专利名称：航空器风挡去雾/去冰系统及其使用方法
技术领域：
本发明涉及航空器风挡，更具体而言，涉及对航空器风挡的去雾/去冰。
背景技术：
现在的航空器风挡去雾/去冰系统通常包括沉积在多个透明层之一的内表面上的阻抗涂层，所述多个透明层经由透明夹层层叠并保持在一起。现在使用的许多阻抗涂层优选地由在航空器上可获得的用于对其他系统(例如航空电子系统)供电的DC电功率来供电。但是，某些阻抗膜优选地由AC电功率供电。到目前为止，此AC电功率由将DC电功率转换为具有正弦波形的AC电功率的逆变器来提供。
利用逆变器将DC电功率转换为具有正弦波形的AC电功率的缺点在于逆变器必须被设置成执行此功能。但是，为了输出正弦AC波形，逆变器需要诸如滤波电容和/或滤波电感之类的部件，这增加了逆变器的重量和成本。
因此，现在需要的并且现有技术中未揭示的是克服以上和其它缺点的航空器风挡去雾/去冰系统。在阅读和理解以下详细说明时，本发明克服的其它缺点将对本领域的普通技术人员变得清楚。
发明内容
本发明提供了一种航空器风挡去雾/去冰系统，具有由透明夹层保持为间隔面对关系的一对透明片；阻抗涂层，其位于所述透明片之间，例如位于该夹层与所述透明片之一之间；和用于将方波或准方波AC信号施加到所述阻抗涂层的装置。
阻抗涂层理想地是沉积在一个透明片上的透明膜。在一个非限制性的实施例中，AC信号可以具有在1秒的时间段内从0％到100％范围(例如从25％到75％范围)内改变的占空比，和/或从25到1000赫兹范围内的频率。
用于施加AC信号的装置可以包括用于将输入DC信号转换为AC信号的逆变器电路、以及响应于输入的DC信号以向逆变器输出一个或多个控制信号的控制器，所述控制信号使得所述逆变器将输入的DC信号转换为AC信号。AC信号可以是AC电压，DC信号可以是DC电压。在本发明的一个非限制性的实施例中，DC电压可以具有从24到32伏DC范围内的值，AC电压可以具有从115到230伏AC范围内的值。
该系统还可以包括开关，例如继电器、晶体管等，用于选择性地将用于施加AC信号的装置连接到DC电源。
DC电源可以是由航空器的内燃机驱动的DC发电机。内燃机可以是喷气式发动机和/或往复式发动机。
阻抗涂层可以包括具有不高于50欧/平方米、例如不高于25欧/平方米或不高于10欧/平方米之一的电阻率的氧化铟锡(ITO)。
每个透明片可以由玻璃或聚碳酸酯构成。夹层可以由聚乙烯醇缩丁醛构成。
本发明还提供了一种航空器风挡去雾/去冰系统，包括玻璃去冰涂层，其形成在构成所述航空器风挡的第一透明片上；逆变器电路，其联接到所述玻璃去冰涂层；和控制器，其用于使得所述逆变器电路将DC功率转换为具有方波或准方波波形的AC功率。
AC功率可以具有方波或准方波波形、从0％到100％范围(例如从25％到75％范围)内改变的占空比、以及例如从25到1000赫兹范围内的固定频率。
航空器风挡还可以包括通过透明夹层联接到所述第一透明片的第二透明片。玻璃去冰涂层可以夹在第一透明片和透明夹层之间。
每个透明片可以包括玻璃片或聚碳酸酯片。透明夹层可以由聚乙烯醇缩丁醛构成。
DC功率的电源可以是由航空器的发动机驱动的DC发电机。玻璃去冰涂层可以由氧化铟锡(ITO)构成。玻璃去冰涂层理想地具有不高于50欧/平方米，例如不高于25欧/平方米或不高于10欧/平方米的电阻率。
本发明还提供了一种对航空器风挡去雾/去冰的方法。该方法包括提供具有风挡的航空器，所述风挡包括位于其与所述风挡的曝露于所述航空器外部的表面不同的表面上的阻抗涂层；将逆变器电路联接在所述阻抗涂层和DC电功率的电源之间，所述逆变器电路具有用于控制其工作的控制器；使得所述逆变器电路将所述DC电功率转换为具有方波或准方波波形的AC电功率；以及将所述AC电功率供应到所述阻抗涂层。
图1是包括了能够利用本发明的风挡去雾/去冰系统的风挡在内的航空器的立体图；图2是图1的风挡的单独放大视图；图3是沿着图2中的线III-III所取的剖视图，示出了联接到逆变器的阻抗涂层，该逆变器用于将AC电功率供应到阻抗涂层；图4是图3所示逆变器的内部部件的框图，该逆变器经由DC总线联接到航空器发动机驱动的DC发电机；并且图5示出了由图3的逆变器在工作时输出的示例波形。
具体实施例方式
将参考附图描述本发明，其中相似标号对应于相似元件。
在说明书和权利要求书中所使用的表示尺寸、物理特性、性能标准等的所有数字应被理解为在全部情况下均由术语“约”修饰。因此，除非相反地指明，以下说明书和权利要求书中阐明的数值可以根据试图由本发明获得的期望属性而改变。最起码的，但不作为对与权利要求的范围相等同的教导的应用的限制，应该至少考虑所报告的有效数的位数并通过应用普通的舍入技术来构造每个数字参数。而且，此处公开的全部范围应被理解为包含其中所含的全部子范围。例如，“1至10”的陈述范围应该认为包括最小值1和最大值10之间(并包含最小值1和最大值10)的全部子范围；即，从1或更大的最小值起(例如1至6.1)并到10或更小的最大值为止(例如5.5至10)的全部子范围。
参考图1至3，例如所示的有翼飞机或直升机(未示出)之类的航空器2通常包括与其前部或前端相邻定位的一个或多个风挡4。
每个风挡4理想地具有与相应的航空器2的安装每个风挡4的位置处的形状共形的形状。为了便于附装到航空器2，每个风挡4包括支撑框架6，该支撑框架6围绕风挡并在风挡4与航空器2的主体之间提供机械接口以用于将风挡4连接到航空器2。
通常风挡4包括通过透明夹层接合在一起的至少两个透明片。在如图3所示的风挡4的非限制性实施例中，透明片包括外玻璃层8、内玻璃层10和中间玻璃层12。玻璃层8、10和12通常被加热并弯曲成期望的弯曲构造。外玻璃层8和中间玻璃层12以面对的关系通过第一透明夹层14接合在一起。内玻璃层10和中间玻璃层12以面对的关系通过第二透明夹层16接合在一起。虽然不是必要的，但是每个夹层可以是聚乙烯醇缩丁醛。外玻璃层8、第一夹层14、中间玻璃层12、第二夹层16和内玻璃层10以本领域公知的方式粘合在一起。因此，出于简化说明的目的，本文将不包括对于此粘合如何发生的详细说明。
在使用中，对于风挡4而言，由于天气状况而在外玻璃层8的曝露表面上蓄积水分或冰并非罕见的情况。为了克服此蓄积，使得航空器2的驾驶员保持通过风挡4的不受阻碍的视野，提供了一种系统用于对风挡4去雾/去冰。此系统包括联接到逆变器22和信号地24的阻抗涂层20。逆变器22经由开关28联接到诸如DC总线26之类的DC电功率。开关28可以是任何合适和/或期望的开关，例如机械开关、功率晶体管等。
参考图4并继续参考图3，本发明的逆变器22包括联接到控制器32的单相DC至AC逆变器电路30。因为传统逆变器电路30是本领域公知的，并且因为逆变器电路30的内部部件与本发明不相关，所以出于简化说明的目的，与逆变器电路30有关的细节并未包含在本文中。在如图4所示的本发明的非限制性实施例中，控制器32被示出为位于逆变器22的壳体内。但是，应该理解，控制器可以是位于逆变器22壳体外部并远离逆变器22壳体的分离元件。
在工作时，控制器32响应于开关装置28的关闭，对逆变器电路30输出合适的控制信号，该控制信号使得逆变器电路30将从DC总线26接收的DC电功率转换为被输出到阻抗涂层20的单相AC电功率。阻抗涂层20响应于被逆变器电路30输出的AC电功率所供电，而产生足够的热来避免外玻璃层8的外表面上水分或冰的形成，并/或逆转外玻璃层8的曝露表面上水分或冰的蓄积。
在一个非限制性的实施例中，阻抗涂层20是已经被沉积(例如，溅射)在外玻璃层8的内表面上的透明膜。阻抗涂层20的一个实施例是可从PPG Industries，Inc.获取的NESATRON氧化铟锡(ITO)涂层，或者同样可从PPG Industries，Inc.获取的NESA氧化锡涂层。但是，对这些具体涂层的描述不应理解为限制本发明，这是因为可是设想使用任何合适的阻抗导电涂层。
在本发明的一个实施例中，阻抗涂层20具有不高于50欧每平方米(例如，不高于25欧每平方米或不高于10欧每平方米)的电阻率。但是，这不应理解为限制本发明。在如图3所示的实施例中，层8、10和12由玻璃形成。但是，这并不应理解限制本发明，因为这些层中的任一个或多个都可以由聚碳酸酯或其他合适的透明材料形成。
参考图5并继续参考图3和4，输出到阻抗涂层20的AC电功率理想地是方波AC信号35或准方波AC信号34。在工作期间，输送到涂层20的功率量是0％(即，关闭)或者100％(即，完全打开)。可以基于例如航空器2外部的大气状况来改变输送功率的时间量。更具体而言，如此处所用的，术语“占空比”表示在(a)特定的连续工作时间段期间功率被输送到涂层的时间量与(b)总特定工作时间段的比率或百分比。例如，如果在2分钟时段内，功率输送到涂层持续1分钟，则占空比是1/2或50％。在本发明中，在工作期间任何给定的时间，占空比可以是在短至1秒的时间段内从0％到100％范围的任何值，并可以在工作期间多次改变。在本发明的一个非限制性的实施例中，占空比响应于风挡4的温度而改变。可以在飞行期间以本领域公知的任何方式(例如，由位于风挡上或风挡内的温度传感器40)来监测风挡4的温度。在本发明的一个非限制性实施例中，温度传感器40位于与阻抗涂层20相同的风挡的内表面上。在工作时，温度传感器40被用于监测风挡4的温度，并且基于风挡温度，控制器32建立维持风挡没有任何结冰和/或结雾所需的占空比。应该理解，占空比也可以预设而不通过温度传感器来控制。在一个非限制性的实施例中，AC信号具有在1秒时间段内从0％和100％范围的占空比(例如，从10％到90％，或者25％到75％)以及/或者从25赫兹到1000赫兹范围的频率。但是，这些占空比和频率的范围不应理解为限制本发明。在一个非限制性实施例中，逆变器电路30将DC总线26供应的DC电功率(例如范围在24-32伏的DC)转换为值的范围从115到230伏AC RMS的AC电功率。但是，这并不应理解为限制本发明，因为可以构思使用其他范围的DC电功率和/或AC电功率。在本发明的一个非限制性的实施例中，逆变器电路30将28伏DC转换为115伏AC。
再参考图4，供应到DC总线26的DC电功率可以源于由航空器发动机38以本领域公知的方式驱动的DC发电机36。航空器发动机38可以是诸如喷气式发动机或往复式发动机之类的内燃机。但是，这不应理解为限制本发明。
在对航空器风挡4去冰的方法中，航空器2设置有风挡4，该风挡4在其叠层中除曝露于航空器外部的表面之外的表面上具有玻璃去雾/去冰或阻抗涂层20。逆变器电路30具有用于控制其工作的控制器32，并联接在阻抗涂层20与DC发电机36之间。在合适的时间，开关装置28将DC总线26连接到控制器32和逆变器电路30。控制器32响应于开关装置28形成此连接，而使得逆变器电路30将由DC总线26提供的DC电功率转换为AC电功率，该AC电功率具有方波或准方波波形、例如在1秒的时间段内从25％到75％范围的固定占空比、以及例如从25赫兹到1000赫兹范围的固定频率。如上所述，虽然在本发明中未受限制，但是占空比可以与风挡的温度相关联。这样产生的AC电功率被供应到阻抗涂层20，阻抗涂层20响应AC电功率的供应，而产生足够程度的热来避免或减小外玻璃层8的曝露表面上水分和/或冰的蓄积。在一个非限制性实施例中，DC功率被转换为具有在1秒时间段内50％的固定占空比和25赫兹的固定频率。
将逆变器电路30构造为输出具有固定调制占空比的固定频率方波或准方波信号，可以使逆变器电路30构造为具有最小数量的部件(例如大的滤波电容和/或电感)，而逆变器22的尺寸和成本可以小于现在所使用的输出正弦波形的逆变器。在一个非限制性实施例中，将逆变器电路30构造成输出固定频率方波或准方波信号可以使被设计用于航空器风挡的逆变器22的总重量减小为不超过8磅，例如，不超过6磅，或者不超过5磅。
已经参考优选实施例描述了本发明。在阅读和理解前述详细说明时，将可以发生各种修改和替换。所意图的是，本发明被构造为包括在所附权利要求及其等同方案范围内的全部这种修改和替换。
权利要求
1.一种航空器风挡去雾/去冰系统，包括一对透明片，其由透明夹层保持为间隔面对关系；阻抗涂层，其位于所述一对透明片之间；和逆变器，其用于将方波或准方波AC信号施加到所述阻抗涂层。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述涂层位于所述透明夹层和所述一对透明片中的一个透明片之间。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述阻抗涂层是沉积在所述一对透明片中的所述一个透明片上的透明膜。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述一对透明片中的每个透明片是从玻璃和聚碳酸酯中选择的，并且所述夹层由聚乙烯醇缩丁醛构成。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述AC信号具有以下属性中的至少一个在1秒的时间段内从0％到100％范围内的占空比，以及从25到1000赫兹范围内的频率。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述AC信号具有在1秒的时间段内从25％到75％范围内的占空比。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述逆变器包括用于将输入DC信号转换为所述AC信号的逆变电路、以及响应于所输入的DC信号来向所述逆变器输出一个或多个控制信号的控制器，所述控制信号使得所述逆变器将所输入的DC信号转换为所述AC信号。
8.根据权利要求7所述的系统，还包括监测风挡温度的温度传感器，其中所述AC信号具有响应于所述风挡温度而改变的占空比。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述逆变器的重量不超过8磅。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述逆变器的重量不超过6磅。
11.根据权利要求7所述的系统，其中所述AC信号是AC电压，所述DC信号是DC电压。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述DC电压具有从24到32伏DC范围内的值，所述AC电压具有从115到230伏AC RMS范围内的值。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述DC电压是28伏DC，所述AC电压是115伏AC RMS。
14.根据权利要求1所述的系统，还包括用于选择性地将所述逆变器连接到DC电源的开关。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述DC电源是由内燃机驱动的DC发电机。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述内燃机是喷气式发动机和往复式发动机中的至少一个。
17.根据权利要求1所述的系统，其中所述阻抗涂层具有不高于50欧/平方米的电阻率。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述阻抗涂层具有不高于25欧/平方米的电阻率。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述阻抗涂层具有不高于10欧/平方米的电阻率。
20.根据权利要求17所述的系统，其中所述阻抗涂层是从氧化铟锡和氧化锡中选择的。
21.根据权利要求1所述的系统，还包括监测风挡温度的温度传感器，其中所述AC信号具有响应于所述风挡温度而改变的占空比。
22.一种航空器风挡去雾/去冰系统，包括玻璃去冰涂层，其沿着构成所述航空器风挡的第一透明片形成；逆变器电路，其联接到所述玻璃去冰涂层；和控制器，其用于使得所述逆变器电路将DC功率转换为具有方波或准方波波形的AC功率。
23.根据权利要求22所述的系统，其中所述AC功率具有以下属性中的至少一个在1秒的时间段内从0％到100％范围内的占空比，以及从25到1000赫兹范围内的频率。
24.根据权利要求23所述的系统，其中所述AC信号具有在1秒的时间段内从25％到75％范围内的占空比。
25.根据权利要求22所述的系统，其中所述航空器风挡还包括通过透明夹层联接到所述第一透明片的第二透明片。
26.根据权利要求25所述的系统，其中所述玻璃去冰涂层位于所述第一透明片和所述透明夹层之间。
27.根据权利要求26所述的系统，其中所述第一和第二透明片中的每个透明片是从玻璃片和聚碳酸酯片中选择的，并且所述夹层由聚乙烯醇缩丁醛构成。
28.根据权利要求22所述的系统，还包括监测风挡温度的温度传感器，其中所述AC信号具有响应于所述风挡温度而改变的占空比。
29.根据权利要求22所述的系统，其中所述DC功率的电源是由所述航空器的发动机驱动的DC发电机。
30.根据权利要求22所述的系统，其中所述玻璃去冰涂层包括氧化铟锡或氧化锡。
31.根据权利要求22所述的系统，其中所述玻璃去冰涂层具有不高于50欧/平方米的电阻率。
32.根据权利要求22所述的系统，其中所述DC信号是24到32伏DC范围内的DC电压，所述AC电压是从115到230伏AC RMS范围内的AC电压，并且所述AC电压具有从0％到100％范围内的占空比以及25到1000赫兹之间的频率。
33.根据权利要求32所述的系统，其中所述AC信号具有在1秒的时间段内从25％到75％范围内的占空比。
34.根据权利要求32所述的系统，其中所述DC电压是28伏DC，所述AC电压是115伏AC RMS。
35.一种对风挡去雾/去冰的方法，包括(a)提供具有风挡的航空器，所述风挡包括位于其与所述风挡的曝露于所述航空器外部的表面不同的表面上的阻抗涂层；(b)将逆变器电路联接在所述阻抗涂层和DC电功率的电源之间，所述逆变器电路具有用于控制其工作的控制器；(c)使得所述逆变器电路将所述DC电功率转换为具有方波或准方波波形的AC电功率；以及(d)将所述AC电功率供应到所述阻抗涂层。
36.根据权利要求35所述的方法，还包括监测风挡温度，并基于所述风挡温度控制所述AC电功率。
全文摘要
在航空器风挡(4)去雾/去冰系统中，由透明夹层(14)保持成间隔面对关系的一对透明片(8)具有位于透明片之间的阻抗涂层(20)。逆变器(22)设置用于对阻抗涂层(20)供应方波或准方波AC信号(34)。阻抗涂层(20)响应于接收此AC信号(34)而产生热，以减小或避免航空器风挡上水分或冰的蓄积。
文档编号B64D15/14GK101087716SQ200580041096
公开日2007年12月12日 申请日期2005年8月3日 优先权日2004年10月22日
发明者M·D·布里格斯 申请人:Ppg工业俄亥俄公司