防冰系统的制作方法【专利说明】防冰系统发明领域[0001]本发明涉及一种防冰系统，该防冰系统适合用在飞机或诸如风轮机叶片的其它空气动力结构中，以通过去除积冰来执行除冰功能。本发明还涉及一种防冰系统的运行方法。[0002]发明背景[0003]对于飞机，飞行时在飞机的外表面上形成冰是不理想的。冰破坏空气越过飞机表面的顺畅流动，增加阻力并减小机翼执行其预期功能的能力。[0004]此外，积冰可能阻碍诸如翼前缘缝翼或襟翼的可动控制表面的运动。累积在发动机进气口上的冰可能突然大块脱落，吸入发动机并造成损坏。[0005]因此，对于飞机，且尤其是商用飞机，通常包含防冰系统。商业飞机可使用这样的系统，该系统涉及从发动机吹出热空气，且然后热空气被引导到易于形成冰的机身部件，诸如机翼和尾翼的前缘。最近，已提出电动系统，诸如EP-A-1，757，519(吉凯恩航空服务有限公司(GKNAerospace))公开了具有机头蒙皮的翼前缘缝翼，该机头蒙皮包含电热加热毯或垫。加热垫粘结到金属腐蚀屏蔽件的后表面上，该金属腐蚀屏蔽件包括机头蒙皮的面向前的外表面。[0006]加热垫是“Spraymat”(商标)型的，且是层压产品，包括由预浸渍的玻璃纤维布制成的介电层以及通过将金属层火焰喷射到介电层之一上而形成的加热元件。“Spraymat”从其最初在20世纪50年代由D.纳皮尔父子有限公司(D.Napier&SonsLimited)开发(参见其GB-833，675，涉及飞机的电除冰或防冰设备)直到其随后由吉凯恩航空有限公司使用具有悠久历史。[0007]加热垫的现代设计在GB-A-2,477，336和GB-A-2,477，337和GB-A-2,477，338和GB-A-2,477，339以及GB-A-2，477，340中公开，它们都在吉凯恩航空有限公司名下。[0008]为了知道何时启动加热垫的操作，飞机目前设有冰探测传感器，其远离加热垫的位置。例如，冰探测传感器可包含到短柱形探头内，该短柱形探头与驾驶舱相邻安装到机身上，并突出到气流内。[0009]冰探测传感器可以是光学传感器，诸如W0-2004/110865中描述的前瞻性传感器，其具有在光纤传感器元件阵列(例如六个传感器元件的线性阵列)中心的光纤光发射器。.积冰造成发出的光被漫散射，并反射回到各传感器元件，且来自各传感器元件的各输出信号的特性使得能够控制电子器件以确定积冰的厚度和积冰的类型(例如雨凇冰(glazeice)、霜形冰(rimeice)、或包括雨舱冰和霜形冰的混合冰)。[0010]使用视觉和/或听觉信号器提供冰探测的结果作为对驾驶舱内飞行员的建议或信息，且飞行员决定是否启用防冰系统的加热垫。[0011]包含光学冰传感器的探头具有空气动力学轮廓，其不同于包含加热垫的机身部件的空气动力学轮廓。此外，探头远离机身部件。因此，机身部件的结冰必须从探头探测到结冰来进行推断。[0012]飞行员基于探头的输出可能在不需要机身部件除冰(会通过不必要地运行加热垫而浪费电力)时启用加热垫，或者当机身部件具有造成问题的积冰但来自探头的输出并不指示飞行员有结冰问题时可能不会启动加热垫。[0013]当飞行员不启动各加热垫(例如翼前缘缝翼中以及水平尾翼和尾鳍(tailfin)和发动机机舱的前缘中的加热垫)时，各加热垫以涉及所有加热垫的预定顺序运行。这意味着可能浪费电力加热当前不需要加热的翼前缘缝翼、水平尾翼、尾鳍、发动机机舱的某些部分，因为所述部分当前并未覆盖有积冰或足够厚而值得除冰的冰。当可更高效地用于仅加热覆盖有足够厚而值得除冰的积冰的那些部件时，浪费地使用了电力来加热这些部件。[0014]理想的是提供一种改进的防冰系统和其操作方法。【
发明内容】[0015]根据本发明的第一方面，提供一种防冰系统，包括:[0016]第一除冰装置，该第一除冰装置可操作以对第一区域除冰；[0017]第一冰探测传感器，该第一冰探测传感器定位在第一区域内并布置成探测第一区域上的积冰；[0018]控制系统，该控制系统响应于第一冰探测传感器并布置成控制第一除冰装置的操作；[0019]第二除冰装置，该第二除冰装置可操作以对第二区域除冰；以及[0020]第二冰探测传感器，该第二冰探测传感器定位在第二区域内并布置成探测第二区域上的积冰；[0021]其中控制系统响应于第二冰探测传感器并布置成控制第二除冰装置的操作。[0022]因为每个区域就地探测到冰的积累，而不是远程探测，相应除冰装置的运行的控制可基于该区域上实际探测到的冰而不是来自远程冰探测探头关于该区域上冰的推断。[0023]例如，如果每个区域是翼前缘缝翼区域，则在缝翼上就地探测积冰，而不是通过位于飞机机身上与驾驶舱相邻的探头远程探测，远程探测情况下冰况和空气流可能不同于翼前缘缝翼处的冰况和空气流。[0024]飞机具有有限的发电能力，且可用的电力必须配置到最需要的地方且不能不必要地使用，因为电力的不必要使用会增加发动机的燃油消耗且因此增加飞机的运行成本。[0025]s每个除冰装置可以是诸如可充气气动靴(inflatablepneumaticboots)的电动机械或电排斥系统(electroexpulsivesystem)，其使用快速电动机械引起的振动。在气动靴的情况下，气动靴安装在外部以暴露于空气流，除冰装置运行的每个区域会是对应于上方有气动靴可充气以脱出积冰的区域的区域。[0026]替代地，每个除冰装置可以是电热的且可包括一个或多个加热垫。对于配装在腐蚀屏蔽件(防蚀层)后面的加热垫，除冰装置运行的每个区域是加热垫的各加热元件上方的腐蚀屏蔽件的前表面。[0027]在较佳实施例中，每个冰探测传感器布置成探测相应区域上积冰的厚度。较佳地，控制系统还布置成当区域上积冰的探测厚度累积到预定厚度时，运行相应的除冰装置。[0028]诸如气动靴的电动机械除冰装置通常要求在冰可有效地破裂和脱除之前积冰的最小厚度(或硬度)。通过探测一区域上积冰的厚度，传感器使除冰装置能够高效地运行。例如，在积冰足够厚(达到预定或最小厚度)以有效脱除之前，不浪费电力对该区域除冰。[0029]测量积冰的厚度还可使得电热除冰装置能够高效运行。例如，当一区域在机翼上时，有益的是当达到预定或最小厚度时启动积冰的脱除，此时积冰经受来自于干净地从机翼脱除冰的气流的足够的空气动力负载。预定厚度可设置成使得当冰比预定厚度薄时，冰不会对飞机的运行质量造成显著或有害程度的影响。[0030]预定厚度可为约0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm。尤其较佳的值为约2mm。[0031]在较佳实施例中，每个冰探测传感器布置成探测相应区域上积冰的类型。较佳地，控制系统响应于探测的冰类型以改变触发相应除冰装置的操作所需的预定厚度。[0032]例如，当积冰是霜形冰时，霜形冰由于内部气泡和裂缝是易碎的，有可能将预定厚度设置成比积冰是牢固地粘附到表面的雨凇冰时厚。雨凇冰会受益于冰脱除的早期启动以克服高度粘附。[0033]在较佳实施例中，每个区域是空气动力学或流线型部件、诸如机身部件的前缘的区域。例如，机身部件可以是机翼或发动机机舱(的前部)。[0034]在较佳实施例中，前缘在每个区域内具有窗；且相应冰探测传感器的传感器头位于窗后面。例如，窗可设置在翼前缘缝翼的腐蚀屏蔽件的前缘内。[0035]在较佳实施例中，窗与机身部件的前缘的相邻部分是气动共形的(或气动保形的)(aero-conformal)。当机身部件是机翼时，窗与机翼的周围部分平齐从而不干扰前缘周围的气流。例如，当窗形成在金属腐蚀屏蔽件内时，窗可复制为了形成窗孔所去除的金属的形状。[0036]在较佳实施例中，每个冰探测传感器是光学传感器，且较佳地是具有传感器头的类型，该传感器头包括中心光发射器和在中心光发射器周围定位的多个传感器元件。例如，各传感器元件可形成线性阵列或十字形阵列，光发射器在十字中心。线性阵列是较佳的，因为其能够使传感器当前第1页1 2 3 4