[发明专利]用于对结构元件进行除冰的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对结构进行除冰的装置和方法。具体地，本发明涉及一种对整体聚合物（纤维强化的）的或金属的机翼或螺旋桨进行除冰的装置和方法。本发明还涉及一种计算机程序和计算机程序产品。本发明还涉及一种承载该装置的平台。

背景技术

飞行器连续暴露于不同气候条件，并且在极端情况中的最危险的事件之一是积冰。已知的是，由于在飞行器的空气动力学表面形成冰而造成的积冰会对飞行条件造成严重的干扰。

飞行器上的积冰是非常复杂的物理过程。因此，适当的冰抑制技术的选择是一项困难的任务。拟要选择的技术必须与一些限制相容，这些限制包括材料性能、疲劳、飞行中的动态变形、鸟冲撞承受能力、修理和维护限制、耐久性等，仅列举了几例。因此，拟要考虑的任何方法必须在其总背景中仔细分析以便以具有价值的技术结论结束。

现在即将到来的问题之一是对燃料消耗减少的增长的需要，这又产生了轻量化和额外的空气动力学限制尤其是层流气流的要求。这已经导致了考虑由重量轻的纤维增强环氧树脂制造机翼的智能修复机翼飞行器概念的发展。冰的去除既可以通过提供熔化热来完成又可以通过作用于表皮的仅超过积冰层的附着力的机械应力来完成。然而，已知的是热要求太多的电力，并且在材料是环氧树脂的情况下，高温是应该避免的老化因素。另一方面，机械应力应当是脉冲力以使能量消耗最小化并且在毁坏冰表面附着时完成冰裂。积累的冰然后将主要因空气的阻力而去除。因此，能够通过脉冲力的作用完成机翼表皮表面移位的致动器是非常有意义的。

美国5584450描述了用于附接至机翼的电逐出除冰系统，该电逐出除冰系统包括多个由电介质填充区域分离的电逐出元件，所有的电介质填充区域都设置在顶电介质层与底电介质层之间。连续的顶表皮层覆盖整个除冰装置。

美国5129598描述了用于对飞行器结构构件进行除冰的可附接电脉冲除冰器，该可附接电脉冲除冰器包括设置成与结构构件的外表面接近的感应线圈。线圈由允许线圈相对于结构构件运动的挠性冰积累支承构件支承。线圈和支承构件可以形成在能够附接至结构构件的前缘的整体构造中。线圈和支承构件通过短时期、高电流脉冲流过线圈而快速地远离结构构件移位。

已知的冰抑制方法通常为金属表皮材料进行考虑并且通常是感应性的或利用热的（加热）。甚至存在通过总变形（可膨胀层等）来完成除冰的方法。

一些方法的已知的缺点是一些冰抑制装置将显著的局部扰动引入了空气流。由于从空气动力学考虑的角度出发，层流（特别地在机翼表面处）是期望的功能，因此表面的任何突起是不能够接受的。

已知的除冰方法的另一个缺点是冰和机翼之间的夹层的融化，这会导致将积累的冰向后推动的滑动效应，而简单地产生的水向后流动并且有在飞行器机翼的副翼处冻结的风险。

发明内容

本发明的一个目的在于提供用于对例如飞行器的机翼或风力设备的螺旋桨叶片之类的结构元件进行除冰的改进的方法和装置。

本发明的另一目的在于提供用于对例如飞行器的机翼或风力设备的螺旋桨叶片之类的结构元件进行除冰的可靠的方法和装置。

本发明的又一目的在于提供用于对例如飞行器的机翼或风力设备的螺旋桨叶片之类的结构元件进行除冰的替代性的方法和装置。

本发明的又一目的在于提供用于改进暴露于恶劣天气条件下从而产生积冰的平台的性能的方法和装置。

本发明还有一个目的在于提供用于减少平台处的不需要的空气湍流的风险的方法和装置，其中，空气湍流导致平台的性能受损。

这些目的通过根据权利要求1的除冰装置来实现。

根据本发明的方面提供了一种用于对结构元件进行除冰的除冰装置，该除冰装置包括：电连接至电极结构的电源，所述电源设置成在适用时对所述电极结构进行充电，其中，所述电极结构设置成产生脉冲力来去除附着在所述结构元件上的冰。

所述电极结构可以包括能够相互移位的第一电极和第二电极，其中，所述第一电极和所述第二电极中的一者最靠近于所述待去除的冰。所述第一电极和所述第二电极中的另一者固定至所述结构元件。

所述电源可以设置成在适用时对所述电极结构充电至预定的状态。

所述电极结构设置成在充电至所述预定状态以及从所述预定状态放电时，产生用于去除附着在所述结构元件上的冰的脉冲力。所述电极结构的所述充电和放电以脉冲方式进行，即以例如1-5毫秒的很短的时间进行。该脉冲产生了作用在所述结构元件上以去除所述附着冰的脉冲力。