Устройство для удаления льда с обшивки летательного аппарата Советский патент 1993 года по МПК B64D15/16 

Фиг. 1

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к противообледенитель- ным системам, принцип работы которых основан на преобразовании электрической энергии в механическую, и может быть использовано в устройствах для удаления льда с обшивки летательного аппарата.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства путем увеличения усилия деформации льда за счет уменьшения магнитного поля рассеяния.

На фиг.1 дана блок-схема устройства; на фиг.2 и 3 - устройство в сечении соответственно вдоль и перпендикулярно продольной оси электропроводящего элемента.

Устройство для удаления льда с обшивки летательного аппарата содержит два гибких электропроводящих элемента, соответственно 1 и 2, заделанных внутри упругого электроизоляционного листа 3, укрепленного на обшивке 4 летательного аппарата с ее внешней стороны, и блок 5 питания. При этом первый электропроводящий элемент 1 расположен около (внешней) поверхности 6 листа 3, а второй электропроводящий элемент 2 - около второй поверхности 7 листа 3, совмещенной с обшивкой 4. - Электропроводящие элементы 1 и 2 полностью перекрывают друг друга. Между элек- тропроводящими элементами 1 и 2 расположены соответственно участки 8 и 9 электроизоляционного листа 3. обеспечивающие электрическую изоляцию этих элементов друг от друга, между участками 8 и 9 листа 3 предусмотрена герметическая полость 10. В состав блока 5 питания входят накопительный конденсатор 11, подключенный к выпрямительно-зарядному устройству этого блока, и ключ 12, в качестве которого может использоваться, например, тиристор. Одни противолежащие выводы 13 и 14 электропроводящих элементов соответственно 1 и 2 соединены вместе, а другие выводы соответственно 15 и 16 этих элементов подключены через ключ 12 к накопительному конденсатору 11. При таком включении токи в этих элементах протекают в противоположных направлениях.

Электропроводящие элементы 1 и 2 выполнены слоистыми, например в форме шин прямоугольного сечения, с чередующимися слоями электроизоляционной пленки 17 и металла 18, причем эти слои расположены вдоль каждого электропроводящего элемента параллельно его широкой стороне. Электропроводящие элементы 1 и 2 обращены друг к другу также широкой стороной. Электропроводящие элементы 1 и 2 могут быть разделены на секции (на фиг.2 условно

показаны 3 секции 19, 20 и 21, на фиг.1 секции условно не представлены).

Электропроводящие слои металла 18 элементов 1 и 2, выполненные в форме полос, взаимно перекрывают друг друга по своей широкой стороне. Электроизоляционный лист 3 может быть изготовлен из полиуретана. Электроизоляционная пленка 17 изготавливается, например, на основе полимида толщиной 5 мкм. Слой металла 18 в виде полос Напыляется на пленку в вакууме или наносится методом электрохимического осаждения толщиной, например, 5 мкм. Затем пленка 17с нанесенными полосами ме5 талла 18 набирается в пакет и запрессовывается внутри электроизоляционного листа 3. Снижению величины вихревых токов способствует уменьшение толщины слоя металла 18, при этом увеличи0 вается число слоев проводящего элемента. На фиг.2 и 3 показана конструкция устройства, содержащая условно 3 слоя пленки 17 с нанесенным слоем металла 18. Полосы металла 18 слоев электропроводящего эле5 мента 1 соединяются между собой в точках 13 и 15, а элемента 2 - в точках 14 и 16. Для изготовления токопроводящих полос может использоваться медь, серебро и другие металлы.

0 Устройство работает следующим образом.

При подаче управляющего сигнала на ключ 12, т.е. на управляющий электрод тиристора происходит разряд накопительного

5 конденсатора 11 на цепь, состоящую из последовательно включенных электропроводящих элементов 1 и 2. Протекающие при этом токи через электропроводящие элементы 1 и 2 имеют противоположное на0 правление. При взаимодействии электромагнитных полей, возникающих при прохождении тока через электропроводящие элементы, создается электродинамическая сила, отталкивающая элементы 1 и 2

5 друг от друга и направленная по нормали к внешней стороне 6 электроизоляционного листа 3. Происходит упругая деформация с листа 3, полость 10 при этом расширяется и слой льда испытывает давление, оказывае0 мое на него листом 3. Если величина этого давления в импульсе превышает величину динамической прочности льда, он разрушается и под действием аэродинамического напора удаляется с поверхности летатель5 ного аппарата. В герметической полости 10 при ее расширении возникает разрежение.

По окончании импульса тока благодаря упругим свойствам электроизоляционного листа 3 и под действием атмосферного давления на полость 10 электропроводящие элементы 1 и 2 возвращаются в исходное состояние, остаточные деформации отсутствуют.

Силовые линии магнитного поля рассеяния, создаваемого, например, электропроводящим элементом 1 при прохождении по нему тока разряда накопительного конден- сатора 11, пересекают полосы металла 18 электропроводящего элемента 2. Вследствие этого в них наводятся вихревые токи. Поэтому, чем меньше толщина полос металла 18, тем больше их сопротивление наводимым вихревым токам и меньше величина магнитного потока вихревых токов, ослабляющего основное/чагнитное поле, и меньше величина потерь энергии. Магнитное поле электропроводящего элемента 2, создаваемое разрядным током конденсатора .11, действует на электропроводящий элемент 1 аналогичным образом.

Уменьшение магнитного потока вихревых токов и потерь за счет снижения толщи- ны полос металла 18 обеспечивает увеличение результирующего магнитного потока в поле между электропроводящими элементами 1 и 2 и, таким образом повышает электродинамическую силу, отталкиваю- щую электропроводящие элементы и воздействующую тем самым на льдообразования на внешних поверхностях летательного аппарата. Экспериментально установлено, что отталкивающее действие электропроводящих элементов возрастает в 1,2-1,3 раза при замене элементов, изготовленных из одного слоя медной фольги толщиной 80 мкм, на элементы из четырех слоев медной фольги, каждый толщиной 20

мкм, при одном и том же электроизоляционном промежутке между этими элементами. Эффективность устройства при применении заявляемого технического решения может быть выражена не только через его способность к разрушению льда, но и путем снижения его массы за счет уменьшения энергии, а следовательно, и массы накопительных конденсаторов при одном и том же требуемом электродинамическом усилии. Формула изобретения Устройство для удаления льда с обшивки летательного аппарата, содержащее два гибких электропроводящих элемента, заделанных внутри упругого электроизоляционного листа, укрепленного с внешней стороны обшивки летательного аппарата, и блок питания, при этом электропроводящие элементы расположены соответственно около первой и второй поверхности листа и полностью перекрывают друг друга, а между ними расположен участок электроизоля4 ционного листа с полостью, причем одни выводы указанных элементов соединены таким образом, чтобы электрический ток в первом элементе был противоположен току во втором элементе, а другие выводы подключены через ключ к накопительному конденсатору, отличающееся тем. что, с целью повышения эффективности работы устройства путем увеличения усилия деформации льда за счет уменьшения магнитного поля рассеяния, электропроводящие эле- менты выполнены слоистыми с чередующимися слоями электроизоляционной пленки и металла, причем слои расположены вдоль электропроводящего элемента параллельно его широкой стороне, а электропроводящие элементы обращены друг к другу также широкой стороной.

«

Фиг. I

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к противообледенитель- ным системам, принцип работы которых основан на преобразовании электрической энергии в механическую, и может быть использовано в устройствах для удаления льда на внешних поверхностях летательного аппарата. Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства путем увеличения усилия деформации льда за счет уменьшения магнитного поля рассеяния. Устройство содержит три слоя металлизированной пленки 15. металлизация 16 каждого слоя соединена в точках 11 и 13 в первом элементе и в точках 12 и 14 во вто4- ром элементе. Первый и второй элементы соединены между собой в точках 11 и 12, а точками 13 и 14 подключены к выпрямительному зарядному устройству 5. При разряде накопительного конденсатора на последовательно соединенные элементы 1 и 2 создается электродинамическая сила, отталкивающая элементы 1 и 2 друг от друга. Происходит упругая деформация листа, полость при этом расширяется и слой льда разрушается. После окончания импульса тока электропроводящие элементы 1 и 2 возвращаются в исходное состояние под действием атмосферного давления на полость и упругих свойств электроизоляционного листа, 3 ил. Ё

фиг.З