冰條件近年來導致了數起墜機事故，逐漸引起適航當局關注，陸續發布了14CFR 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。

文獻US 7,104,502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，降低到閾值后發出結冰信號。該類型的結冰探測器，冰晶撞到柱體后會發生反彈，并不能有效探測冰晶結冰條件。

文獻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，電壓變化到閾值發出結冰信號。對于該文獻中的探測器，由于冰晶隨高速氣流穿過傳感器，而不會在溫度傳感器上結冰，因此無法探測冰晶結冰條件。

與US 7,104,502類似，文獻EP1533228同樣具有磁致伸縮探頭，其通過在支撐結構上增加一個凹槽，凹槽底部集成振動膜片。由于該文獻中的淺凹槽位于氣流上升表面，冰晶在凹槽反彈，該探頭不能有效的探測冰晶結冰條件。

文獻US 7,845,221公開了一種冰晶探測裝置，其由兩個并列的圓錐形管組成，一個圓錐管1恒定加熱，一個圓錐管2不加熱，兩個壓力傳感器分別測量兩者的壓力計算壓差，冰晶撞擊到圓錐管2堵塞圓錐管，壓差變化到閾值，發出告警。不足之處在于，一個圓錐管恒定加熱，電功率消耗大。

發明內容

針對現有技術的冰晶探測器的上述不足，本發明的目的在于提供一種至少能夠替代上述各類探測器的冰晶探測器，此外，本發明的冰晶探測器結構形式簡單，且可靠性高。