飞机翼型超声波辅助热气联合防冰除冰装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种飞机翼型超声波辅助热气联合防冰除冰装置，包括翼型外蒙皮、热气防除冰系统、超声波高频振荡辅助装置、程序控制器、用于检测外界大气温度的大气温度传感器以及用于检测翼型外蒙皮外表面冰层厚度的结冰强度信号器；热气防除冰系统包括发动机压气机、机翼防冰腔、尾翼防冰腔以及防除冰热气输送装置；超声波高频振荡辅助装置包括超声波发生器以及通过连接电缆与超声波发生器输出端连接的超声波换能器单元，程序控制器根据温度信号以及结冰强度信号自动控制防除冰热气输送装置的通断以及超声波发生器的启停。因此，本实用新型专利技术能够实时有效地除去飞机飞行中机、尾翼前缘的冰层，除冰时间短，能量消耗低，同时系统安全可靠，除冰彻底。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种防除冰装置，其主要用于飞机的机翼/尾翼前缘的防除冰，属于飞行器防冰、除冰领域。
技术介绍
结冰是导致飞机飞行事故的主要原因之一，尤其是飞机机翼、尾翼前缘的结冰，会导致翼型阻力增加，升力下降，临界攻角减小，以及操纵性和稳定性的恶化，特别会引起起飞和着陆状态下的飞机操纵性失控，从而造成严重的飞行事故。对于飞行过程中的机翼、尾翼的防除冰，目前广泛采用热气防除冰技术即指在飞行过程中，利用飞机发动机压气机引出的热空气融冰。这种热气防除冰技术虽然能在一定 程度上防、除冰，但其除冰时间长，消耗能量大，同时由于其热惯性大，容易在加热区后面形成冰瘤。因此发展新型快速、高效、节能的飞机防冰，除冰技术具有重要的应用价值。超声波作为一种能量形式，在固体介质中传播时，会引起介质质点的压缩或者伸张，造成固体内部压力的变化，引起机械效应，虽然固体介质的位移和速度不大，但质点的加速度很大，甚至可以达到重力加速度的数万倍，如此大的高频振荡可以在不同物质的粘 结界面处瞬间产生持续巨大的剪切力，使粘附物质破碎，分离
技术实现思路
本技术主要针对现有飞机飞行过程中采用的热气防除冰技术的不足，利用超声波具有机械效应的特殊性质，结合飞机翼型(包括机翼、尾翼)的实际结构，提出一种用于飞机翼型的超声波辅助热气联合防除冰装置。本技术所述的联合除冰装置在已有热气防除冰技术的基础上，辅助一个超声波高频振荡装置，能够实时有效地除去飞机飞行中机、尾翼前缘的冰层，除冰时间短，能量消耗低，同时系统安全可靠，除冰彻底。在保证了飞机的安全飞行的同时，减少了除冰时间，大大降低了能量的消耗。为实现以上的技术目的，本技术将采取以下的技术方案一种飞机翼型超声波辅助热气联合防冰除冰装置，包括与翼型外缘相对应的翼型外蒙皮、热气防除冰系统、超声波高频振荡辅助装置、程序控制器、用于检测外界大气温度的大气温度传感器以及用于检测翼型外蒙皮外表面冰层厚度的结冰强度信号器；其中所述热气防除冰系统包括发动机压气机、机翼防冰腔、尾翼防冰腔以及防除冰热气输送装置；防除冰热气输送装置包括防除冰热气输送管道以及分别安装在该防除冰热气输送管道上的流量控制阀、机翼防冰阀、尾翼防冰阀，机翼防冰阀设置在流量控制阀的出气口与机翼防冰腔的进气口之间，尾翼防冰阀设置在流量控制阀的出气口与尾翼防冰腔的进气口之间，流量控制阀的进气口通过防除冰热气输送管道与发动机压气机的出气口连接；所述超声波高频振荡辅助装置包括超声波发生器以及通过连接电缆与超声波发生器输出端连接的超声波换能器单元，所述超声波换能器单元包括复数个压电陶瓷换能器，各压电陶瓷换能器固定安装在翼型外蒙皮的内表面；程序控制器根据大气温度传感器所反馈的温度信号以及结冰强度信号器所反馈的冰层厚度信息自动控制流量控制阀的开合以及超声波发生器的启停，同时程序控制器根据结冰强度信号器所反馈的冰层厚度信息自动控制机翼防冰阀、尾翼防冰阀的开启度。所述翼型外蒙皮包括与机翼外缘相对应的机翼外蒙皮和与尾翼外缘相对应的尾翼外蒙皮，所述结冰强度信号器、大气温度传感器均安装在机翼外蒙皮的外表面，而压电陶瓷换能器固定安装在机翼外蒙皮的内表面。超声波换能器单元沿着飞机机翼外蒙皮前缘的长度方向呈上下对称排布。所述压电陶瓷换能器的形状为矩形条状或者圆盘状。压电陶瓷换能器的个数介于10-20个。压电陶瓷换能器的振荡频率与翼型外蒙皮的固有频率一致。 所述超声波换能器单元至少为一个；各超声波换能器单元呈矩形阵列均布，且各超声波换能器单元相互独立设置。根据以上的技术方案，与现有技术相比，本技术具有以下的优点I、本技术通过加入一定强度和频率的超声波，在翼型外蒙皮的表面产生高频振荡，辅助热气防除冰技术，可以快速地除去蒙皮表面的冰层。与单纯采用热气防除冰方法相比，可以避免过多过高的热空气量流入防冰腔，，保证了发动机的性能稳定。2、本技术采用采用超声波高频振荡辅助热气防除冰，与单纯采用热气防除冰系统相比，加热时间大幅减少。3、本技术采用采用超声波高频振荡辅助热气防除冰，与单纯采用热气防除冰系统相比，所需能量大幅减少，所需能量仅为热气防除冰系统的几十分之一。热损失大大降低。4、本技术采用超声波高频振荡辅助热气防除冰，可以有效地防止防冰区外冰瘤的产生。5、本技术设备简单，结构紧凑，重量轻。只需在翼型外蒙皮的内表面添加多组超声波换能器，不会影响飞机的气动外形，也不会额外增加飞机过多的重量。附图说明图I飞机需要防除冰的位置示意图，其中W为需要防除冰的机翼前缘；T为需要防除冰的垂直安定面；s为需要防除冰的尾翼前缘；图2是本技术所述飞机翼型超声波辅助热气联合防冰除冰装置示意图；图3飞机翼型的前缘内超声波换能器单元布置图，其中(a)是侧视图；(b)为俯视图图4超声波高频振荡辅助装置的结构示意图；其中I、翼型外蒙皮，2、翼型内蒙皮，3、流量控制阀，4、单向活门，5、机翼防冰腔，6、机翼防冰阀，7、尾翼防冰腔，8、尾翼防冰阀，9、发动机压气机，10、程序控制器，11、大气温度传感器，12、结冰强度信号器，13、超声波发生器，14、连接电缆，15、超声波换能器单元。具体实施方式附图非限制性地公开了本技术所涉及优选实施例的结构示意图；以下将结合附图详细地说明本技术的技术方案。如图I所示，对于现有的飞行器，一般需要防除冰的位置包括机翼前缘W，尾翼前缘S以及垂直安定面T。如图2至4所示，本技术所述飞机翼型超声波辅助热气联合防冰除冰装置，包括与翼型前缘相对应的翼型外蒙皮、热气防 除冰系统、超声波高频振荡辅助装置、程序控制器、用于检测外界大气温度的大气温度传感器以及用于检测翼型外蒙皮外表面冰层厚度的结冰强度信号器；其中所述热气防除冰系统包括发动机压气机、机翼防冰腔、尾翼防冰腔以及防除冰热气输送装置；防除冰热气输送装置包括防除冰热气输送管道以及分别安装在该防除冰热气输送管道上的流量控制阀、机翼防冰阀、尾翼防冰阀，机翼防冰阀设置在流量控制阀的出气口与机翼防冰腔的进气口之间，尾翼防冰阀设置在流量控制阀的出气口与尾翼防冰腔的进气口之间，流量控制阀的进气口通过防除冰热气输送管道与发动机压气机的出气口连接；所述超声波高频振荡辅助装置包括超声波发生器以及通过连接电缆与超声波发生器输出端连接的超声波换能器单元，所述超声波换能器单元包括复数个压电陶瓷换能器，各压电陶瓷换能器固定安装在翼型外蒙皮的内表面；程序控制器根据大气温度传感器所反馈的温度信号以及结冰强度信号器所反馈的冰层厚度信息自动控制流量控制阀的开合以及超声波发生器的启停，同时程序控制器根据结冰强度信号器所反馈的冰层厚度信息自动控制机翼防冰阀、尾翼防冰阀的开启度。所述翼型外蒙皮包括与机翼前缘相对应的机翼外蒙皮和与尾翼前缘相对应的尾翼外蒙皮，附图中，所述结冰强度信号器、大气温度传感器均安装在机翼外蒙皮的外表面，而压电陶瓷换能器固定安装在机翼外蒙皮的内表面。超声波换能器单元沿着飞机机翼外蒙皮前缘的长度方向呈上下对称排布。所述压电陶瓷换能器的形状为矩形条状或者圆盘状。每个超声波换能器单元中压电陶瓷换能器的个数介于10-20个。压电陶瓷换能器的振荡频率与翼型外蒙皮的固有频率一致。所述超声波换能器单元至少为一个；各超声波换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞机翼型超声波辅助热气联合防冰除冰装置，其特征在于：包括与翼型外缘相对应的翼型外蒙皮、热气防除冰系统、超声波高频振荡辅助装置、程序控制器、用于检测外界大气温度的大气温度传感器以及用于检测翼型外蒙皮外表面冰层厚度的结冰强度信号器；其中：所述热气防除冰系统包括发动机压气机、机翼防冰腔、尾翼防冰腔以及防除冰热气输送装置；防除冰热气输送装置包括防除冰热气输送管道以及分别安装在该防除冰热气输送管道上的流量控制阀、机翼防冰阀、尾翼防冰阀，机翼防冰阀设置在流量控制阀的出气口与机翼防冰腔的进气口之间，尾翼防冰阀设置在流量控制阀的出气口与尾翼防冰腔的进气口之间，流量控制阀的进气口通过防除冰热气输送管道与发动机压气机的出气口连接；所述超声波高频振荡辅助装置包括超声波发生器以及通过连接电缆与超声波发生器输出端连接的超声波换能器单元，所述超声波换能器单元包括复数个压电陶瓷换能器，各压电陶瓷换能器固定安装在翼型外蒙皮的内表面；程序控制器根据大气温度传感器所反馈的温度信号以及结冰强度信号器所反馈的冰层厚度信息自动控制流量控制阀的开合以及超声波发生器的启停，同时程序控制器根据结冰强度信号器所反馈的冰层厚度信息自动控制机翼防冰阀、尾翼防冰阀的开启度。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈振乾，李栋，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：