飞行器叶片的防结冰装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种防结冰装置(1)，装配旋翼式飞行器(50)的转子(51，52)的叶片(53，54)，所述叶片(53，54)具有内弧面(22)、外弧面(23)和前缘(21)以及第二端(25)，除霜系统(3)被定位在所述前缘(21)的位置处。所述防结冰装置(1)具有纵向定位在各个内弧面(22)和外弧面(23)上的排槽(10)，该排槽(10)正好在所述除霜系统(3)的下游且开通于所述第二端(25)的位置处。所述排槽(10)还能够排放流动在所述空气动力构件(2)的内弧面(22)和外弧面(23)上的水。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般性地涉及对飞行器的空气动力构件除霜的
，尤其涉及旋翼式飞行器的叶片。本专利技术涉及用于飞行器叶片的防冻装置，以作为除霜系统的补充。
技术介绍
已知在飞行器的外表面上，尤其在诸如机翼或转子的叶片之类的空气动力构件的前缘上的霜或冰的形成和累积可有害地影响到该飞行器的运行。事实上，霜或冰的存在可很快并显著改变该外表面的空气动力特性。尤其在该外表面为旋翼式飞行器的主转子的叶片时，霜或冰的存在可造成性能下降、甚至导致该飞行器发生事故。已知的用于限制甚至去除霜或冰的除霜方法为加热空气动力构件的前缘区域。该加热能够使前缘的温度升高超过有利于形成霜的温度。即电热除霜系统，热量通常由电流供应。因此这种除霜系统能够除去空气动力构件上的霜和/或冰。在接下来的详细描述中，仅提及去除霜，术语“霜”可由术语“冰”代替。存在加热空气动力构件前缘区域的不同电热除霜系统技术。例如已知电热除霜系统具有被掩设在空气动力构件的前缘中并加热该前缘的电阻器。而且，存在一些的除霜系统，其中热量通过磁感现象生成，以加热在空气动力构件的前缘位置处定位的一个或多个金属部件。但是，此类系统消耗很多电能，尤其在诸如飞机机翼或旋翼式飞行器的升力主转子的叶片之类的大翼展空气动力构件的情况下。因此较难甚至不可能持续向用于此类空气动力构件的此类电热除霜系统供电，要供应的电能极大。然而，对于小翼展空气动力构件，对此类电热除霜系统持续供电是可行的。在该情况下，这些空气动力构件的前缘被持续加热。从而不会形成霜，但是在前缘上可能会出现水滴甚至水膜。确切地说是“防霜系统”。此类防霜系统例如用在旋翼式飞行器的抗扭力后转子的叶片上。为了限制电热除霜系统的电能需求以对其使用，通常会将除霜系统划分成
根据空气动力构件的翼展定位的多个纵向带和/或划分成根据该构件的侧弦定位的多个横向带。以周期方式交替地向这些不同带供电，从而陆续加热该空气动力构件的前缘的不同区域。这些电热除霜系统能使霜在每个加热周期之间局部地并暂时地沉积在空气动力构件的前缘的某些区域上。虽然霜的局部沉积可暂时地改变空气动力构件的效率，但尤其能限制对电能的需求。此类电热除霜系统通常用于保护旋翼式飞行器的升力主转子以防霜。实际上，在叶片的前缘出现霜的情况下，由电热除霜系统的各个带生成的热量引起在前缘和霜之间局部出现薄水膜。随后，主要通过叶片的旋转产生的离心力作用来射出余留的霜。另外，已知文件FR 1554838描述了一种电切换装置，用于以周期且预定的方式对定位在旋翼式飞行器的主转子的叶片的前缘上的不同带供电，该电切换装置构成该主转子的电热除霜系统。而且，文件FR2354242描述了一种除霜系统，用于旋翼式飞行器的主转子的叶片，该飞行器的前缘可拆卸。因此易于改变该前缘并随后在该除霜系统故障或维护的情况下改变该除霜系统。同样，可根据飞行器所遇到的飞行环境来使前缘装配或不装配除霜系统。还已知文件US5322246描述了诸如飞机机翼之类的承载面，该承载面具有被定位在该承载面面全长上的步进。该步进被定位在防霜系统或除霜系统的下游。该步进使在流动在承载面上的空气的边界层出现涡旋。该步进还能够在防霜或除霜系统的下游将流在承载面上的水转换为随后由该空气的边界层排出的水滴，从而避免出现霜或冰。文件DE709354则描述了利用在承载面的主体和其前缘之间流动的热空气的以阻止冰的形成的部件。在该承载面的主体上呈现的引导件能够对该承载面的全长供应热空气，在翼面上前缘下游呈现的孔隙能够排出该热空气。另一技术旨在破除在叶片位置处形成的霜。例如，气动系统能够对位于空气动力构件的前缘位置处的橡胶材质的包覆件充气。该类型的除霜系统更多用于诸如飞机机翼或旋翼式飞机或飞行器的尾翼之类的固定空气动力构件。然而，此类系统也装配了如文件FR2545785所描述的旋翼式飞行器的叶片。另外，还存在其它的较不普及的方法，诸如使用超声波或防冻液。
技术实现思路
本专利技术的目的在于完善电热除霜系统，以消除使此类除霜系统效率下降的结冰现象。事实上，如果电热除霜系统可有效去除形成在空气动力构件的前缘位置处形成的霜，那么常见的是在该除霜系统下游处产生的结冰现象，即正好位于构成该除霜系统的最后一个带的后方。术语“下游”和“上游”的使用是根据从空气动力构件的前缘向后缘的方向。由此，在前缘之前方产生的现象位于该前缘的上游。反之，产生于前缘后部的现象位于前缘下游。结冰现象实际上是电热除霜系统有效性的结果。出现在前缘位置处的水滴或水膜可在空气动力构件上从上游流向下游。该流动通过其中可能已射出霜的已被加热的带且未在这些带上遭遇阻碍。反之，当该水流在尚未被加热的带上遇到霜时，水融于霜从而极快速地增厚霜层。事实上，构成该水流的水滴具有稍微零上的温度，这些水滴是在除霜系统的作用下通过霜的融化形成的。接下来，这些水滴与尚未被加热的带相接触而再次冷却，直到转变成霜或冰。但是，由霜造成空气动力构件的性能下降只是暂时的，一旦该带被再次供电，霜便会消失。同样，该水流的水与冷表面——即在电热除霜系统的下游——相接触时会极快速结冰。由霜和/或冰构成的结冰屏障则形成于电热除霜系统的下游。尽管电热除霜系统的存在是有效的，但该结冰屏障形成直到空气动力构件的电热除霜系统尾部并可明显地降低空气动力构件的空气动力性能。根据飞行器遇到的天气状况以及除霜系统的热效率、并主要根据飞行器的环境的温度和含水率，空气动力构件上流动的水量可变化。如果天气状况潮湿或飞行器例如穿过云，那么该水量可能较大，水薄膜可覆盖该空气动力构件的前缘。反之，如果天气状况较干燥，那么该水量可限于几滴水滴的形式。明显地，如果天气状况有利，那么该水量可为零。空气动力构件的外弧面为前缘位置处的强副低压区域的中心，在下游接着该区域的首先是强“再压缩”区域，然后是中度的再压缩区域。该外弧面通常由空气动力构件的上表面形成。该结冰屏障的存在在前缘下游的某个有限区域中
可以是可接受的，该结冰屏障对空气动力构件的空气动力效率有中度影响，该影响与在该外弧面上存在障碍物相同。在该有限区域中存在该结冰屏障主要产生了形状阻力，也称为轮廓阻力。然而，在该有限区域之内或之外，可产生该抽及层的压力分布的劣化，并随之产生空气动力构件的空气动力升力的损耗或空气流动限制层相对于空气动力构件的脱离，随之大大增加其空气动力阻力。事实上，根据空气动力分布，位于外弧面上、前缘的下游处的侧弦的3％和15％之间的第一区域生成空气动力构件的大部分升力。因此，该第一区域优选地由通常延伸到该第一区域之外的除霜系统保护以避免霜的形成。另外，在位于该外弧面上、前缘下游处的超出侧弦30％的第二区域中，应避免对空气限制层的可造成该限制层脱离的所有附加干扰，极其要求该空气限制层位于该第二区域的上游。在第一区域和该第二区域之间具有前面提及的再压缩区域，其中空气限制层是汹涌的且最能抵制干扰，这种干扰对空气动力构件的空气动机的效率有中度影响。在空气动力构件的内弧面上(该内弧面是超压区的中心并通常由该空气动力构件的内表面形成)，结冰屏障可局部地阻碍在该超压区中主要为层状的空气流动限制层。在内弧面上的结冰屏障的存在由此导致对内弧面上的该层状空气限制层至少局部地阻拦，从而引起局部副低压并使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于空气动力构件(2)的防结冰装置(1)，所述空气动力构件(2)具有的沿所述空气动力构件(2)的展翼自所述空气动力构件(2)的第一端(24)纵向延伸到所述空气动力构件(2)的第二端(25)的内弧面(22)和外弧面(23)，以及沿所述展翼纵向延伸且在所述空气动力构件(2)的上游区中沿所述空气动力构件(2)的侧弦联接所述内弧面(22)和外弧面(23)的前缘(21)，所述空气动力构件(2)装配有定位在所述前缘(21)位置处的除霜系统(3)，其特征在于，所述防结冰装置(1)具有适于沿所述展翼在各个内弧面(22)和外弧面(23)上纵向延伸的排槽(10)，各个排槽(10)适于被正好定位在横向地沿所述侧弦的所述除霜系统(3)的下游，以收集流动在所述空气动力构件(2)上的水并将其自所述空气动力构件(2)的上游向所述空气动力构件(2)的下游排放，各个排槽(10)具有上游唇缘(11)、槽底部(12)和下游唇缘(13)，以及一方面在所述上游唇缘(11)和各个内弧面(22)及外弧面(23)之间的第一接合半径R1，和另一方面在所述上游唇缘(11)和所述槽底部(12)之间的第二接合半径R2，所述第一接合半径R1和所述第二接合半径R2能够将所述水引向所述槽底部(12)。...

【技术特征摘要】
1.一种用于空气动力构件(2)的防结冰装置(1)，所述空气动力构件(2)具有的沿所述空气动力构件(2)的展翼自所述空气动力构件(2)的第一端(24)纵向延伸到所述空气动力构件(2)的第二端(25)的内弧面(22)和外弧面(23)，以及沿所述展翼纵向延伸且在所述空气动力构件(2)的上游区中沿所述空气动力构件(2)的侧弦联接所述内弧面(22)和外弧面(23)的前缘(21)，所述空气动力构件(2)装配有定位在所述前缘(21)位置处的除霜系统(3)，其特征在于，所述防结冰装置(1)具有适于沿所述展翼在各个内弧面(22)和外弧面(23)上纵向延伸的排槽(10)，各个排槽(10)适于被正好定位在横向地沿所述侧弦的所述除霜系统(3)的下游，以收集流动在所述空气动力构件(2)上的水并将其自所述空气动力构件(2)的上游向所述空气动力构件(2)的下游排放，各个排槽(10)具有上游唇缘(11)、槽底部(12)和下游唇缘(13)，以及一方面在所述上游唇缘(11)和各个内弧面(22)及外弧面(23)之间的第一接合半径R1，和另一方面在所述上游唇缘(11)和所述槽底部(12)之间的第二接合半径R2，所述第一接合半径R1和所述第二接合半径R2能够将所述水引向所述槽底部(12)。2.根据权利要求1所述的防结冰装置(1)，其特征在于，所述槽底部(12)由槽底部侧壁PF形成，所述槽底部侧壁PF通过所述第一接合半径R1和下游唇缘侧壁PL联接到所述上游唇缘(11)，而所述下游唇缘(13)由所述下游唇缘侧壁PL和所述内弧面(22)或外弧面(23)形成，所述槽底部侧壁PF和所述下游唇缘侧壁PL形成槽底角度β，而所述下游唇缘侧壁PL和所述内弧面(22)或外弧面(23)形成下游唇缘角度α，所述槽底角度β和所述下游唇缘角度α能够避免所述水回流到在所述排槽(10)之外。3.根据权利要求1到2其中任意一项所述的防结冰装置(1)，其特征在于，所述排槽(10)的长度被包括在4毫米和20毫米之间，所述长度根据所述空气动力构件(2)的所述侧弦来决定。4.根据权利要求1到2其中任意一项所述的防结冰装置(1)，其特征在于，
\t所述排槽(10)的高度被包括在2毫米和10毫米之间，所述高度根据所述空气动力构件(2)的厚度来决定。5.根据权利要求1到4其中任意一项所述的防结冰装置(1)，其特征在于，所述第一接合半径R1被包括在0毫米和10毫米之间。6.根据权利要求1到5其中任意一项所述的防结冰装置(1)，其特征在于，所述第二接合半径R2被包括在1毫米和10毫米之间。7.根据权利要求2到6其中任意一项所述的防结冰装置(1)，其特征在于，所述槽底角度β小于90°。8.根据权利要求2到7其...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·阿诺德，
申请(专利权)人：空客直升机，
类型：发明
国别省市：法国;FR