[发明专利]结冰信号探测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测飞机、输电线、建筑等物体表面结冰厚度的传感器,通过结冰传感器可以将结冰信号转换为可以直接检测的电学信号。特别涉及一种低速飞行器上使用的结冰探测器，尤其特别是直升机上使用的结冰探测器。

背景技术

当飞行器飞行时，往往不可避免会遭遇结冰气象条件，从而使风挡玻璃、机尾翼前缘、螺旋桨、发动机进气道、空速管等关键部位结冰。在飞机防冰除冰技术方面，直升机旋翼防冰除冰是一个很独特的领域。直升机在结冰气象条件下飞行时，大气中的过冷水滴会迅速聚集在高速旋转的旋翼桨叶前缘并凝结成冰，旋翼桨叶结冰会带来一些严重影响，比如：改变旋翼桨叶的气动外形，从而降低直升机的飞行性能，严重时导致直升机失控失速，甚至坠毁。改变旋翼桨叶的质量分布，影响旋翼的动力学特性，导致旋翼振动增大，从而使直升机失去控制。有些冰块会从高速旋转的旋翼桨叶上脱落，损坏直升机上的其它部件，影响直升机的飞行安全。因此，结冰对直升机的性能以及效率的影响是很严重的。对于固定翼飞机，结冰不仅可造成飞行器气动性能恶化，阻力增大、升力减小，操纵舵面活动卡滞，导致失速失控，而且会使发动机功率下降、风挡视界不清、有关仪表读数不准。因此，结冰直接影响到飞行器的飞行安全。目前绝大多数民航飞机采用的是结冰探测器探测到结冰条件后接通防冰系统的探测方式。结冰探测器通常分为直观式和自动式两大类。直观式结冰探测器一般安装在机头前方、风挡玻璃附近等较为容易观察的区域。当发现结冰后飞行员人工接通除冰系统进行除冰。结冰探测器是探测到结冰的厚度达到探测器的最小灵敏度时，即能向飞行员发出结冰信号，又可以自动接通防冰系统进行除冰。常用的结冰探测器有震荡式、压差式、放射性同位素和光学结冰探测器等。震荡式结冰探测器原理核心部件是超声波轴向震荡探头。震荡探头在结冰后，振荡频率会发生变化，利用这个原理，便能感知飞机是否结冰。压差式结冰探测器又被称作冲压空气式结冰探测器，它利用测量迎面气流的动压（全压）与静压的差值，来判断飞机是否结冰。光学结冰探测器是利用光学的吸收强度变化来判断是否结冰。放射性同位素结冰探测器则是利用结冰之后从放射源抵达计数器的β粒子（电子）数量减少的原理工作的。结冰探测器对结冰探测有时间上的超前性，从而具有结冰预警功能；系统还能给出多个结冰部位的不同结冰速率(结冰强度)、绝对结冰厚度(结冰程度)等信息，使关于结冰状况的信息更为具体和全面；系统还能给出除冰效果信息等。总之，系统对飞机结冰的探测和预警更为及时、准确和可靠，大大提升飞行人员对结冰危情处置的能力，增强飞机结冰安全防护水平。结冰探测器有多种，但按照在飞机上安装的部位分类，大体上有两类：一类是结冰探测器外伸于飞机机体之外，如通常在机头某一外侧安装的结冰信号器，以及供飞行人员目视的结冰探测棒等，这称之为第一类结冰探测器。另一类是安装于那些容易结冰的部位，如机翼、尾翼前缘，发动机进气道，直升机旋翼等，这称之为第二类结冰探测器。通常会要求这类结冰信号器体积小、重量轻，且可齐平保形安装，以减小结冰信号器对所安装部位气动外形的影响。由于结冰探测器上的结冰和飞机机体上的结冰之对应关系非常复杂，难以从结冰探测器上的结冰推测飞机机体上的结冰状况，故飞机机体上那些容易结冰部位是否真的结冰以及结冰状况如何，这类结冰探测器尚无法确定。这是结冰探测器最大的缺陷。