[发明专利]一种基于相变储能的防除冰装置及飞行器

说明书

本发明提供一种基于相变储能的防除冰装置及飞行器，涉及防除冰技术领域，包括光热组件、壳体和相变层，壳体内部的腔体填充相变层，相变层内埋设有加热组件；加热组件包括电热丝和连接电热丝的压电元件，压电元件贴合腔体内壁，压电元件用于接受相变层和壳体的作用力以产生电能供给至电热丝；针对现有防除冰技术污染环境、高能耗、装置系统复杂等不足，利用相变储能材料在低温时进行自主放热的结构，在正常运行时积蓄能量，在低温时释放热量以提高飞行器表面温度实现防结冰、融冰，同时结合电加热组件和光热转换组件使能量利用效率最大化，从而实现简单、环保、高效防除冰。

技术领域

本发明涉及防除冰技术领域，具体涉及一种基于相变储能的防除冰装置及飞行器。

背景技术

飞机等飞行器飞行的过程中，由于水汽凝华或者受到过冷水滴的撞击，其迎风表面常常出现积冰的现象。飞行器积冰破坏了飞行器表面的光滑流场，增加了飞行阻力，降低了飞行控制的可靠性及飞行器升力，严重影响飞行安全。在飞行器所有暴露的正表面，如机翼、挡风、尾翼、天线罩等都有可能出现严重的积冰现象。因此，如何有效去除飞行器表面积冰已成为亟待解决的问题之一。

现已研究和开发了一些有效的防除冰技术，如液体防除冰技术、电热防除冰技术、气热防除冰技术等。然而上述技术仍存在诸多缺陷，如：液体防除冰技术有效作用时间短、防冰液用量大且对环境有污染；电热和气热防除冰技术消耗能量大，系统装置复杂且易二次结冰。因此，难以满足在少污染、低能耗的前提下解决飞行器表面积冰问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于相变储能的防除冰装置及飞行器，利用相变储能材料在低温时进行自主放热的结构，在正常运行时积蓄能量，在低温时释放热量以提高飞行器表面温度实现防结冰、融冰，同时结合电加热组件和光热转换组件使能量利用效率最大化，从而实现简单、环保、高效防除冰。

本发明的第一目的是提供一种基于相变储能的防除冰装置，采用以下方案：

包括光热组件、壳体和相变层，壳体内部的腔体填充相变层，相变层内埋设有加热组件；加热组件包括电热丝和连接电热丝的压电元件，压电元件贴合腔体内壁，压电元件用于接受相变层和壳体的作用力以产生电能供给至电热丝。

进一步地，所述壳体内部设有两端开口的通道，通道两端分别封堵有端盖，以使壳体内形成腔体。

进一步地，沿通道轴线方向上，壳体呈弯曲结构，端盖与壳体之间通过密封件和连接件安装。

进一步地，所述光热组件包括依次叠加的发光层、吸光层和光热转换层，光热转换层贴合于壳体外表面，通过壳体与相变层进行热交换。

进一步地，所述相变层包裹于电热丝外，相变层的相变温度高于冰点温度。

进一步地，所述相变层采用微胶囊相变材料，微胶囊相变材料包括囊壁和囊芯，囊芯为相变储能材料，且囊芯封存于囊壁内。

进一步地，所述电热丝中部弯曲形成U型结构，电热丝对应U型结构的开口一端电联一个压电元件，另一端沿腔体延伸并固定于另一个压电元件。

进一步地，所述腔体两端分别设有压电元件，电热丝分为两组，每组电热丝依次间隔布置且电联同一压电元件，两个压电元件对应的电热丝依次交替布置。

本发明的第二目的是提供一种飞行器，包括如上所述的基于相变储能的防除冰装置。

进一步地，所述基于相变储能的防除冰装置安装于飞行器的蒙皮，壳体贴附于蒙皮骨架，并通过支撑架连接飞行器。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：