[发明专利]一种结冰探测器

说明书

本发明涉及一种结冰探测器，其具有多个探测单元、保护单元和处理器。其中，多个探测单元，多个所述探测单元至少部分地包绕所述前缘缝翼的前缘表面并排布置，且各个探测单元均能检测所在位置的结冰厚度。飞机在任何迎角条件下均能检测到过冷大水滴。此外，根据本发明，探测单元被布置在前缘缝翼上，因此能检测对飞行造成最直接影响的位置处的结冰情况。

技术领域

本发明涉及飞机探测设备，其尤其涉及一种结冰探测器，其尤其适用于检测空中是否存在过冷大水滴结冰条件。

背景技术

随着航运交通量的日益扩大、飞机放飞气象条件限制的放宽和全球气候条件的变化，出现了更为复杂和奇特的新的飞机结冰现象，即超出了几十年来常规的结冰包线定义之外的结冰现象，如过冷大水滴(Super-cooled Large Droplet，SLD)结冰。

SLD是指粒径范围超过50μm的过冷大水滴，而常规的过冷水滴粒径范围为15～50μm。SLD结冰的原因和过程比较复杂，水滴常在机翼上表面或下表面流动形成水迹和后流结冰，呈现出一条条的“冰脊”。

过冷大水滴会导致飞机气动表面(机翼前缘、短舱前缘等)结冰，造成飞机操稳品质降级、飞行性能损失和飞行安全裕度下降。

结冰探测可以在早期探测到飞机进入结冰条件，发出结冰告警信息，提示飞行员及时采取相应动作，是保障飞行安全的一项改进措施。

文献“飞机过冷大水滴结冰探测器设计及试验”公开了一种菱形构造的结冰探测器。如图1所示，一主要由前梭1、凹槽3和后梭2连接而组成的铝合金柱体，呈现出前后尖而中间凹陷的结构特点。该探测器外伸式安装于机翼上，探测器前梭1左右侧壁各布装一个光纤结冰传感器4(称为“前传感器”)，用以探测常规的结冰；后梭2左右侧壁又各布装一个光纤结冰传感器5(称为“后传感器”)，用以探测过冷大水滴结冰。其中，凹槽3作磨砂处理以增大过冷大水滴流过时的摩擦阻力，从而提高探测器对过冷大水滴的冻结系数。遭遇来流时，过冷水滴会沿探测器的侧壁流动，并在后梭侧壁上冻结成冰。后传感器检测到结冰时，发出结冰信号。

如图2所示，文献EP3263459提供了一种探测过冷大水滴结冰条件的结冰探测系统方法，其利用传感器7监测的图像监测风挡表面的结冰情况来判断是否存在过冷大水滴结冰条件。该发明能够自动探测结冰条件，装置的设置位置为风挡，并不适用于检测飞机机翼上的结冰情况。

如图3所示，文献CN205256681公开了一种在机翼的不同区域布置不同的结冰探测器8、9以此分别不同的结冰情况，其中结冰探测器8用于探测小直径过冷水滴，结冰探测器9用于探测过冷大水滴。根据该文献，当飞机处于不同飞行攻角下，飞机周围流场会随时发生改变，过冷大水滴可能仅会撞击在用于检测小直径过冷水滴的结冰探测区的检测区域上，此时结冰探测器8并不能有效检测到该状况下的过冷大水滴。

发明内容

针对根据现有技术的结冰探测器的上述现状，本发明的目的提供一种结冰探测器，该结冰探测器在任意飞行工况均能探测到过冷大水滴。

该目的通过根据本发明以下形式的一种结冰探测器来实现。该结冰探测器，其布置于飞机机翼的前缘缝翼上。该结冰探测器包括探测单元、保护单元以及处理器。其中，探测单元设有多个，且多个所述探测单元至少部分地包绕所述前缘缝翼的前缘表面并排布置，每个所述探测单元被配置为能够检测所在位置的结冰厚度H；

保护单元，所述保护单元包绕所述探测单元，且被配置为能够防止所述前缘缝翼表面上的液体流动至所述探测单元；

处理器，所述处理器与每个所述探测单元连接，且存储多个所述探测单元所在位置的结冰厚度极限H_lim；