[發明專利]一種超聲波飛機機翼在線防除冰一體化系統

有效

• 申請號: 202110579624.3
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113148181B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 于全朋;周世圓;趙明華;胡曉丹
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B64D15/00
• 分類號: B64D15/00;B64D15/20
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 劉西云

1.一種超聲波飛機機翼在線防除冰一體化系統，包括信號源、多路開關復用器、計算機以及壓電換能器陣列，其特征在于，所述壓電換能器陣列布置于機翼表面，且壓電換能器陣列中的各壓電換能器呈等邊三角形排布，且任意一個壓電換能器與其相鄰的壓電換能器之間的距離都相同；

所述計算機通過多路開關復用器依次選取每個壓電換能器作為主壓電換能器執行以下如下步驟，完成機翼整體的結冰監測和去除：

S1：計算機通過控制多路開關復用器選取其中一個與主壓電換能器相鄰的壓電換能器作為副壓電換能器，并令所述在線防除冰一體化系統工作于監測結冰模式，且監測結冰模式包括以下操作：所述計算機控制信號源產生tone-burst信號，tone-burst信號再經由多路開關復用器后接入主壓電換能器；主壓電換能器在tone-burst信號激勵下產生Lamb波；副壓電換能器接收所述Lamb波，并將Lamb波發送給計算機，以使計算機通過Lamb波判斷兩個壓電換能器之間的機翼區域是否結冰；

S2：根據監測結冰模式的判斷結果來決定是否切換在線防除冰一體化系統的工作模式，其中，若判斷結果為是，則將監測結冰模式切換為除冰模式，然后進入步驟S3，若為否，保持監測結冰模式不變并進入步驟S4，其中，所述除冰模式包括以下操作：計算機控制信號源產生連續波，連續波再經由多路開關復用器激勵當前處于同一閉合回路的主壓電換能器和副壓電換能器進行除冰；

S3：除冰模式持續設定時間后，將除冰模式再切換回監測結冰模式，并重復步驟S1～S2，直到兩個壓電換能器之間的機翼區域的冰被完全去除；

S4：計算機控制多路開關復用器選取下一個與主壓電換能器相鄰的壓電換能器作為副壓電換能器來重復步驟S1～S3，直到遍歷所有與主壓電換能器相鄰的壓電換能器，完成主壓電換能器及其相鄰的壓電換能器之間的結冰狀態判斷和除冰。

2.如權利要求1所述的一種超聲波飛機機翼在線防除冰一體化系統，其特征在于，將壓電換能器陣列左上角的壓電換能器作為第一個主壓電換能器，則下一個主壓電換能器的確定方法為：將位于當前主壓電換能器右側的壓電換能器轉換為主壓電換能器，其中，若當前主壓電換能器的右側沒有壓電換能器，則將下一行的第一個壓電換能器轉換為主壓電換能器。

3.如權利要求1所述的一種超聲波飛機機翼在線防除冰一體化系統，其特征在于，按順時針或逆時針的順序從主壓電換能器相鄰的壓電換能器選取一個作為副壓電換能器。

4.如權利要求1～3任一權利要求所述的一種超聲波飛機機翼在線防除冰一體化系統，其特征在于，所述壓電換能器的類型為PZT-4，厚度為1mm，長度和寬度均為20mm。

5.如權利要求1～3任一權利要求所述的一種超聲波飛機機翼在線防除冰一體化系統，其特征在于，所述tone-burst信號的頻率根據對結冰敏感的Lmab波模態分析選定。

6.如權利要求1～3任一權利要求所述的一種超聲波飛機機翼在線防除冰一體化系統，其特征在于，所述連續波的頻率根據機翼振動頻率響應計算得到。