一種新型的直升機旋翼熱氣膨脹膜及電熱聯(lián)合防/除冰裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型的直升機旋翼熱氣膨脹膜及電熱聯(lián)合防/除冰裝置，屬于旋翼防冰和除冰技術(shù)領(lǐng)域。主要部件包括：旋翼蒙皮、電熱防/除冰系統(tǒng)、熱氣膨脹膜防/除冰系統(tǒng)及用于檢測旋翼結(jié)冰厚度的結(jié)冰傳感器；熱氣膨脹膜防/除冰系統(tǒng)包括熱氣膨脹膜、止回閥、空氣壓縮機、抽真空泵、壓力計、熱氣輸送管道及用于檢測旋翼結(jié)冰厚度的結(jié)冰傳感器；電熱防/除冰系統(tǒng)包括電熱絲加熱墊、絕緣隔熱層、絕緣傳熱層、用以調(diào)節(jié)加熱強度的調(diào)壓開關(guān)、用于控制不同串聯(lián)加熱墊的多路控制器及結(jié)冰傳感器；本發(fā)明能實時有效的對直升機旋翼進行探測并進行防、除冰工作，能夠滿足在多種不同惡劣氣象環(huán)境下及在不同結(jié)冰狀態(tài)下的防、除冰要求。
【專利說明】
一種新型的直升機旋翼熱氣膨脹膜及電熱聯(lián)合防/除冰裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種新型的直升機旋翼熱氣膨脹膜及電熱聯(lián)合防/除冰裝置，屬于旋翼防冰和除冰技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]直升機旋翼在高空遇含有過冷水滴的云層時會在旋翼迎風表面出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，結(jié)冰嚴重時甚至會導致直升機發(fā)生飛行事故?，F(xiàn)有的固定翼防/除冰技術(shù)已較為成熟，但針對直升機旋翼高速旋轉(zhuǎn)、周期性揮舞、旋翼周圍流場復雜、旋翼內(nèi)部空間狹小等特點，相關(guān)成熟的防/除冰技術(shù)較少。因此，研究新型快速、高效、節(jié)能的直升機旋翼防冰和除冰技術(shù)具有重要意義。
[0003]熱氣膨脹膜是在膨脹膜的基礎(chǔ)上，通過充入發(fā)動機高溫高壓熱氣瞬間膨脹，達到防/除冰的效果。熱氣膨脹膜不但可以通過自身的瞬間迅速膨脹擊落表面結(jié)冰，還可以將填充的高溫高壓熱氣所攜帶的熱量通過熱傳導和輻射的方式傳遞給表面積冰，使附著在膨脹膜堅固的積冰在兩者結(jié)合面處融化，并迅速脫落。
[0004]電熱防/除冰技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于固定翼及旋翼飛行器，但現(xiàn)有電熱防/除冰系統(tǒng)中大多需要飛行員控制電熱防/除冰系統(tǒng)，自動化程度低，且電熱防/除冰系統(tǒng)中由于電加熱墊內(nèi)電熱絲布置原因，加熱效果分布不均，在結(jié)冰條件下對防冰和除冰效果均不佳。因此，需要對電熱防/除冰控制系統(tǒng)及加熱墊進行改進，使達到良好的防冰和除冰的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明專利主要針對現(xiàn)有旋翼及固定翼飛機防/除冰技術(shù)的不足，利用膨脹膜結(jié)合發(fā)動機熱氣建立熱膨脹膜防/除冰系統(tǒng)，并聯(lián)合電熱防/除冰系統(tǒng)，提出一種新型的直升機旋翼熱氣膨脹膜及電熱聯(lián)合防/除冰裝置。本發(fā)明專利能夠人工或自動控制防/除冰裝置的開啟，能實時有效的對直升機旋翼進行探測并進行防/除冰工作，具有時間短，耗能低、除冰徹底等特點，能夠滿足在多種不同惡劣氣象環(huán)境下及在不同結(jié)冰狀態(tài)下的防、除冰要求。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:提供一種新型的直升機旋翼熱氣膨脹膜及電熱聯(lián)合防/除冰裝置，包括旋翼結(jié)冰防護范圍相對應(yīng)的旋翼蒙皮、熱氣膨脹膜防/除冰系統(tǒng)、電熱防/除冰系統(tǒng)以及用于檢測旋翼結(jié)冰厚度的結(jié)冰傳感器;其中熱氣膨脹膜防/除冰系統(tǒng)包括熱氣膨脹膜、用于發(fā)動機熱氣引氣并給熱氣膨脹膜充氣的空氣壓縮機、止回閥、用于關(guān)閉熱氣膨脹膜的抽真空栗、測量熱氣回路的壓力計、熱氣輸送管道及用于檢測旋翼結(jié)冰厚度的結(jié)冰傳感器;充氣回路中止回閥連接空氣壓縮機的出口和熱氣膨脹膜;抽真空回路中止回閥連接抽真空栗的入口和熱氣膨脹膜;回路中通過設(shè)置在止回閥和熱氣膨脹膜之間的壓力計控制氣壓回路內(nèi)壓強；電熱防/除冰系統(tǒng)包括電熱絲加熱墊、絕緣隔熱層、絕緣傳熱層、用以調(diào)節(jié)加熱強度的調(diào)壓開關(guān)、用于控制不同串聯(lián)加熱墊的控制多路控制器及用于檢測旋翼結(jié)冰厚度的結(jié)冰傳感器;絕緣隔熱層與旋翼蒙皮粘接，電熱絲加熱墊分布在絕緣隔熱層上，絕緣傳熱層與電熱絲加熱墊鑲嵌在同一層上，并和表面包鐵粘接。
[0007]所述熱氣膨脹膜防/除冰系統(tǒng)安裝在硬質(zhì)基體上，硬質(zhì)基體與蒙皮相粘接，弦向位置:從前緣至上表面1.3%弦長，下表面2.4%弦長，展向位置:起于25%弦長剖面，止于95%弦長剖面。
[0008]所述電熱防/除冰系統(tǒng)安裝在旋翼蒙皮外表面，弦向位置:上表面起于1.3%弦長，止于10%弦長，下表面起于2.4%弦長，止于14%弦長，展向位置與熱氣膨脹膜防/除冰系統(tǒng)相同。
[0009]所述的結(jié)冰傳感器分布在熱氣膨脹膜安裝區(qū)域內(nèi)，沿槳葉長度方向均勻排布。
[0010]所述電加熱墊采用蜂窩狀并聯(lián)結(jié)構(gòu)布置，電加熱墊控制電路中通過結(jié)冰傳感器自動控制電路通斷，并自動調(diào)節(jié)加熱墊供電電壓，調(diào)節(jié)加熱功率。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
[0012]1.本發(fā)明采用膨脹膜瞬時迅速膨脹擊落旋翼積冰，并引用發(fā)動機高溫高壓廢氣的能量，作為膨脹膜的填充氣體使熱膨脹膜防/除冰系統(tǒng)正常工作，有效地減少直升機防/除冰系統(tǒng)的能耗；
[0013]2.本發(fā)明采用熱膨脹膜和電熱聯(lián)合系統(tǒng)進行防/除冰，與單一防/除冰系統(tǒng)相比，防/除冰效率大幅提尚;
[0014]3.本發(fā)明采用新型的電熱防/除冰控制電路系統(tǒng)，并改進電加熱墊內(nèi)電熱絲的布置結(jié)構(gòu)，有利于提高電加熱的均勻性；
[0015]4.本發(fā)明熱氣膨脹膜防/除冰系統(tǒng)和電加熱防/除冰系統(tǒng)布置位置有利于對結(jié)冰進行實時監(jiān)測并迅速、高效的進行防冰和除冰工作；
[0016]5.本發(fā)明用于直升機旋翼的防/除冰，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，重量輕，不改變旋翼的氣動外形，亦不會額外增加直升機過多的重量。
【附圖說明】
[0017]圖1是熱氣膨脹膜防/除冰系統(tǒng)的位置示意圖。
[0018]圖2是熱氣膨脹膜防/除冰系統(tǒng)控制回路圖。
[0019]圖3是熱氣膨脹膜防/除冰系統(tǒng)工作前、后結(jié)構(gòu)示意圖，其中:(a)是未工作狀態(tài)下；(b)是工作狀態(tài)下。
[0020]圖4是電熱防/除冰系統(tǒng)的位置示意圖。
[0021 ]圖5是電熱防/除冰系統(tǒng)控制電路圖。
[0022 ]圖6是電熱防/除冰系統(tǒng)中單個加熱墊示意圖。
[0023]圖中:
[0024]1.槳葉；2.槳葉蒙皮；3.絕緣隔熱層;4.電熱絲加熱墊；5.絕緣傳熱層；6.硬質(zhì)基體;7.熱氣膨脹膜;8.結(jié)冰傳感器;9.表面包鐵;10.熱氣膨脹膜通道;11.調(diào)壓開關(guān);12.多路控制器；13.熱氣管路通道；14.空氣過濾器；15.抽真空栗；16.止回閥；17.壓力計；18.空氣壓縮機。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步說明。
[0026]如圖1、圖2所示，將熱氣膨脹膜防/除冰系統(tǒng)的控制回路安裝在直升機發(fā)動機上方，利于對發(fā)動機高溫高壓尾氣進行收集利用。熱氣膨脹膜防/除冰系統(tǒng)開啟工作時:將發(fā)動機高溫高壓尾氣通過空氣過濾器14過濾，空氣壓縮機18加壓，經(jīng)由旋翼轉(zhuǎn)軸內(nèi)部設(shè)置的熱氣管路通道13，將高溫高壓熱氣輸送到安裝在旋翼I表面的熱氣膨脹膜7內(nèi)；熱氣膨脹膜防/除冰系統(tǒng)停止工作時:開啟抽真空栗15，將熱氣膨脹膜7中的熱氣排出；在兩回路中止回閥16保證整個氣壓系統(tǒng)密閉，并通過壓力計17控制回路壓強。
[0027]如圖3、圖4所示，當熱氣膨脹膜防/除冰系統(tǒng)工作時，熱氣充滿熱氣膨脹膜通道10，熱氣膨脹膜7迅速膨脹，擊落表面積冰;同時電熱防/除冰系統(tǒng)工作，消除其他防護區(qū)域的積冰及積冰融化的溢流水，達到防冰區(qū)域內(nèi)的全面防/除冰目的。所述熱氣膨脹膜防/除冰系統(tǒng)安裝在硬質(zhì)基體6上，硬質(zhì)基體6與蒙皮2相粘接，弦向位置:從前緣上表面1.3%弦長，下表面2.4%弦長，展向位置:起于25%弦長剖面，止于95%弦長剖面。所述電熱防/除冰系統(tǒng)安裝在槳葉蒙皮2外表面，弦向位置:上表面起于1.3%弦長，止于10%弦長，下表面起于2.4%弦長，止于14%弦長，展向位置與熱氣膨脹膜防/除冰系統(tǒng)相同。所述的結(jié)冰傳感器8分布在熱氣膨脹膜安裝區(qū)域內(nèi)，沿槳葉I長度方向均勻排布。
[0028]如圖5、圖6所示，所述電加熱墊4采用蜂窩狀并聯(lián)結(jié)構(gòu)布置，電加熱墊控制電路中通過結(jié)冰傳感器8自動控制電路通斷，并自動調(diào)節(jié)加熱墊供電電壓，調(diào)節(jié)加熱功率。
【主權(quán)項】
1.一種新型的直升機旋翼熱氣膨脹膜及電熱聯(lián)合防/除冰裝置，其特征在于，包括旋翼結(jié)冰防護范圍相對應(yīng)的旋翼蒙皮、熱氣膨脹膜防/除冰系統(tǒng)、電熱防/除冰系統(tǒng)以及用于檢測旋翼結(jié)冰厚度的結(jié)冰傳感器;其中: 所述熱氣膨脹膜防/除冰系統(tǒng)包括熱氣膨脹膜、用于發(fā)動機熱氣引氣并給熱氣膨脹膜充氣的空氣壓縮機、止回閥、用于關(guān)閉熱氣膨脹膜的抽真空栗、測量熱氣回路的壓力計、熱氣輸送管道及用于檢測旋翼結(jié)冰厚度的結(jié)冰傳感器;充氣回路中止回閥連接空氣壓縮機的出口和熱氣膨脹膜;抽真空回路中止回閥連接抽真空栗的入口和熱氣膨脹膜；回路中通過設(shè)置在止回閥和熱氣膨脹膜之間的壓力計控制氣壓回路內(nèi)壓強； 所述電熱防/除冰系統(tǒng)包括電熱絲加熱墊、絕緣隔熱層、絕緣傳熱層、用以調(diào)節(jié)加熱強度的調(diào)壓開關(guān)、用于控制不同串聯(lián)加熱墊的控制多路控制器及用于檢測旋翼結(jié)冰厚度的結(jié)冰傳感器;絕緣隔熱層與旋翼蒙皮粘接，電熱絲加熱墊分布在絕緣隔熱層上，絕緣傳熱層與電熱絲加熱墊鑲嵌在同一層上，并和表面包鐵粘接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型的直升機旋翼熱氣膨脹膜及電熱聯(lián)合防/除冰裝置，其特征在于:所述熱氣膨脹膜防/除冰系統(tǒng)安裝在硬質(zhì)基體上，硬質(zhì)基體與蒙皮相粘接，弦向位置:從前緣至上表面1.3%弦長，下表面2.4%弦長，展向位置:起于25%弦長剖面，止于95%弦長剖面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型的直升機旋翼熱氣膨脹膜及電熱聯(lián)合防/除冰裝置，其特征在于:所述電熱防/除冰系統(tǒng)安裝在槳葉蒙皮外表面，弦向位置:上表面起于1.3%弦長，止于10%弦長，下表面起于2.4%弦長，止于14%弦長，展向位置與熱氣膨脹膜防/除冰系統(tǒng)相同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型的直升機旋翼熱氣膨脹膜及電熱聯(lián)合防/除冰裝置，其特征在于:所述的結(jié)冰傳感器分布在熱氣膨脹膜安裝區(qū)域內(nèi)，沿槳葉長度方向均勻排布。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型的直升機旋翼熱氣膨脹膜及電熱聯(lián)合防/除冰裝置，其特征在于:所述電加熱墊采用蜂窩狀并聯(lián)結(jié)構(gòu)布置，電加熱墊控制電路中通過結(jié)冰傳感器自動控制電路通斷，并自動調(diào)節(jié)加熱墊供電電壓，調(diào)節(jié)加熱功率。
【文檔編號】B64D15/12GK105966626SQ201610342349
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】陳龍, 張以都, 吳瓊
【申請人】北京航空航天大學