[發明專利]一種復合式飛機結冰探測裝置及方法

在審

• 申請號: 202310080205.4
• 申請日: 2023-02-08
• 公開（公告）號: CN115783268A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 柳慶林;何秀;易賢
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心低速空氣動力研究所
• 主分類號: B64D15/20
• 分類號: B64D15/20
• 代理公司: 四川中代知識產權代理有限公司 51358
• 代理人: 李康

本發明適用于航空探測技術領域，提供了一種復合式飛機結冰探測裝置及方法，該探測裝置包括電容傳感模塊以及光纖傳感模塊，電容傳感模塊具有透明電容探測板，光纖傳感模塊具有光纖探測面；光纖傳感模塊和電容傳感模塊共用透明電容探測板，光纖探測面位于透明電容探測板下方。本發明通過將光纖探測面設置在透明電容探測板下方，從而將光纖探測面與電容傳感模塊的探測面積重疊，避免在透明電容探測板外額外設置光纖探測面，達到減少探測裝置體積的目的。

技術領域

本發明屬于航空探測技術領域，具體涉及一種復合式飛機結冰探測裝置及方法。

背景技術

飛機結冰是影響飛行安全甚至導致災難性事故的重要隱患之一，其將改變飛機氣動性能，導致飛行性能降低，嚴重時將造成機毀人亡的事故；因此，必須及時探測飛機結冰情況，為飛行員的操縱策略提供參考，為啟動和控制飛機防除冰系統提供真實、準確的輸入條件。

目前，飛機結冰情況主要采用結冰傳感器探測，其主要分為諧振式、電容式、光纖式等類型；其中，諧振式結冰傳感器通過檢測探冰棒固有頻率的變化來判斷結冰與否，其難以齊平安裝于曲率半徑較小的部分，并且靈敏度低；電容式結冰傳感器根據介電常數的不同實現飛機表面冰、水、空氣介質的區分，但難以實現飛機結冰厚度的探測；光纖式結冰傳感器根據接收光信號強弱可實現結冰厚度的監測，但探測端面直接暴露于外界環境，其易受外界雜質的干擾。

為提高結冰傳感器的探測準確性，提出多種結冰探測原理相結合的復合式結冰傳感器，但是這種結冰傳感器存在缺點：多種探測原理結合，導致需要的部件增多，使得結冰傳感器的體積相應增大，安裝在飛機表面時，對飛機本身的流場會產生較大干擾，對飛機的飛行產生影響，因此，需要一種體積小、探測準確性高的結冰傳感器。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種復合式飛機結冰探測裝置及方法，光纖傳感模塊和電容傳感模塊共用透明電容探測板，光纖探測面位于透明電容探測板下方，從而將光纖探測面與電容傳感模塊的探測面重疊，避免在透明電容探測板外額外設置光纖探測面，達到減少探測裝置體積的目的。

本發明是這樣實現的：

一種復合式飛機結冰探測裝置，包括電容傳感模塊以及光纖傳感模塊，電容傳感模塊具有透明電容探測板，光纖傳感模塊具有光纖探測面；光纖傳感模塊與電容傳感模塊共用透明電容探測板，光纖探測面位于透明電容探測板下方。

在上述技術方案中，光纖傳感模塊和電容傳感模塊共用透明電容探測板，將光纖探測面與電容傳感模塊的探測面重疊，從而避免在透明電容探測板外額外設置光纖探測面，達到減少探測面積的目的，進而減小探測裝置的體積，電容傳感模塊的探測面是指透明電容平板表面；另外，由于透明電容探測板與光纖探測面重疊，能夠得到同一探測范圍的兩種探測數據，兩種數據的探測結果相互結合，提高探測的準確率。

進一步的，電容傳感模塊還包括屏蔽電纜和電容解調電路，屏蔽電纜連接在透明電容探測板和電容解調電路之間，電容解調電路通過屏蔽電纜采集透明電容探測板的電容響應數據，并且，電容解調電路能夠根據采集到的電容響應數據識別透明電容探測板表面的結冰狀態。

進一步的，光纖傳感模塊還包括光源、光電探測器、發射光纖束，接收光纖束以及光信號解調電路；發射光纖束的發射光纖探頭端面和接收光纖束的接收光纖探頭端面構成光纖探測面；光源安裝在發射光纖束的信號接收端，光電探測器一端與接收光纖束的信號輸出端連接，另一端通過屏蔽電纜與光信號解調電路連接；發射光纖束用于將光源發出的調制光束傳輸至透明電容探測板，調制光束經過透明電容探測板出射后傳輸至結冰環境，結冰環境的光信號返回至接收光纖束，接收光纖束將返回的光信號傳輸至光電探測器，從而獲取透明電容探測板表面結冰狀態的光信號響應數據。

進一步的，光纖探測面的面積大小是透明電容探測板的表面積大小的90%~100%，光纖探測面的面積需要盡量大，在減少探測裝置整體體積的同時，以得到盡量大范圍的光信號響應數據，提高探測的準確率。