一种用于飞机关键迎风面的激光除冰装置及方法与流程

本发明涉及飞机除冰，特别地是，一种用于飞机关键迎风面的激光除冰装置及方法。

背景技术：

1、飞机在飞行过程中，机翼、水平和垂直尾翼、发动机进气道等飞机关键迎风面易产生结冰工况。机翼结冰不仅会增加飞机整体重量，还会降低升力，容易导致飞机失速。发动机进气道结冰不仅会降低发动机性能，而且掉落的碎冰还可能被吸入发动机，造成“空中停车”。

2、中国发明专利申请cn107745816a公开的“一种飞机机翼自动除冰装置”、中国发明专利申请cn103847968a公开的“一种利用机载废热的新型机翼防冰系统”等所使用的除冰方法通常是在机身蒙皮下敷设电热丝或者热气管道，通过电加热或者热气加热的方式加热蒙皮进而融化表面冰层。缺点在于：1.能量消耗较大，不符合节能减排的要求；2.电热丝或热气管道分布非常复杂，安装、维护和维修难度较大。

技术实现思路

1、本发明目的是克服现有技术中使用电加热或者热气加热的方式为飞机除冰的问题，而提供一种新型的用于飞机关键迎风面的激光除冰装置及方法。

2、为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：一种用于飞机关键迎风面的激光除冰装置，包括：探冰器、激光除冰器。所述探冰器用于确定所述飞机关键迎风面的结冰工况及结冰区域。所述激光除冰器用于出射除冰激光并且利用所述除冰激光对所述飞机关键迎风面的结冰区域进行扫描作业，以达到除冰目的。

3、作为一种用于飞机关键迎风面的激光除冰装置的优选方案，所述探冰器包括：红外相机、图像处理模块；所述红外相机面向所述飞机关键迎风面，所述红外相机用于拍摄所述飞机关键迎风面；所述图像处理模块与所述红外相机相通讯连接，所述图像处理模块用于接收来自所述红外相机的关于所述飞机关键迎风面的拍摄图像并且根据所述拍摄图像分析得到所述飞机关键迎风面的结冰工况及结冰区域。

4、作为一种用于飞机关键迎风面的激光除冰装置的优选方案，所述激光除冰器包括：激光发生单元、准直扩束单元、光束控制单元；所述激光发生单元用于产生激光光束；所述准直扩束单元用于对所述激光发生单元产生的激光光束进行准直和/或扩束，形成所述除冰激光；所述光束控制单元用于根据所述飞机关键迎风面的结冰工况及结冰区域确定所述除冰激光在所述飞机关键迎风面的光斑的移动速度和/或移动路径。所述激光发生单元进一步用于根据所述飞机关键迎风面的结冰工况及结冰区域确定所述除冰激光在所述飞机关键迎风面的光斑的功率；或，所述准直扩束单元进一步用于根据所述飞机关键迎风面的结冰工况及结冰区域确定所述除冰激光在所述飞机关键迎风面的光斑的直径。所述激光发生单元的工作模式包括：连续激光、脉冲激光。

5、作为一种用于飞机关键迎风面的激光除冰装置的优选方案，所述飞机关键迎风面包括：机翼、水平尾翼、垂直尾翼、发动机进气道。

6、本发明还提供一种用于飞机关键迎风面的激光除冰方法，包括：

7、步骤s1，提供所述的激光除冰装置；

8、步骤s2，确定所述飞机关键迎风面的结冰工况及结冰区域；

9、步骤s3，根据所述飞机关键迎风面的结冰工况及结冰区域，确定所述激光除冰器的工作参数，所述工作参数包括：所述除冰激光在所述飞机关键迎风面的光斑的功率、直径、移动速度、移动路径；以及，

10、步骤s4，所述激光除冰装置出射除冰激光并且利用所述除冰激光对所述飞机关键迎风面的结冰区域进行扫描作业，以达到除冰目的。

11、作为一种用于飞机关键迎风面的激光除冰方法的优选方案，所述飞机关键迎风面的结冰工况及结冰区域、所述激光除冰器3的工作参数均是实时更新的。

12、作为一种用于飞机关键迎风面的激光除冰方法的优选方案，步骤s4中，所述激光发生单元的工作模式为连续激光，所述连续激光配置成能够使所述飞机关键迎风面的结冰区域的结冰完全融化。

13、作为一种用于飞机关键迎风面的激光除冰方法的优选方案，步骤s4中，所述激光发生单元的工作模式为脉冲激光，所述脉冲激光配置成能够使所述飞机关键迎风面的结冰区域的结冰产生裂纹甚至破碎，在飞机自身振动和/或急速气流的作用下脱离飞机表面。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：结构简单，能耗低，安装位置灵活，维护维修难度小。飞机关键迎风面在结冰工况发生初期，即能够及时发现并且启动除冰，实现及时、精准除冰，有效降低飞机结冰对飞行安全造成的威胁。

技术特征：

1.一种用于飞机关键迎风面的激光除冰装置，其特征在于，包括：探冰器、激光除冰器，所述探冰器用于确定所述飞机关键迎风面的结冰工况及结冰区域，所述激光除冰器用于出射除冰激光并且利用所述除冰激光对所述飞机关键迎风面的结冰区域进行扫描作业，以达到除冰目的。

2.根据权利要求1所述的一种用于飞机关键迎风面的激光除冰装置，其特征在于，所述探冰器包括：红外相机、图像处理模块；所述红外相机面向所述飞机关键迎风面，所述红外相机用于拍摄所述飞机关键迎风面；所述图像处理模块与所述红外相机相通讯连接，所述图像处理模块用于接收来自所述红外相机的关于所述飞机关键迎风面的拍摄图像并且根据所述拍摄图像分析得到所述飞机关键迎风面的结冰工况及结冰区域。

3.根据权利要求1所述的一种用于飞机关键迎风面的激光除冰装置，其特征在于，所述激光除冰器包括：激光发生单元、准直扩束单元、光束控制单元；所述激光发生单元用于产生激光光束；所述准直扩束单元用于对所述激光发生单元产生的激光光束进行准直和/或扩束，形成所述除冰激光；所述光束控制单元用于根据所述飞机关键迎风面的结冰工况及结冰区域确定所述除冰激光在所述飞机关键迎风面的光斑的移动速度和/或移动路径。

4.根据权利要求3所述的一种用于飞机关键迎风面的激光除冰装置，其特征在于，所述激光发生单元进一步用于根据所述飞机关键迎风面的结冰工况及结冰区域确定所述除冰激光在所述飞机关键迎风面的光斑的功率；或，所述准直扩束单元进一步用于根据所述飞机关键迎风面的结冰工况及结冰区域确定所述除冰激光在所述飞机关键迎风面的光斑的直径。

5.根据权利要求3所述的一种用于飞机关键迎风面的激光除冰装置，其特征在于，所述激光发生单元的工作模式包括：连续激光、脉冲激光。

6.根据权利要求1所述的一种用于飞机关键迎风面的激光除冰装置，其特征在于，所述飞机关键迎风面包括：机翼、水平尾翼、垂直尾翼、发动机进气道。

7.一种用于飞机关键迎风面的激光除冰方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的一种用于飞机关键迎风面的激光除冰方法，其特征在于，所述飞机关键迎风面的结冰工况及结冰区域、所述激光除冰器3的工作参数均是实时更新的。

9.根据权利要求7或8所述的一种用于飞机关键迎风面的激光除冰方法，其特征在于，步骤s4中，所述激光发生单元的工作模式为连续激光，所述连续激光配置成能够使所述飞机关键迎风面的结冰区域的结冰完全融化。

10.根据权利要求7或8所述的一种用于飞机关键迎风面的激光除冰方法，其特征在于，步骤s4中，所述激光发生单元的工作模式为脉冲激光，所述脉冲激光配置成能够使所述飞机关键迎风面的结冰区域的结冰产生裂纹甚至破碎，在飞机自身振动和/或急速气流的作用下脱离飞机表面。

技术总结
本发明公开一种用于飞机关键迎风面的激光除冰装置及方法。所述装置包括：探冰器、激光除冰器。所述探冰器用于确定所述飞机关键迎风面的结冰工况及结冰区域。所述激光除冰器用于出射除冰激光并且利用所述除冰激光对所述飞机关键迎风面的结冰区域进行扫描作业。本发明的有益效果在于：飞机关键迎风面在结冰工况发生初期，即能够及时发现并且启动除冰，实现及时、精准除冰，有效降低飞机结冰对飞行安全造成的威胁。

技术研发人员：徐一翔,漆磊,徐博林,延阳
受保护的技术使用者：上海航空电器有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10