[发明专利]一种主动式飞行器防冰方法及装置

说明书

本发明公开了一种主动式飞行器防冰方法及装置，由防冰传感器、波形生成装置、功率放大装置、高压包和阵列式网格激励器构成装置；防冰传感器遇到结冰环境发出防冰信号至波形生成装置，波形生成装置输出高频率低功率的方波、正弦波等复杂波形，该波形经过功率放大装置处理成为较高功率的高频脉动电流，该脉动电流驱动高压包输出高频高压交流电，该高频高压交流电施加在阵列式网格激励器上，在阵列式网格激励器的掩埋电极上方产生等离子体射流团，该等离子体射流团通过碰撞和电离两种效应隔绝过冷水滴与基体表面接触，同时阵列式网格激励器的裸露电极电加热使撞击到其表面的过冷水滴蒸发，达到防冰目的。本发明结合等离子体射流团和电加热两种作用实现全面防冰，遇结冰环境能够迅速做出反应，具备实用价值。

技术领域

本发明属于航空航天防除冰技术领域，具体涉及一种对飞行器进行主动式防冰的方法及装置，特别是一种阵列式等离子体射流团与电加热相结合的主动式防冰方法及装置。

背景技术

飞行器在高空中穿过富含过冷水滴的云层时，对其空气动力性能有重大影响的发动机进气道前缘、叶片、进口支板以及机翼前缘等部位容易发生结冰现象，导致升力降低、阻力提高，甚至会发生空中停车等严重事故，因而对这些关键部位进行防冰就显得尤为重要。

传统的电加热和热气防冰等主动式防冰方法，其基本原理都是通过热交换来提升目标部位的温度以达到防冰目的。中国专利文献号CN104875894A记载了一种应用介质阻挡放电等离子体防结冰装置及方法。该装置的方案如图1所示，由等离子体电源1和上电极2、下电极3、绝缘层4组成，绝缘层4采用多层(4层以上)聚酰亚胺胶带叠加粘接，绝缘层4固定在飞行器机翼易结冰部位蒙皮表面凹槽内。上电极2与下电极3沿绝缘层4两侧面交错分布粘接，等离子体电源1的正极与并联排布的上电极2通过导线连接，等离子体电源1的负极与并联排布的下电极3通过导线连接。上电极和下电极均为长条形，厚度为0.035mm，上电极的宽度为1到5mm，下电极宽度为8到15mm。当空气中含有一定量的过冷水时，打开等离子体电源1，在电极的上方形成等离子体辉光区域，过冷水滴撞击到物面后破碎形成水膜，水膜在等离子体作用下被带离辉光区域，达到防结冰的目的。其安装方法如图2所示，将上电极2、下电极3与绝缘层4粘接后，固定粘接在飞行器易结冰部位蒙皮表面凹槽内，且与飞行器蒙皮5表面光滑平整，确保绝缘层4与下电极3间无空气泡。

上述方案的缺陷和不足之处在于只实现了局部防冰。该装置的防冰机理为：过冷水滴撞击到等离子体区域不能发生相变结冰并被带离该区域。其设计和安装方法决定了只能在负极上方产生等离子体，而正极上方仍然会结冰，随着正极上方的结冰厚度增大，慢慢会扩展到负极上方，无法达到整体防冰的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种主动式飞行器防冰方法及装置，结合等离子体射流团和电加热两种作用实现全面防冰，以解决上述背景技术中提出的传统的电加热和热气防冰等主动式防冰方法仅能实现局部防冰的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的技术方案之一提供一种主动式飞行器防冰方法，搭建由防冰传感器、波形生成装置、功率放大装置、高压包和阵列式网格激励器构成的等离子体射流团发生器；所述防冰传感器遇到结冰环境发出防冰信号至所述波形生成装置，所述波形生成装置输出高频率低功率的包括方波、正弦波在内的复杂波形，所述波形经过所述功率放大装置处理成为高功率的高频脉动电流，所述脉动电流驱动所述高压包输出高频高压交流电，所述高频高压交流电施加在所述阵列式网格激励器上，在所述阵列式网格激励器的掩埋电极上方产生等离子体射流团，所述等离子体射流团通过碰撞和电离两种效应隔绝过冷水滴与基体表面接触，同时所述阵列式网格激励器的裸露电极电加热使撞击到其表面的过冷水滴蒸发。

优选的，所述阵列式网格激励器的安装方法包括以下步骤：步骤一，在待防冰部位贴绝缘介质；步骤二，贴掩埋电极；步骤三，贴两层绝缘介质；步骤四，贴裸露电极；所述阵列式网格激励器的安装具体位置为飞行器上下表面极限撞击点到驻点。