СПОСОБ ОБОГРЕВА ЛОБОВОГО СТЕКЛА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2015 года по МПК B64D15/12 

Изобретение относится к авиации, в частности к средствам предотвращения обледенения и/или запотевания стекла кабины.

Известно использование трех температурных датчиков для управления температурой лобового стекла самолета (US 5496989). Два датчика размещают в резистивном нагревающем слое стекла, а третий датчик - на внутренней поверхности лобового стекла. Назначение третьего датчика в этом решении - повышение точности управления температурой. Показания всех трех температурных датчиков обрабатывают постоянно с помощью вычислителя. При вычислениях учитывают также многие параметры (геометрию лобового стекла, его размеры и угол наклона) и показания других измерительных приборов (воздушная скорость, угол тангажа и т.п.). Недостатком этого решения является высокая загруженность вычислителя.

Наиболее близким к изобретению является способ управления системой борьбы с обледенением и/или запотеванием поверхности летательного аппарата (ЛА), изложенный в RU 2406656. Такой поверхностью может быть в том числе и лобовое стекло. Этот способ содержит следующие этапы: определение управляющей информации на основании температурной информации, полученной от температурного датчика, находящегося вблизи упомянутой поверхности; передачу управляющей информации в компьютерную сеть летательного аппарата; получение управляющей информации системой электрического питания; в зависимости от управляющей информации - переключение выключателя, который находится в центральной электрической системе летательного аппарата и через который подается электрическое питание на нагревательный элемент, находящийся вблизи упомянутой поверхности. Переключение управляется микропроцессором системы электрического питания.

В этом способе учитывают показания одного температурного датчика для каждого из стекол летательного аппарата, что является недостатком, т.к. отказ этого датчика приведет к неопределенной ситуации, т.е. к запотеванию/обледенению или к перегреву, ухудшающему оптические свойства стекла. В известном способе реализовано также управление мощностью нагрева в зависимости от скорости самолета. Однако такой подход чрезмерно перегружает компьютерную сеть летательного аппарата.

Техническим результатом обоих вариантов заявляемого способа является минимизация загрузки вычислителя обработкой показаний датчиков.

Дополнительным техническим результатом первого варианта способа является более точное поддержание температуры лобового стекла, в том числе и во время маневров летательного аппарата (когда стекло обдувается неравномерно).

Совокупность технических результатов первого варианта достигается тем, что в способе обогрева лобового стекла летательного аппарата, включающем передачу в вычислитель показаний температурного датчика, находящегося на лобовом стекле, передачу управляющей информации из вычислителя на выключатель, через который подается питание на нагревательный элемент лобового стекла, используют три температурных датчика, при этом выбирают пару температурных датчиков, величина расхождения показаний которых не превышает заранее заданной величины, далее контролируют величину расхождения показаний и для формирования управляющей информации учитывают среднее значение показаний выбранной пары датчиков, пока величина расхождения показаний остается меньше заранее заданной величины, если это условие не выполняется, процесс повторяют с другой парой датчиков.

Заранее заданная величина расхождения показаний температурных датчиков может составлять 3°C.

В качестве вычислителя могут использовать компьютерную сеть летательного аппарата.

Дополнительным техническим результатом второго варианта является учет необходимости более сильного нагрева стекла в полете (в сравнении с нагревом на земле).

Совокупность технических результатов второго варианта достигается тем, что способ обогрева лобового стекла летательного аппарата включает передачу в вычислитель показаний температурного датчика, находящегося на лобовом стекле, передачу управляющей информации из вычислителя на выключатель, через который подается питание на нагревательный элемент лобового стекла, дополнительно в вычислитель передают показания датчика положения шасси для формирования управляющей информации.

При выпущенном шасси температуру лобового стекла могут поддерживать в диапазоне 6-15°C, при убранном шасси - в диапазоне 28-38°C.

Управляющую информацию дополнительно могут передавать на реле переключения режимов питания нагревательного элемента.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема системы, с помощью которой может быть реализован способ.

Для реализации способа может быть использована система, содержащая нагревательный элемент 2 стекла 1 (например, резистивные пленки внутри стекла 1 или на его поверхности). Нагревательных элементов 2 может быть несколько, например, на фигуре показаны три элемента 2.

Для реализации первого варианта способа на стекле 1 имеются три температурных датчика 31, 32 и 33, соединенных с вычислителем 4 через блоки-концентраторы сигналов 5 (на фигуре показан вариант, когда датчики 31 и 32 соединены с вычислителем 4 через один из блоков 5, а датчик 33 - через другой блок 5). Блоки 5 выполняют преобразование аналоговой информации, поступающей от датчиков 31, 32, 33, в цифровую информацию, передаваемую в вычислитель 4.

В качестве вычислителя 4 может быть использована компьютерная сеть ЛА, состоящая из бортовых вычислительных машин. Тем не менее, способ может быть реализован и при исполнении вычислителя 4 в виде отдельного блока, предназначенного только для управления обогревом стекла 1.

Вычислитель 4 соединен, например, через блок-концентратор сигналов 5 с выключателем 6 (реле управления обогревом), через который подается питание от шины питания 10 на нагревательный элемент 2.

Для реализации второго варианта способа система снабжена датчиком 7 положения шасси, который соединен с вычислителем 4 через блок-концентратор сигналов 5. Вычислитель 4 также соединен (например, через блок-концентратор сигналов 5) с выключателем 6 (реле управления обогревом), через который подается питание от шины питания 10 на нагревательный элемент 2. Кроме того, вычислитель 4 для реализации второго варианта способа соединен (через блок-концентратор сигналов 5) и с реле 9 переключения режимов питания «Земля» - «Полет», которое может переключать питание нагревательного элемента 2 либо на напряжение 115 B («Земля»), либо 200 B («Полет»).

В системе может быть предусмотрено также ручное включение-отключение обогрева через переключатель 11 и реле 12.

Вычислитель 4 может быть соединен также с речевым информатором 14 и многофункциональным индикатором 16.

Первый вариант способа осуществляют следующим образом. Используют три температурных датчика 31, 32, 33, находящихся на лобовом стекле 1. Передают в вычислитель 4 показания датчиков 31, 32 и 33 и выбирают с помощью вычислителя 4 пару датчиков, величина расхождения показаний которых не превышает заранее заданной величины.

Выбор датчиков осуществляют следующим образом. Сначала передают в вычислитель 4 показания двух датчиков, например 31 и 32. Если их показания отличаются не более, чем на заранее заданную величину, эту пару датчиков оставляют для работы. В противном случае передают в вычислитель 4 показания двух других датчиков, например 31 и 33, и оставляют их для работы, если их показания отличаются не более, чем на заранее заданную величину. Если показания отличаются более, чем на заранее заданную величину, передают в вычислитель 4 показания датчиков 32 и 33 и сравнивают их.

Заранее заданная величина отличия показаний температурных датчиков 31 и 32 может составлять 3°C. Ее значение зависит от расположения датчиков 31, 32 и 33 и возможной неравномерности обдува и прогрева стекла 1. Существенные различия в показаниях датчиков могут возникнуть из-за неравномерного обдува при маневре ЛА или из-за отказа одного из датчиков. Но в обоих случаях подходящая пара температурных датчиков может быть выбрана.

После выбора пары датчиков с помощью вычислителя 4 продолжают контролировать величину расхождения показаний пары температурных датчиков и вычисляют среднее значение показаний датчиков (средней температуры). На основании среднего значения показаний датчиков в вычислителе 4 формируют управляющую информацию, которую передают на выключатель 6, через который подается питание на нагревательный элемент (элементы) 2. Управляющая информация зависит от средней температуры следующим образом: если она ниже некоторой величины T1, заложенной в память вычислителя 4, управляющая информация для выключателя 6 содержит сигнал включения обогрева (замыкания цепи), если же средняя температура выше величины T2, также заложенной в память вычислителя 4, управляющая информация для выключателя 6 содержит сигнал отключения обогрева (размыкания цепи, T2>T1, гистерезис).

При этом для уменьшения веса оборудования в качестве вычислителя 4 используют компьютерную сеть ЛА.

Второй вариант способа осуществляют следующим образом. Используют хотя бы один температурный датчик 31 или 32, находящийся вблизи лобового стекла 1, или пару датчиков, выбираемую в соответствии с первым вариантом способа. Показания датчика/датчиков передают в вычислитель 4. Дополнительно используют датчик 7 положения шасси и его показания тоже передают в вычислитель 4. Датчик 7 может давать два показания: «шасси выпущено» (режим «Земля») или «шасси убрано» (режим «Полет»). Этот датчик является штатным и его использование не увеличивает веса оборудования. Затем в вычислителе 4 в зависимости как от показаний температурного датчика/датчиков, так и от показаний датчика 7 положения шасси формируют управляющую информацию для выключателя 6, через который подается питание на нагревательный элемент (элементы) 2. Эту информацию передают от вычислителя 4 к выключателю 6, например, через блок 5.

Во втором варианте управляющая информация зависит от температуры, определяемой датчиком/датчиками температуры, и от показания датчика положения шасси 7 следующим образом. Если датчик 7 дает показание «шасси выпущено» и температура менее T1_земля, то управляющая информация для выключателя 6 содержит сигнал включения обогрева (замыкания цепи). Если датчик 7 дает показание «шасси выпущено» и температура более T2_земля, то управляющая информация для выключателя 6 содержит сигнал отключения обогрева (размыкания цепи). Если датчик 7 дает показание «шасси убрано» и температура менее T1_полет, то управляющая информация для выключателя 6 содержит сигнал включения обогрева. Если датчик 7 дает показание «шасси убрано» и температура более T2_полет, то управляющая информация для выключателя 6 содержит сигнал отключения обогрева.

Определено, что целесообразны такие режимы: при выпущенном шасси температуру лобового стекла поддерживают в диапазоне 6-15°C, т.е. в этом режиме T1_земля = 6°C, а T2_земля = 15°C. При убранном шасси температура поддерживается в диапазоне 28-38°C, т.е. в этом режиме T1_полет = 28°C, а T2_полет = 38°C.

Управляющую информацию дополнительно могут передавать на реле 9 переключения режимов питания нагревательного элемента 2. Реле 9 переключает питание нагревательного элемента 2 либо на напряжение 115 B («Земля»), либо 200 B («Полет»), т.е. больший нагрев в режиме «Полет» осуществляют большим током.

Изобретение относится к способам предотвращения обледенения и запотевания стекла кабины. При способе обогрева лобового стекла летательного аппарата устанавливают три температурных датчика на лобовом стекле и датчик положения шасси, передают в вычислитель показания датчика шасси и любых двух датчиков из трех на лобовом стекле, расхождение между которыми не превышает 3°C. Если условие не выполняется, то выбирают другую пару датчиков из трех датчиков на лобовом стекле. В вычислителе на основе полученной информации определяют среднее значение показаний выбранной пары датчиков с лобового стекла, формируют управляющую информацию и передают ее на выключатель для включения или отключения обогрева лобового стекла. При этом при выпущенном шасси температуру лобового стекла поддерживают в диапазоне 6-15°C, а в полете - в диапазоне 28-38°C. Обеспечивается точное поддержание температуры лобового стекла при неравномерном его обдуве, а также минимальная загрузка вычислителя. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ обогрева лобового стекла летательного аппарата, включающий передачу в вычислитель показаний температурного датчика, находящегося на лобовом стекле, формирование в вычислителе управляющей информации и передачу ее на выключатель, через который подается питание на нагревательный элемент лобового стекла, отличающийся тем, что используют три температурных датчика, при этом выбирают пару температурных датчиков, величина расхождения показаний которых не превышает заранее заданной величины, далее контролируют величину расхождения показаний, вычисляют среднее значение показаний выбранной пары датчиков и используют его для формирования управляющей информации до тех пор, пока величина расхождения показаний датчиков не превышает заранее заданной величины, если это условие не выполняется, процесс повторяют с другой парой датчиков.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заранее заданная величина отличия показаний температурных датчиков составляет 3°C.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что управляющую информацию формируют так, что если среднее значение показаний выбранной пары датчиков ниже величины T1, заложенной в память вычислителя, управляющая информация содержит сигнал включения обогрева, если же оно выше величины T2, также заложенной в память вычислителя, управляющая информация содержит сигнал отключения обогрева.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве вычислителя используют компьютерную сеть летательного аппарата.

5. Способ обогрева лобового стекла летательного аппарата, включающий передачу в вычислитель показаний температурного датчика, находящегося на лобовом стекле, формирование в вычислителе управляющей информации и передачу ее на выключатель, через который подается питание на нагревательный элемент лобового стекла, отличающийся тем, что дополнительно в вычислитель передают показания датчика положения шасси для формирования управляющей информации.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что если датчик положения шасси дает показание «шасси выпущено», при температуре менее T1_земля управляющая информация содержит сигнал включения обогрева, при температуре более T2_земля управляющая информация содержит сигнал отключения обогрева, если датчик положения шасси дает показание «шасси убрано», при температуре менее T1_полет управляющая информация содержит сигнал включения обогрева, при температуре более T2_полет управляющая информация содержит сигнал отключения обогрева.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что при выпущенном шасси температуру лобового стекла поддерживают в диапазоне 6-15°C, при убранном шасси - в диапазоне 28-38°C.

8. Способ по п. 5, отличающийся тем, что управляющую информацию дополнительно передают на реле переключения режимов питания нагревательного элемента.