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CN108190001A - 一种新型分区域防除冰蒙皮 - Google Patents

一种新型分区域防除冰蒙皮 Download PDF

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CN108190001A
CN108190001A CN201711485985.1A CN201711485985A CN108190001A CN 108190001 A CN108190001 A CN 108190001A CN 201711485985 A CN201711485985 A CN 201711485985A CN 108190001 A CN108190001 A CN 108190001A
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CN
China
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area
icing
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electric heating
wing
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CN201711485985.1A
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何洋
苑伟政
吕湘连
王宇
管杰
李小婷
朱宝
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Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
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    • B64C1/06—Frames; Stringers; Longerons ; Fuselage sections
    • B64C1/12—Construction or attachment of skin panels
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64D15/02—De-icing or preventing icing on exterior surfaces of aircraft by ducted hot gas or liquid
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Abstract

本发明公开了一种新型分区域防除冰蒙皮，属于飞机防除冰领域。该结构中的防除冰电热蒙皮包括连接在一起的超疏水层与电加热层，依次分为五个区域。区域1位于蒙皮中间部位，主要用于机翼前缘驻线处的防除冰，其功率密度较高，区域4与2分别位于区域1的上下两侧，主要用于机翼前缘水滴收集系数较高的部位，其功率密度相比区域1较低，区域5和3分别位于蒙皮区域4的上侧及区域2的下侧，只具有超疏水作用，无需加热功率，主要用于防止机翼上下翼面后方的溢流冰。本发明采取上述分区以后，这种设计其蒙皮防除冰的能量利用率较高，即可实现精准化、细分式高效节能的机翼防冰，有利于实现低功耗解决飞机防除冰问题。

Description

一种新型分区域防除冰蒙皮
技术领域
本发明涉及一种新型分区域防除冰蒙皮，属于飞机防除冰领域。
背景技术
飞机结冰严重威胁飞行安全，一定程度上可使飞机升力下降，阻力增加。对于民用客机而言，结冰一方面影响飞行安全，另一方传统的防除冰系统将增加飞机的燃油消耗。对于军用飞机，如无人机，运输机等，结冰将直接限制其飞行区域，极大的影响其作战能力。传统的防除冰技术如气动式、气热式、电热式等无法满足未来飞机发展需求。近年来，相关研究表明超疏水表面具有一定的防冰能力，然而单纯依赖超疏水表面进行防冰其效果并不理想，其结冰延迟时间较为有限，一旦超疏水表面结冰后，结冰将迅速增加。简单超疏水表层与电热层复合的方式，对功率要求较大，对于翼型不同区域，防除冰所需热量不同，因此本发明提出一种新型防除冰电热蒙皮分区结构。
发明内容
对于能源相对紧张的飞机，本发明提出一种适用于机翼前缘的低功耗防除冰电热蒙皮结构，以解决现有电热防除冰方式功耗较大的缺点。
考虑到不同类型的机翼其特征尺寸差异较大，但对于常见的结冰而言，其结冰冰型多为楔形冰，如图1所示，这主要是由于机翼表面不同位置的水滴收集系数不同导致的。据此设计了一种新型分区域防除冰蒙皮，所述新型分区域防除冰蒙皮包括连接在一起的超疏水层与电加热层，依次分为五个区域。如图2所示，区域1位于蒙皮中间部位，主要用于机翼前缘驻线处的防除冰，其功率密度较高，区域4与2分别位于区域1的上下两侧，主要用于机翼前缘水滴收集系数较高的部位，其功率密度相比区域1较低，区域5和3分别位于蒙皮区域4的上侧及区域2的下侧，只具有超疏水作用，无需加热功率，主要用于防止机翼上下翼面后方的溢流冰。
进一步的，所述表面超疏水层带有微纳结构表面的聚酰亚胺PI层，且微纳结构上修饰低表面能物质。所述低表面能物质为含氟化合物，例如全氟丁酸、氟氯戊酸、含氟烷基磺酸钠、全氟氧杂酰胺基季铵盐等。
进一步的，五个区域的新型防除冰电热蒙皮的电加热层通过并联连接。
本发明采取上述分区以后，这种设计其蒙皮防除冰的能量利用率较高，即可实现精准化、细分式高效节能的机翼防冰，有利于实现低功耗解决飞机防除冰问题。
本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
下面利用附图来对本发明进行进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
图1是飞机机翼最常见的楔形冰；
图2是本申请新型分区域防除冰蒙皮的分区示意图；
图3是本申请新型分区域防除冰蒙皮的贴覆效果图。
具体实施方式
蒙皮的贴覆效果如图3所示，对于机翼前缘驻线附近，由于水滴收集系数最大，即跟随气流一起运动的水滴在遇到机翼前缘时，由于水滴的质量和惯性比空气大，不能像空气质点那样跟随气流发生剧烈弯曲，进而撞击机翼前缘。该区域结冰最为严重，需要较高的防除冰功率密度，防冰时可起到较为可靠的防冰作用，除冰时还可以起到热刀作用，使前缘结冰快速分割开。随着气流向机翼后缘运动，其水滴收集系数也随之减小，为了实现防除冰，区域2和4需要一定的电加热功率与超疏水表面协同作用，进行工作。在机翼上下翼面最高点之后，由于几乎没有水滴直接的撞击，主要考虑该部位的溢流冰问题，因此设计了区域3和5，这两块区域无需加热，仅利用蒙皮的超疏水特性便可以实现溢流冰的防冰作用。
本发明设计的防除冰电热蒙皮，其可以有效地满足飞机机翼、尾翼、舵面的贴覆，且具有施工便捷，使用方便，寿命良好等特点。

Claims (3)

1.一种新型分区域防除冰蒙皮，其特征在于，所述新型防除冰电热蒙皮包括连接在一起的超疏水层与电加热层，依次分为五个区域，所述区域1位于蒙皮中间部位，主要用于机翼前缘驻线处的防除冰，其功率密度较高，区域4与区域2分别位于区域1的上下两侧，主要用于机翼前缘水滴收集系数较高的部位，其功率密度相比区域1较低，区域5和区域3分别位于蒙皮区域4的上侧及区域2的下侧，只具有超疏水作用，无需加热功率，主要用于防止机翼上下翼面后方的溢流冰。
2.一种如权利要求1所述的新型分区域防除冰蒙皮，其特征在于，所述表面超疏水层带有微纳结构表面的聚酰亚胺PI层，且微纳结构上修饰低表面能物质。
3.一种如权利要求1所述的新型分区域防除冰蒙皮，其特征在于，所述五个区域的新型防除冰电热蒙皮的电加热层通过并联连接。
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