西北工业大学孟宣市获国家专利权
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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种用于直升机旋翼防除冰与结冰探测一体化装置及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119460115B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-31发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411680421.3,技术领域涉及:B64D15/22;该发明授权一种用于直升机旋翼防除冰与结冰探测一体化装置及方法是由孟宣市;鞠恩博;惠伟伟;顾洪宇;朱东宇设计研发完成,并于2024-11-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种用于直升机旋翼防除冰与结冰探测一体化装置及方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种用于直升机旋翼防除冰与结冰探测一体化装置及方法,装置包括正弦交流等离子体激励器、高压正弦交流电源、防除冰控制器、温度传感器和压力传感器;正弦交流等离子体激励器布置在旋翼前缘的防护区域;所述正弦交流等离子体激励器包括绝缘介质层、第一裸露电极、第二裸露电极和掩埋电极。本发明提出了一种用于直升机旋翼防除冰与结冰探测一体化装置及方法,借助一套系统同时实现旋翼的防除冰、结冰探测以及流动控制,从而有效降低能耗和整体成本,提高系统效率和可靠性。
本发明授权一种用于直升机旋翼防除冰与结冰探测一体化装置及方法在权利要求书中公布了:1.一种用于直升机旋翼防除冰与结冰探测一体化装置的方法,其特征在于,用于直升机旋翼防除冰与结冰探测一体化装置包括正弦交流等离子体激励器2、高压正弦交流电源、防除冰控制器、温度传感器和压力传感器; 所述正弦交流等离子体激励器2布置在旋翼1前缘的防护区域;所述正弦交流等离子体激励器2包括绝缘介质层2-1、第一裸露电极2-2、第二裸露电极2-3和掩埋电极2-4;所述绝缘介质层2-1厚度为0.3mm,固定于所述旋翼1的表面;所述绝缘介质层2-1的下表面中心位置,固定设置宽度为10mm、厚度为0.03mm的所述掩埋电极2-4,并且,所述掩埋电极2-4嵌入到所述旋翼1的内部,所述掩埋电极2-4的上表面与所述旋翼1的表面平齐;所述绝缘介质层2-1的上表面,且位于所述掩埋电极2-4两侧边缘的投影位置,各固定设置所述第一裸露电极2-2和所述第二裸露电极2-3;所述第一裸露电极2-2和所述第二裸露电极2-3的宽度为3mm、厚度为0.03mm; 所述第一裸露电极2-2和所述第二裸露电极2-3连接到所述高压正弦交流电源的低压端;所述掩埋电极2-4连接到所述高压正弦交流电源的高压端; 所述温度传感器和所述压力传感器,均匀布置在所述旋翼1的表面,相邻两个传感器的间隔为所述旋翼1剖面弦长的10%; 所述温度传感器和所述压力传感器,连接到所述防除冰控制器的输入端;所述防除冰控制器的输出端与所述高压正弦交流电源连接; 所述的用于直升机旋翼防除冰与结冰探测一体化装置的方法,包括以下步骤: 步骤S1,确定绝缘介质层2-1、第一裸露电极2-2、第二裸露电极2-3和掩埋电极2-4的结构参数,包括:绝缘介质层2-1厚度、掩埋电极2-4的宽度和厚度、第一裸露电极2-2和第二裸露电极2-3的宽度和厚度; 步骤S2,在直升机飞行过程中,温度传感器和压力传感器实时检测安装位置的温度和压力,并实时将检测到的温度和压力传输给防除冰控制器; 步骤S3,防除冰控制器根据实时检测到的温度和压力,对高压正弦交流电源的电源参数进行调节控制,综合利用正弦交流等离子体激励器2产生的电离热效应和气动效应,能够对旋翼1前缘的防护区域进行防除冰操作;同时,当处于前飞状态的直升机出现动态失速现象时,利用正弦交流等离子体激励器2产生的气动效应,改善动态失速现象; 所述防除冰控制器根据实时检测到的温度和压力,对高压正弦交流电源的电源参数进行调节控制,综合利用正弦交流等离子体激励器2产生的电离热效应和气动效应,能够对旋翼1前缘的防护区域进行防除冰操作,具体为: 步骤S3.1,在时刻t,温度传感器通过电阻变化感知温度变化,实时检测到温度Tt,并采用电压信号的形式传输给防除冰控制器;压力传感器通过电容变化感知压力变化,实时检测到压力Pt,并采用电压信号的形式传输给防除冰控制器; 步骤S3.2,防除冰控制器采用公式1和公式2,分别得到时刻t温度信号的频谱FFTVTt和压力信号的频谱FFTVPt: 其中: fT为温度传感器采集频率; fP为压力传感器采集频率; VTt表示温度传感器在时刻t的电压,通过公式3计算; VPt表示压力传感器在时刻t的电压,通过公式4计算; VTt=αTt+VT03 VPt=βPt+VP04 其中: α和β,分别为温度传感器和压力传感器的灵敏度系数; VT0和VP0,分别为温度传感器和压力传感器的偏置电压; 步骤S3.3,防除冰控制器将时刻t温度信号的频谱FFTVTt和压力信号的频谱FFTVPt,与数据库中预存储的频谱和各种防结冰现象参数的映射表进行比较,从而得到当前旋翼防护区域是否发生存在过冷水滴撞击的现象,以及是否产生结冰现象,如果产生结冰现象,获得具体的结冰参数,包括:积冰类型和积冰厚度; 如果检测到当前旋翼防护区域发生存在过冷水滴撞击的现象,则执行步骤S3.4; 如果检测到当前旋翼防护区域产生结冰现象,则执行步骤S3.5; 步骤S3.4,防除冰控制器启动防结冰模式: 具体的,当探测结果显示来流中存在过冷水滴撞击现象时,表明存在结冰风险,此时防除冰控制器调整高压正弦交流电源的参数,使其按照防结冰模式运行;通过正弦交流等离子体激励器2产生的电离热效应和气动效应,防止过冷水滴在撞击后形成积冰,从而实现旋翼1表面的防结冰效果; 步骤S3.5,防除冰控制器启动除冰模式: 如果旋翼1表面已经存在积冰,此时防除冰控制器调整高压正弦交流电源的参数,使其按照除冰模式运行;通过正弦交流等离子体激励器2产生的电离热效应和气动效应,使冰层迅速融化、分裂并脱落,达到旋翼1表面的除冰效果。
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