对飞行器的有待除冰的壁进行除冰的除冰装置及配置该装置的飞行器

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对飞行器的有待除冰的壁进行除冰的除冰装置及配置该装置的飞行器
申请号	CN201910042001.5	申请日	2019-01-17	公开(公告)号	CN110077599A	公开(公告)日	2019-08-02
申请人	空中客车运营简化股份公司;			发明人	J·卡尔科纳; P-L·鲁;
摘要	一种用于对飞行器的有待除冰的壁进行除冰的除冰装置，包括热源和至少一个闭合回路，热源相对于有待除冰的壁远离地设置，至少一个闭合回路被配置成用于在热源与有待除冰的壁之间运送传热流体，闭合回路包括：至少一部分，该至少一部分面向有待除冰的壁、与之接触或被定位在其中，所述至少一部分由电磁场可透过的材料制成；至少一个冷凝器，其面向有待除冰的壁、与之接触或被定位在其中，传热流体在至少一个冷凝器中冷凝，从而产生传输至有待除冰的壁的潜热形式的能量；至少一个蒸发器，其面向热源、与之接触或被定位在其中，并且传热流体在至少一个蒸发器中蒸发，从而吸收来自所述热源的潜热形式的能量。本申请还涉及配备所述除冰装置的飞行器。
权利要求	1.一种用于对飞行器的有待除冰的壁进行除冰的除冰装置，所述除冰装置包括热源(20)和至少一个闭合回路(22)，所述热源相对于所述有待除冰的壁(16)远离地设置，所述至少一个闭合回路被配置成用于在所述热源(20)与所述有待除冰的壁(16)之间运送传热流体(24)，其特征在于所述闭合回路(22)包括：-至少一部分，所述至少一部分面向所述有待除冰的壁(16)、与之接触或被定位在其中，所述至少一部分由电磁场可透过的材料制成，-至少一个冷凝器(26)，所述至少一个冷凝器面向所述有待除冰的壁(16)、与之接触或被定位在其中，并且所述传热流体(24)在所述至少一个冷凝器中冷凝，从而产生传输至所述有待除冰的壁(16)的潜热形式的能量，以及-至少一个蒸发器(28)，所述至少一个蒸发器面向所述热源(20)、与之接触或被定位在其中，并且所述传热流体(24)在所述至少一个蒸发器中蒸发，从而吸收来自所述热源(20)的潜热形式的能量。 2.根据权利要求1所述的除冰装置，其特征在于所述闭合回路(22)的面向所述有待除冰的壁(16)、与之接触或被定位在其中的部分由复合材料制成。 3.根据权利要求1所述的除冰装置，其特征在于所述冷凝器(26)包括至少一个管件(34)，所述至少一个管件在所述冷凝器(26)的入口(26.1)与出口(26.2)之间延伸，形成蛇形图案，以便至少部分地覆盖所述有待除冰的壁(16)。 4.根据权利要求3所述的除冰装置，其特征在于所述冷凝器(26)采取由具有高导热性的材料制成的板件(36)的形式，所述板件具有两个相互平行的面，所述两个相互平行的面中的一个面被配置成紧密地固持抵靠所述有待除冰的壁(16)，所述至少一个管件(34)被定位在所述板件(36)中、在其两个面之间。 5.根据权利要求3所述的除冰装置，其特征在于所述冷凝器(26)集成到所述有待除冰的壁(16)中，所述至少一个管件(34)被定位在所述有待除冰的壁(16)的面之间。 6.根据权利要求1至5之一所述的除冰装置，其特征在于所述闭合回路(22)是毛细热管，所述毛细热管使用毛细效应来使所述传热流体(24)从所述冷凝器(26)朝向所述蒸发器(28)返回。 7.根据权利要求1至5之一所述的除冰装置，其特征在于所述闭合回路(22)是重力热管，所述重力热管使用重力效应来使所述传热流体(24)从所述冷凝器(26)朝向所述蒸发器(28)返回。 8.根据权利要求1至5之一所述的除冰装置，其特征在于所述除冰装置包括控制回路(40)，所述控制回路包括调节系统(38)和传感器(42)，所述调节系统用于调节所述热源(20)的温度，所述传感器被配置成用于测量所述热源(20)的特征并且将所述特征的至少一个测量值传输至所述调节系统(38)。 9.根据权利要求8所述的除冰装置，其特征在于所述热源(20)是电热系统(44)，并且所述除冰装置包括由所述调节系统(38)操作并且被配置成用于向所述电热系统(44)供应电力的电源(46)，所述传感器(42)是被配置成用于测量所述电热系统(44)的温度并且将所述温度的至少一个测量值传输至所述调节系统(38)的温度传感器。 10.一种飞行器，所述飞行器包括由保护壁(16)所保护的至少一个测量或通信仪器，所述保护壁配备有根据前述权利要求之一所述的除冰装置。
说明书全文	对飞行器的有待除冰的壁进行除冰的除冰装置及配置该装置的飞行器技术领域 [0001] 本申请涉及一种配置成不产生电磁干扰的表面除冰装置。背景技术 [0002] 需要对飞行器的某些表面进行除冰以便限制冰的出现和/或积聚。 [0003] 根据文件FR 2954280中所描述的并且用于对飞行器短舱的进气口以及机翼结构进行除冰的第一实施例，除冰装置包括至少一个热空气的来源、用于将从有待除冰的表面附近的源排出的热空气注入的至少一个注入系统、以及用于将热空气从热空气源输送至注入系统的至少一串管道。 [0004] 根据该第一实施例，热空气从充当热空气源的发动机的压缩级排出。由于所输送和注入的热空气处于超过250℃的温度，所以除冰装置的每一串管道和每个注入系统都是由耐高温的金属材料制成的。 [0005] 根据第一实施例的除冰装置不能用于对位于对电磁场敏感的系统(例如雷达、探针或天线)附近的表面进行除冰，其原因是制造该除冰装置的金属零件易于产生电磁干扰。 [0006] 根据用于挡风玻璃、小的表面或远离发动机的表面的第二实施例，除冰装置包括至少一个导电元件网络，这些导电元件抵靠有待除冰的表面的多个面之一进行固定、并且被配置成通过焦耳效应进行散热。 [0007] 根据第二实施例的除冰装置不能对位于对电磁场敏感的系统(例如雷达、探针或天线)附近的表面进行除冰，其原因是导电元件网络产生易于干扰对电磁场敏感的系统的正确操作的电磁场。 [0008] 根据文件FR 2922050中所描述的并且用于对雷达罩进行除冰的第三实施例，除冰装置包括被配置成用于加热新鲜空气并且以所期望的温度递送空气的热空气产生器、被配置成用于朝向雷达罩的表面输送由热空气产生器加热的空气并且使空气以层流气流的形式扩散的一组热空气供应管道、以及被配置成用于收集雷达罩表面上的扩散空气并且朝向热空气产生器输送空气的一组返回管道。 [0009] 该第三实施例实施起来相对复杂，其原因是难以使热空气以层流气流的形式扩散(尤其是扩散过弯曲的表面)，并且甚至更难以收集空气来重新加热。 [0010] 根据文件FR 2631745中所描述的第四实施例，除冰装置包括雷达罩，该雷达罩具有两个刚性聚碳酸酯薄板、以及被定位在这些薄板之间以形成热空气在其中循环的多个通道的分隔壁。该雷达罩界定了天线定位于其中的外壳。除冰装置还包括加热和循环系统，该加热和循环系统被配置成用于对存在于外壳中的空气进行加热并且将该空气注入雷达罩的通道中，离开雷达罩的通道的经冷却的空气被递送到外壳中。 [0011] 该第四实施例在某些条件下有时不令人满意，其原因是在雷达罩中循环的空气需要处于不太高的温度下并且需要与雷达罩的材料相容。另外，这种除冰装置的效率不是最佳的。本发明力图克服现有技术的缺点。发明内容 [0012] 为此目的，本发明的一个主题是一种用于对飞行器的壁进行除冰的装置，所述装置包括热源和至少一个闭合回路，所述热源相对于所述壁远离地设置，所述至少一个闭合回路被配置成用于在所述热源与所述有待除冰的壁之间运送传热流体。根据本发明，所述闭合回路包括： [0013] -至少一部分，所述至少一部分面向所述有待除冰的壁、与之接触或被定位在其中，所述至少一部分由电磁场可透过的材料制成， [0014] -至少一个冷凝器，所述至少一个冷凝器面向所述有待除冰的壁、与之接触或被定位在其中，并且所述传热流体在所述至少一个冷凝器中冷凝，从而产生传输至所述有待除冰的壁的潜热形式的能量，以及 [0015] -至少一个蒸发器，所述至少一个蒸发器面向所述热源、与之接触或被定位在其中，并且所述传热流体在所述至少一个蒸发器中蒸发，从而吸收来自所述热源的潜热形式的能量。 [0016] 根据本发明的除冰装置可以实现对壁进行有效的除冰，而不会在该壁附近产生电流、并且不会在该壁附近使用金属元件。当保护壁对测量或通信仪器进行保护时，除冰装置有助于改善该仪器的准确性和/或正确操作。 [0017] 根据一个实施例，所述闭合回路的面向所述有待除冰的壁、与之接触或被定位在其中的部分由复合材料制成。 [0018] 根据另一个特征，所述冷凝器包括至少一个管件，所述至少一个管件在所述冷凝器的入口与出口之间延伸，形成蛇形图案，以便至少部分地覆盖所述有待除冰的壁。 [0019] 根据第一实施例，所述冷凝器采取由具有高导热性的材料制成的板件的形式，所述板件具有两个相互平行的面，所述两个面中的一个面被配置成紧密地固持抵靠所述有待除冰的壁，所述一个或多个管件被定位在所述板件中、在其两个面之间。 [0020] 根据第二实施例，所述冷凝器集成到所述有待除冰的壁中，所述一个或多个管件被定位在所述有待除冰的壁的面之间。 [0021] 根据第一配置，所述闭合回路是毛细热管，所述毛细热管使用毛细效应来使所述传热流体从所述冷凝器朝向所述蒸发器返回。 [0022] 根据第二配置，所述闭合回路是重力热管，所述重力热管使用重力效应来使所述传热流体从所述冷凝器朝向所述蒸发器返回。 [0023] 根据另一个特征，所述除冰装置包括控制回路，所述控制回路包括调节系统和传感器，所述调节系统用于调节所述热源的温度，所述传感器被配置成用于测量所述热源的特征并且将所述特征的至少一个测量值传输至所述调节系统。 [0024] 根据一个实施例，所述热源是电热系统，并且所述除冰装置包括由所述调节系统操作并且被配置成用于向所述电热系统供应电力的电源，所述传感器是被配置成用于测量所述电热系统的温度并且将所述温度的至少一个测量值传输至所述调节系统的温度传感器。 [0025] 本发明的另一个主题是一种飞行器，所述飞行器包括由保护壁所保护的至少一个测量或通信仪器，所述保护壁配备有上文所指示的除冰装置。附图说明 [0026] 进一步的特征和优点将从本发明的以下描述中变得明显，该描述单纯是通过举例方式参照附图给出的，在附图中： [0027] -图1是飞行器的侧视图， [0028] -图2是展示了本发明的一个实施例的配备有除冰装置的雷达罩的图解，[0029] -图3是展示了本发明的一个实施例的除冰装置的图解， [0030] -图4是展示了本发明的一个实施例的除冰装置的冷凝器的图解，并且[0031] -图5是展示了本发明的一个实施例的除冰装置的调节系统的图解。具体实施方式 [0032] 如图1中展示的，飞行器10具有鼻锥12，在该鼻锥中容纳了有待保护的元件14(图2中可见)，诸如例如由保护壁16(称为雷达罩)所保护的雷达，该鼻锥形成飞行器10的机身的一部分。 [0033] 如图2中描绘的，保护壁16具有外部面16.1和内部面16.2，在飞行中气流在该外部面上流动并且可能形成冰，该内部面朝向有待保护的元件14。 [0034] 飞行器10包括至少一个除冰装置18，该除冰装置被配置成用于限制冰在保护壁16上出现和/或积聚。 [0035] 当然，本发明不限于此应用。因此，除冰装置18可以用于限制冰在覆盖雷达、探针、天线或对磁场敏感的任何其他测量或通信元件的任何保护壁上以及更广义地在飞行器的任何可能有冰形成的壁上出现和/或堆积。 [0036] 如图2和图3中展示的，除冰装置18包括至少一个热源20和至少一个闭合回路22，该至少一个热源相对于保护壁和/或有待保护的元件14远离地设置，该至少一个闭合回路由电磁场可透过的材料制成并且因此不产生电磁干扰，并且传热流体24在该少一个闭合回路流动，所述闭合回路22被配置成用于在热源20与保护壁16之间输送传热流体24。 [0037] 远离地设置是指热源20与有待保护的元件14相距足够远，以至于该热源不会干扰有待保护的元件的正确操作。 [0038] 根据一个配置，热源20是电热系统或热空气，例如从飞行器10的发动机排出的热空气或由电热系统加热的热空气。电热系统是指被配置成通过焦耳效应进行散热的至少一个导电元件网络。 [0039] 根据本发明的一个特征，闭合回路22的至少一部分面向保护壁16和/或有待保护的元件14的壁、与之接触或定位在其中，并且由电磁场可透过的材料制成，并且不会产生电磁扰动。 [0040] 对于本专利申请的情况，如果两个元件相隔小于或等于5cm的距离，则它们面向彼此定位，该距离不会有损于这两个元件之间的热传递。 [0041] 根据一个实施例，至少是闭合回路22的面向有待保护的元件14的部分由复合材料制成，例如由嵌在热塑性或热固性树脂基质中的玻璃纤维或碳纤维制成。 [0042] 根据在图3中可见的实施例，闭合回路22包括：至少一个冷凝器26，该至少一个冷凝器面向有待除冰的保护壁16、与之接触或被定位在其中，并且在操作中传热流体24在该至少一个冷凝器中冷凝，从而产生传输至保护壁16的潜热形式的能量；至少一个蒸发器28，该至少一个蒸发器面向热源20、与之接触或被定位在其中，并且在操作中传热流体24在该至少一个蒸发器中蒸发，从而吸收来自热源20的潜热形式的能量；至少一个第一管道30，该至少一个第一管道被配置成用于从蒸发器28朝向冷凝器26输送传热流体24；以及至少一个第二管道32，该至少一个第二管道被配置成用于从冷凝器26朝向蒸发器28输送传热流体24。 [0043] 第一管道30包括连接至蒸发器28的出口28.1的第一端30.1以及连接至冷凝器26的入口26.1的第二端30.2。 [0044] 第二管道32包括连接至冷凝器26的出口26.2的第一端32.1以及连接至蒸发器28的入口28.2的第二端32.2。 [0045] 蒸发器28根据热源20的温度范围并且根据传热流体24的性质来确定尺寸，以便实现蒸发器28的入口28.2与出口28.1之间的传热流体24的蒸发，传热流体24在蒸发器28的入口28.2处于液态、并且在蒸发器28的出口28.1处于气态。 [0046] 冷凝器26根据除冰需求并且根据传热流体24的性质来确定尺寸，以便实现冷凝器26的入口26.1与出口26.2之间的传热流体24的冷凝，传热流体24在冷凝器26的入口26.1处于气态、并且在冷凝器26的出口26.2处于液态。 [0047] 为了除冰而使用传热流体24在冷凝器26中的相变期间产生的潜热形式的能量使得能够在闭合回路22中使用具有较低温度的传热流体24，并且由此优化了除冰装置18的效率。 [0048] 通过指示的方式，传热流体24的温度在来源处小于或等于12℃。 [0049] 根据一个实施例，传热流体24是空气或甲醇。 [0050] 根据一个实施例，冷凝器26包括至少一个管件34，该至少一个管件在冷凝器26的入口26.1与出口26.2之间延伸，形成蛇形图案，以便至少部分地覆盖可以是平面的或弯曲的保护壁16。 [0051] 根据一个实施例，冷凝器26采取由具有高导热性的材料制成的柔性板件36的形式，该柔性板件具有两个相互平行的面，这两个面中的一个面被配置成紧密地固持抵靠保护壁16，该一个或多个管件34被定位在柔性板件36中、在其两个面之间。 [0052] 根据一个配置，冷凝器26紧密地固持抵靠保护壁16的内部面16.2，并且例如通过粘合而保持紧密地抵靠保护壁的内部面16.2。 [0053] 根据另一个实施例，冷凝器26集成在保护壁16中，管件34被定位保护壁16的内部面16.1与外部面16.2之间。 [0054] 蒸发器28可以采取热交换器的形式。 [0055] 在操作中，当传热流体24在蒸发器26中蒸发时，这引起压力的略微升高，导致传热流体24从蒸发器28朝向冷凝器26自然流动。为了确保传热流体24从冷凝器26朝向蒸发器28返回，可以通过将冷凝器26定位于高于蒸发器28的位置处来利用重力，或者通过使用第二管道32的适当的内部结构或通过在第二管道32上装配泵或循环器来利用毛细作用。 [0056] 根据一个实施例，闭合回路22是使用毛细效应来使传热流体24从冷凝器26朝向蒸发器28返回的毛细热管、或使用重力效应来使传热流体24从冷凝器26返回蒸发器28的重力热管。 [0057] 除冰装置18包括调节系统38，该调节系统被配置成用于调节热源20的温度并且最终调节除冰能力。 [0058] 根据一个配置，除冰装置18包括控制回路40，该控制回路除调节系统38之外包括传感器42，该传感器被配置成用于测量热源20的特征(更具体地是其温度)并且将这个特征的至少一个测量值传输至调节系统38。 [0059] 根据一个实施例，当热源20是电热系统44时，除冰装置包括由调节系统38操作并且被配置成用于向电热系统44和温度传感器42供应电力的电源46、以及被配置成用于测量电热系统44的温度并且将温度的至少一个测量值传输至调节系统38的温度传感器。 [0060] 根据本发明的除冰装置18使得可以实现对壁进行有效的除冰而不会产生电磁干扰。在保护壁16对测量或通信仪器进行保护的情况下，除冰装置18允许针对结冰问题而改善该仪器的精密度和/或正确操作，在没有根据本发明的除冰装置的情况下，该仪器的精密度和/或正确操作可能由于冰的积聚或电磁干扰而受到损害。