Электроимпульсная система для удаления льдообразований с обшивки агрегатов летательного аппарата Российский патент 2019 года по МПК B64D15/16 

Изобретение относится к средствам защиты поверхностей конструкций от обледенения и может быть использовано в электроимпульсных и вибрационно-импульсных противообледенительных системах летательных аппаратов.

При полетах в условиях повышенной влажности и температуры воздуха ниже 0°С на поверхностях летательного аппарата, например, самолета, в частности, на носках крыла и хвостового оперения, появляются льдообразования, которые снижают подъемную силу самолета и увеличивают его лобовое сопротивление. Льдообразование на воздухозаборниках двигателя приводит к уменьшению сечения воздухозаборника, и, как следствие, уменьшению тяги двигателя.

Существует достаточно много устройств (систем), устанавливаемых на летательные аппараты для защиты от обледенения. Существуют системы, основанные на различных принципах работы, а именно пневматические, тепловые и электроимпульсные противообледенительные системы.

Известна электроимпульсная противообледенительная система самолета (SU 1159254 А1, 20.08.2004). В данной системе индукторы закреплены на кронштейнах и их устанавливают в непосредственной близости от обшивки, например, крыла самолета, при этом кронштейны зафиксированы на нервюрах.

При работе известного устройства через индуктор протекают импульсы тока, в результате возникают две силы, одна из которых действует непосредственно на обшивку, а другая (сила противодействия) - на кронштейн и нервюры. Таким образом, часть энергии расходуется на деформацию обшивки, а другая часть расходуется на упругую деформацию кронштейнов. Это приводит к снижению коэффициента преобразования электрической энергии индукторов в механическую работу по деформации обшивки (КПД). Кроме того, возникающая сила противодействия создает механические напряжения в обшивке и нервюрах, что в итоге снижает ресурс конструкции крыла.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности работы устройства за счет увеличения КПД при одновременном увеличении ресурса конструкции агрегатов летательного аппарата.

Предложенный технический результат достигается за счет того, что электроимпульсная система для удаления льдообразований с обшивки агрегатов летательного аппарата включает, по меньшей мере, два индуктора, соединенные с источником импульсного тока, и прикрепленные к кронштейнам во внутренней полости агрегата летательного аппарата. При этом первый кронштейн жестко соединен с одной частью обшивки агрегата, а второй кронштейн соединен с противолежащей частью обшивки агрегата и расположен напротив первого кронштейна. Ось индуктора, прикрепленного к первому кронштейну, является продолжением оси индуктора, прикрепленного ко второму кронштейну.

Под агрегатами летательного аппарата следует, в частности, понимать такие компоненты, как крыло и оперение самолета, лопасти воздушного винта вертолета, воздухозаборник двигателя.

Предлагаемое техническое решение возможно использовать, в частности, для удаления льдообразований с обшивки носка крыла, хвостового оперения, лопастей воздушного винта и передних кромок воздухозаборников.

На Фиг. 1 изображена известная электроимпульсная противообледенительная система.

На Фиг. 2 представлена фотография известной электроимпульсной противообледенительной системы.

На Фиг. 3 изображена предлагаемая электроимпульсная система для удаления льда с обшивки агрегата летательного аппарата.

На Фиг. 1 и Фиг. 2 позицией 1 обозначены индукторы, 2 - кронштейны, 3 - обшивка, 4 - нервюры;

F₁ - сила действия напряженности магнитного поля индуктора на обшивку;

F₂ - сила действия напряженности магнитного поля индуктора на нервюру;

H₁ - напряженность магнитного поля между индуктором и обшивкой;

Н₂ - напряженность магнитного поля проникающего через обшивку.

При работе известного устройства сила F₁ (Фиг. 1) магнитного поля индукторов действует непосредственно на обшивку агрегата, например, носка крыла самолета, а сила противодействия F₂ (Фиг. 1), равная и противоположно направленная силе F₁, действует через кронштейн на нервюры. Таким образом, сила F₁ совершает полезную работу по деформации обшивки агрегата и удаляет лед, однако сила противодействия F₂ создает механические напряжения в обшивке и нервюрах, которые снижают ресурс конструкции агрегата летательного аппарата.

В известном устройстве давление Р импульса напряженности магнитного поля индуктора на обшивку определяется выражением:

Величина Н₂ зависит от глубины Δ проникновения магнитного поля через обшивку:

Где,

ρ - удельное сопротивление материала обшивки;

ω - частота спектра импульса напряженности магнитного поля;

μ₀ - магнитная проницаемость.

В результате максимальное давление Р напряженности магнитного поля на обшивку можно получить лишь при низком удельном сопротивлении ρ обшивки и высокой частоте ω спектра импульса напряженности магнитного поля H₁, при которых значение Н₂=0.

При работе известного устройства максимальное давление магнитного поля двух индукторов на обшивку составит величину:

На Фиг. 3 позицией 1 обозначены индукторы, 2 - кронштейны, 3 - обшивка;

F₁ и F₂ - силы действия напряженности магнитных полей индукторов на противолежащие поверхности обшивки;

H₁=Н₂ - напряженность магнитного поля первого и второго индукторов.

Предлагаемая электроимпульсная система для удаления льда с обшивки агрегата летательного аппарата позволяет повысить ресурс конструкции и повысить коэффициент преобразования (КПД) электрической энергии в механическую работу по деформации обшивки. Повышение ресурса конструкции агрегата летательного аппарата и повышение КПД достигается тем, что индукторы 1 закреплены на кронштейнах 2, которые крепятся непосредственно к обшивке 3, а именно к противолежащим ее частям. Обшивка может быть выполнена как из металлического, так и из композиционного материала. При этом ось индуктора, прикрепленного к первому кронштейну, является продолжением оси индуктора прикрепленного ко второму кронштейну.

Индукторы 1 соединяются между собой электрическим проводом (на чертежах не показано), по которому пропускают импульсы тока. Кронштейны 2 установлены напротив друг друга, прикреплены к противоположным сторонам индукторов 1 и жестко связаны противолежащими частями обшивки 3. Изначально индукторы 1 устанавливают на кронштейнах 2 попарно напротив друг друга с минимальным зазором, который в процессе работы системы может увеличиться. При этом может быть использовано несколько пар индукторов.

Для повышения КПД минимальный зазор выставляется исходя из вида и размера устанавливаемых индукторов, но, как правило, не превышает 10 мм, предпочтительно 1 мм, наиболее предпочтительно - не превышает 0,2 мм.

В заявляемой электроимпульсной системе для удаления льда с обшивки агрегата летательного аппарата предлагаемое расположение индукторов, соединенных с кронштейнами таким образом, что ось одного индуктора является продолжением оси второго индуктора, позволяет создать силы F₁, F₂ (Фиг. 3), возбуждаемые напряженностями H₁, Н₂ магнитного поля двух индукторов, действующие на противолежащие части обшивки агрегатов летательного аппарата, без непосредственного силового воздействия на нервюры, в результате чего повышается ресурс конструкции агрегата и повышается коэффициент преобразования электрической энергии импульсов силы индукторов в механическую работу по деформации обшивки, разрушающей льдообразования.

В предлагаемом изобретении давление P_1,2 магнитного поля двух индукторов 1 на обшивку 3 через кронштейны 2 составляет величину:

Где, H₁=Н₂=Н - напряженность магнитного поля первого и второго индукторов.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении (Фиг. 3) на деформацию противолежащих поверхностей обшивки агрегата летательного аппарата расходуется вся энергия импульсов силы F₁, F₂ индукторов 1, в результате чего повышается ресурс конструкции самого агрегата и повышается коэффициент преобразования (КПД) электрической энергии в механическую работу по деформации обшивки 3.

Предлагаемое техническое решение возможно использовать для удаления различных отложений с конструкций.

Изобретение относится к средствам защиты поверхностей конструкций от обледенения и может быть использовано в электроимпульсных и вибрационно-импульсных противообледенительных системах летательных аппаратов. Электроимпульсная система для удаления льдообразований с обшивки агрегатов летательного аппарата включает по меньшей мере два индуктора, соединенные с источником импульсного тока и прикрепленные к кронштейнам во внутренней полости агрегата летательного аппарата. При этом первый кронштейн жестко соединен с одной частью обшивки, а второй кронштейн соединен с противолежащей частью обшивки и расположен напротив первого кронштейна. Ось индуктора, прикрепленного к первому кронштейну, является продолжением оси индуктора, прикрепленного ко второму кронштейну. Повышается эффективность работы устройства за счет увеличения КПД при одновременном увеличении ресурса конструкции агрегата летательного аппарата. 3 ил.

Электроимпульсная система для удаления льдообразований с обшивки агрегатов летательного аппарата, включающая по меньшей мере два индуктора, соединенные с источником импульсного тока и прикрепленные к кронштейнам во внутренней полости агрегата летательного аппарата, отличающаяся тем, что первый кронштейн жестко соединен с одной частью обшивки агрегата, второй кронштейн соединен с противолежащей частью обшивки агрегата и расположен напротив первого кронштейна, причем ось индуктора, прикрепленного к первому кронштейну, является продолжением оси индуктора, прикрепленного ко второму кронштейну.