用于除冰和/或避免结冰的装置、方法和轮廓体和飞行器的制造方法_4

文档序号:8310593阅读:来源:国知局
轮廓体18)中安装至少两个压电执行器54、55。压电执行器54、55在流方向上处在由加热丝48限定的线状的散热区域(散热线28)之后。因此,其用于除去在轮廓36的滞点之后的积冰和用于除去由由于电热系统46的回流和凝结的点滴形成的冰积累。
[0093]作为压电执行器54、55,尤其可使用D33执行器,其例如带有大约30mm的长度、大约10_宽度和大约2_的高度。对于关于压电执行器的构造和可行的布置方案的更详细的细节,明确地参考文献WO 2007/071231 Al。
[0094]为了引起尽可能高效地机械接合到结构中,为优选的例如方形的压电执行器54、55设置有平坦的面以用于应用到轮廓36的内侧上。优选的方形的压电执行器54、55尤其有利,因为其可作为成本有利的标准构件得到。备选地,还可使用形状合适的压电执行器,其呈现出与轮廓36相同的弯曲的轮廓,以便引起尽可能高效地机械接合到结构中。
[0095]在优选的设计方案中,用于除冰和/或避免结冰的装置10优选还具有作为混合式除冰系统44的、用于在表面区域14处减小冰附着的配置。配置可看作是用于除冰的另一子系统。该配置尤其具有表面涂层42。
[0096]在优选的设计方案中,围绕流线型轮廓36的前缘26的表面区域14或例如轮廓体18(例如翼部22)的整个表面区域如此来涂覆和/或具有某种结构,即,该表面在冰(或水)与轮廓表面之间具有最小的附着特性。例如,作为轮廓体18,NACA-OO12-铝-翼部轮廓在前缘26的区域中设置成带有具有纳米结构的超级疏水的表面结构或表面涂层42,例如 Hydrobeado
[0097]例如将以下方法用于调节带有具有纳米结构的疏水组织的极度光滑的表面,该方法可分成三个步骤:
I)平滑如镜地抛光由铝合金形成的结构 2)通过磷酸/硫酸阳极氧化(PSA)形成纳米多孔的铝氧化层,以及
3)表面疏水处理(Oberfljichenhydrphobisierung)。
[0098]在步骤I)中,将铝合金表面抛光到如此程度上,S卩,直至其形成极其光滑的镜面。PSA方法例如以在16伏至26伏的范围中的电压和在在18° C与35° C之间的温度下来实施。在步骤3)中,纳米多孔的铝氧化表面的通过阳极氧化余留的顶部利用疏水剂(Hydrophibisat1nsmittel)进行处理。在此在浸渍方法中例如使用在工业上可获得的药剂(例如Surfactis Technologies公司的“Episurf ”溶液)或化学药品(例如SigmaAldrich公司的1H,1H, 2H, 2H-全氟辛基三氯硅烷),其在优选的实施方式中在干燥器中通过蒸发工艺沉积在已抛光的具有纳米结构的铝表面上。在专利申请P700750-DE-NP中详细说明了用于制造以及使用已抛光的具有纳米结构的、带有斥水和斥冰特性的金属表面的方法。
[0099]相应地,图2显示了装置10的优选的设计方案,带有:作为电热系统46的、沿着停滞线34设有加热丝48的散热装置12 ;利用压电执行器54、55形成的第一变形单元和第二变形单元56、57,其用于使表面区域14的第一区段和第二区段38、39变形、形成为机电式除冰系统52的变形装置40 ;和作为混合式除冰系统44的另一子系统的表面涂层42。
[0100]下面借助在图3和4中的图示进一步阐述这种混合式除冰系统44的工作原理。
[0101]图3以翼部22的轮廓的示例显示了流线型轮廓36的原理图,其中,前缘26完全由冰30覆盖。在该示例中,显示的加热丝48 (其在轮廓36的内侧上粘在停滞线34的高度上)从未电热加热。即使现在通过操控显示的压电执行器54、55使在轮廓36的表面区域14中在在冰与表面之间的边界层中的结合部裂开,包围轮廓36的前缘26的冰层仍然停留在相同的部位处,因为流的空气动力学的力(通过速度矢量V示出)继续将冰层压紧到轮廓36的前缘26处。
[0102]而图4显示了例如形成翼部22的轮廓体18的轮廓36的原理图,轮廓体18带有例如持续运行的加热丝48,其在轮廓36的内侧上粘在停滞线34的高度上。在二维的观察中点状地或在三维的观察中线状地引入热能产生应断部位或应断线32,其目的在于使积累的冰30在翼部22的轮廓36的停滞线34处分区或分裂成冰层的上部部分60和下部部分61。总地来看,将冰30沿着应断线32分成第一部分60和第二部分61。由此可通过显示的压电执行器54、55除去两个冰部分60、61。
[0103]如可在图4和5中看出的那样,散热装置12具有长形的热源13 (例如尤其加热丝48)和用于热源13的绝缘围罩。热源13由绝缘围罩15包围,由此避免热散发至散热线28之外。尤其防止热散发到轮廓体18的内部区域中,且此外在绝缘围罩中产生蓄热。因此,可将散发的热有针对性地导入到轮廓体18的表面中。基本上使所有的热能线状地散发至散热线28处,以便因此产生应断部位或应断线32且将冰30分开。由此仅需要非常少量的热能。
[0104]在此,如果使冰30在在0.5mm与1.5mm之间的范围中分裂,这便足够。在特别优选的设计方案中,沿着带有大约Imm的线宽度的应断线32进行分裂。然后可通过使轮廓体18的表面的变形机械地除去分裂的两个冰部分。
[0105]据此,混合式除冰系统44的可借助图3和4看出的工作原理还以更详细的细节以用于在飞行器处除冰或避免在飞行器处结冰的方法(其例如可利用装置10执行)的一可行的设计方案的示例来进一步阐述。
[0106]通过在翼部22、鳍状部、推进装置入口等的轮廓36的停滞线34处例如使用加热丝48 (加热丝48粘到轮廓36的内侧上)使热能在翼展方向上线状地传递到轮廓36处。通常,散热装置12的散热在三维观察时线状地实现或在二维地观察时点状地实现,如在图4中示出的那样。这引起切开包围前缘26的冰层30且可看作有意地引入应断部位或应断线32,其用于将积冰分区成第一冰半部和第二冰半部(例如上部的冰半部和下部的冰半部)的目的。
[0107]通常,特别有利的是,结合通过压电执行器54、55使轮廓36的表面区域14变形来使用用于形成混合式除冰系统44的加热丝48。
[0108]如果取消使用加热丝48,虽然压电执行器54、55可使翼部22的轮廓36的表面变形且因此使在冰和表面的边界面中的结合部裂开。然而,与表面松开的冰30由于绕流的空气动力学的滞止压力继续压紧到翼部22的轮廓36处。因此,并未使表面区域14最终摆脱积冰,参见图3。通过利用散热装置12 (例如借助于加热丝48)分区成多个区段或部分60、61 (例如上部的冰半部和下部的冰半部)应付冰30压紧到轮廓36处的可能的问题,对此参见图4,且可附加地利用轮廓36的空气动力学的绕流和由此作用到冰30上的力的效果。
[0109]因此,相比于电热系统或散热装置102 (其利用加热垫110来工作),加热丝48不是用于大面积地用热除去在例如翼部22的流线型轮廓36上的积冰,而是用于使冰层线状地裂开。
[0110]相应地,例如可利用装置10执行的用于飞行器16的表面区域14的除冰和/或避免在飞行器16的表面区域14处结冰的方法具有这样的步骤:将热沿着线引入至表面区域14处,以便在积累在表面区域14处的冰30中形成应断线32或在积累在表面区域处的冰中或在累积在表面区域处的水滴积累部中形成分开线。
[0111]因此,在合适地利用绕流的情况下,可能可通过使冰沿着应断线裂开发生去冰。
[0112]更优选地,执行沿着散热线28引入热以用于沿着流线型轮廓36的停滞线34形成应断线32或分开线。
[0113]此外,更优选地,方法还具有至少一个这样的步骤,S卩,使表面区域14变形,以便使冰沿着应断线32裂开和/或以便除去沿着应断线32裂开的冰或累积在分开线的侧部上的积水和/或尤其借助于相应的表面涂层42为表面区域14设置成带有降低冰附着力的表面特性。
[0114]在优选的设计方案中,电热系统46的加热丝48以持续的湿式运行防结冰模式运行。但备选地,为了更低的能量消耗,加热丝还可以循环的除冰模式运行,以便借助于变形装置40实现除去在轮廓36上的冰30的彼此分开的部分60、61。
[0115]优选地,使表面区域14变形通过压电执行器54、55实现。使轮廓36的表面变形尤其通过在结构的谐振频率的范围中操控压电执行器54、55(在此在设定电压(Aufsetzspannung)为OV的情况下优选使用很低的操控电压)或通过几乎静态地触发压电执行器(在此在设定电压>0V的情况下优选使用很高的幅度)来进行,由此除去在流方向上在轮廓36的停滞线34之后的区域中的积冰。
[0116]另一可行的操控是在重复频率为例如IHz的情况下以带有限定的边沿斜度的方波信号连续、动态地操控压电执行器54、55。通过方波信号将翼部结构置于谐振中,除了静态的偏移之外,该效应进一步正面地作用于冰30的剥落。
[0117]此外,在相应在轮廓36的第一区段和第二区段38、39上(例如在翼部22的轮廓36的上侧和下侧上)安装例如两个或多个压电执行器54、55时,存在这样的可能性,即,单独地操控执行器54、55,以便在轮廓36的表面上产生任意的振动形式,例如横向于表面区域14的表面的类型的波。
[0118]压电执行器54、55的运动方向可在翼展方向或飞行方向(D33效应)上或面状地(D31效应)实现。
[0119]在一备选的此处未进一步示出的实施方式中,还可通过使用惯性力发生器或惯性质量振动器实现
当前第4页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1