[发明专利]结冰探测系统及具有该结冰系统的飞行器

说明书

一种用于飞行器的结冰探测系统，该系统包括：至少一个机身温度传感器；结冰探测器，结冰探测器包括结冰探头，在结冰探头上安装有探测器温度传感器和制冷元件；以及控制器，该控制器与机身温度传感器和第一结冰探测器相联通。控制器根据接收到的机身温度和探测器温度来控制制冷元件的动作。通过该结冰探测系统，既能保证结冰探头首先结冰，又能防止结冰探头过度灵敏。还公开了一种包括该结冰探测系统的飞行器。

技术领域

本发明涉及一种结冰探测系统，该结冰探测系统特别地用于飞行器。本发明还涉及具有该结冰探测系统的飞行器。

背景技术

结冰探测器是保障飞行器的飞行安全的一项重要措施。在飞行器飞行时，由于气流的作用，在飞行器的一些部位处会发生结冰现象，例如在飞行器的机翼、尾翼、发动机进气罩等部位处。严重的结冰会危及飞行器的飞行安全。为此，在飞行器上需要安装结冰探测器。当探测器探测到飞行器发生或即将发生结冰情况时，探测器会发出结冰信号，提醒飞行员开启飞行器上的防冰系统，以防止结冰，或者去除已经形成的冰。

目前，随着飞行器整体设计的发展，对结冰探测器的设计也提出了越来越高的要求。例如，飞行器的机翼设计不断改进，开发出了超临界机翼、层流机翼等，这些导致机翼前缘越来越纤薄，造成气流在机翼的上下表面上加速，形成负压区，且机翼的局部温度降低，从而更容易结冰。此外，随着飞行器的发动机功率不断提高，其进气道唇口处的气流加速也越来越剧烈，其结果是，即使在环境温度为10℃的条件下也存在结冰的风险。

另一方面，对结冰探测器来说，为了提高飞行安全，需要将结冰探测器设计为先于飞机表面结冰。但是，与期望的相反，有时会发生结冰探测器还未结冰或结冰量还未达到触发警报的阈值，而飞机表面已经开发生结冰的情况，在环境温度接近或略低于0℃的情况下尤其如此。

为此，在现有的结冰体探测器中，通常采用对探头局部降温的手段来使探头结冰提前。讲题探头温度的方法主要包括探头外形设计以及设置主动制冷装置。例如，在美国专利US7,104,502中披露了通过改进结冰探测器的支撑部的几何形状，以使气流加速并增加紊流的程度，从而降低探测器的表面温度。不过，对探测器几何形状的设计受到飞行条件的制约。比如，在飞行速度较低的情况下，气流加速和紊流程度的提高有限，从而对结冰探测器的局部降温效果一般，而在高速飞行的情况下，降温效果会过于显著，反而会造成虚假报警的问题。

在美国专利US4,570,881中公开了在结冰探测器上加装制冷元件的方案，从而实现对结冰探测器的主动制冷。不过，该美国专利中也没有涉及对制冷幅度的控制，因而仍有可能降温不足而起不到报警作用，或者降温过甚而造成虚假报警。

因此，需要一种既能保证结冰探头首先结冰，又能防止结冰探头过度灵敏的结冰探测系统。

发明内容

本发明是为解决以上所提到的现有技术中问题而作出的。进一步地，本发明的目的是提供一种改进的结冰探测系统，该结冰探测系统能够对结冰探头进行受控的主动制冷，从而在确保结冰探头首先结冰的同时，避免结冰探头过于灵敏而发生虚假报警。

本发明的上述目的通过一种用于飞行器的结冰探测系统来实现，该系统包括：至少一个机身温度传感器，该机身温度传感器安装在飞行器的机身上，传感飞行器的机身温度；第一结冰探测器，该第一结冰探测器包括结冰探头，在结冰探头上安装有探测器温度传感器和制冷元件；以及控制器，控制器与机身温度传感器和第一结冰探测器相联通，接收由机身温度传感器测量到的机身温度、由探测器温度传感器测量到的探测器温度以及由第一结冰探测器发出的第一结冰信号；其中，控制器被构造成，当机身温度传感器和探测器温度传感器所测量到的温度满足以下关系时，该控制器启动制冷元件：

T₁<0℃，且T₂>T₁-T₀；