一种飞机防冰除冰系统

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一种飞机防冰除冰系统
申请号	CN201710593668.5	申请日	2017-07-20	公开(公告)号	CN109279031A	公开(公告)日	2019-01-29
申请人	中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所;			发明人	查萌; 李宁; 张璋;
摘要	本发明公开了一种飞机防冰除冰系统，属于飞机防除冰技术领域。包括：压电换能器、热电阻及电能收集装置；所述压电换能器设置在机翼内璧上，所述压电换能器与电能收集装置连接；所述机翼夹层中设置有热电阻，所述热电阻与所述电能收集装置连接，形成回路。本发明将机翼震动和变形的动能转化为电能，提供给埋藏于机翼前缘、发动机进气道唇口等部位的电阻丝，电阻丝发热可以起到防冰和除冰的效果，大大降低了飞机电加温防冰系统的能耗，减少飞机燃油储备，减轻飞机载重。
权利要求	1.一种飞机防冰除冰系统，其特征在于，包括：压电换能器(2)、热电阻(3)及电能收集装置(4)；所述压电换能器(2)设置在机翼(1)内璧上，所述压电换能器(2)与电能收集装置(4)连接；所述机翼(1)夹层中设置有热电阻(3)，所述热电阻(3)与所述电能收集装置(4)连接，形成回路。 2.如权利要求1所述的飞机防冰除冰系统，其特征在于：所述飞机防冰除冰系统设置有多个相互独立压电换能器(2)且并联连接在电路中。 3.如权利要求1所述的飞机防冰除冰系统，其特征在于：所述机翼(1)由外及内依次设置有覆盖层(13)、基层(12)及蒙皮(11)，所述热电阻(3)均布设置在所述基层(12)中，并通过热压技术一体成型。 4.如权利要求3所述的飞机防冰除冰系统，其特征在于：所述压电换能器(2)由纳米压电纤维毡(22)及设置在纳米压电纤维毡(22)两侧面的正负电极(21)组成，所述压电换能器(2)的电极(21)粘接在所述蒙皮(11)内表面上。 5.如权利要求3所述的飞机防冰除冰系统，其特征在于：所述热电阻(3)均布设置在机翼前缘和发动机进气道唇口的基层(12)中。 6.如权利要求4所述的飞机防冰除冰系统，其特征在于：所述纳米压电纤维毡(22)由聚偏氟乙烯纳米纤维制作。 7.如权利要求4所述的飞机防冰除冰系统，其特征在于：所述电极(21)由铝箔制作。
说明书全文	一种飞机防冰除冰系统技术领域 [0001] 本发明属于飞机防除冰技术领域，具体涉及一种飞机防冰除冰系统。背景技术 [0002] 飞机飞行时，由于气流速度的作用在一些部位常出现结冰现象，其中以机翼、尾翼、风挡发动机、进气道等前缘处最为常见。结冰不仅增加了飞机的重量，而且破坏了飞机表面的气动外形，改变了扰流流场，破坏了气动性能，造成飞机最大升力下降、飞行阻力上升、操作性能下降和稳定性能降低，对飞行安全造成很大的威胁，因结冰而引发的飞行事故屡见不鲜，严重的结冰甚至可以导致机毁人亡。 [0003] 长期以来，飞机的防冰与除冰技术一直是飞机系统设计的重要研究课题。对机翼、尾翼和发动机进气道等部件，目前常用热力防冰、机械除冰和液体防冰等系统。这些系统在研制、使用和维护上虽已成熟、但在耗能、重量和可靠性方面仍有不足。热气防冰系统结构复杂，耗能高，重量最大；电加温防冰系统耗能高，制作工艺复杂；气动带除冰系统装机寿命较短，系统工作对飞机气动性能有不良影响，不适用于高速飞机；液体防冰系统需机载防冰液量大，使系统重量较大；震动除冰系统消耗功率大，且不能保证有效除冰；憎冰覆层防冰系统的有效防冰时间短，尚未达到实际应用阶段。发明内容 [0004] 本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提出了一种飞机防冰除冰系统，利用压电材料的压电原理直接将动能转化为电能，提供给飞机防冰除冰系统，从而解决其能源消耗耗问题，节约了飞机燃油消耗和保障了飞行安全。 [0005] 本发明的技术方案：一种飞机防冰除冰系统，包括：压电换能器、热电阻及电能收集装置； [0006] 所述压电换能器设置在机翼内璧上，所述压电换能器与电能收集装置连接； [0007] 所述机翼夹层中设置有热电阻，所述热电阻与所述电能收集装置连接，形成回路。 [0008] 优选地，所述飞机防冰除冰系统设置有多个相互独立压电换能器且并联连接在电路中。 [0009] 优选地，所述机翼由外及内依次设置有覆盖层、基层及蒙皮，所述热电阻均布设置在所述基层中，并通过热压技术一体成型。 [0010] 优选地，所述压电换能器由纳米压电纤维毡及设置在纳米压电纤维毡两侧面的正负电极组成，所述压电换能器的电极粘接在所述蒙皮内表面上。 [0011] 优选地，所述热电阻均布设置在机翼前缘和发动机进气道唇口的基层中。 [0012] 优选地，所述纳米压电纤维毡由聚偏氟乙烯纳米纤维制作。 [0013] 优选地，所述电极由铝箔制作。 [0014] 本发明技术方案的有益效果：本发明将机翼震动和变形的动能转化为电能，提供给埋藏于机翼前缘、发动机进气道唇口等部位的电阻丝，电阻丝发热可以起到防冰和除冰的效果；大大降低了飞机电加温防冰系统的能耗，减少飞机燃油储备，减轻飞机载重。附图说明 [0015] 图1为本发明一种飞机防冰除冰系统的一优选实施例的结构示意图。 [0016] 图2为图1所示实施例的A部放大示意图。 [0017] 图3为图1所示实施例的压电转换器结构示意图。 [0018] 图4为图1所示实施例的压电转换器工作原理示意图。 [0019] 其中，1-机翼，2-压电换能器，3-热电阻，4-电能收集装置，11-蒙皮，12-基层，13-覆盖层，21-电极，22-纳米压电纤维毡。具体实施方式 [0020] 为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。 [0021] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。 [0022] 下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明，请参阅图1至图4； [0023] 一种飞机防冰除冰系统，包括：压电换能器2、热电阻3及电能收集装置4； [0024] 机翼1由外及内依次设置有覆盖层13、基层12及蒙皮11，热电阻3均布设置在基层12中，并通过热压技术一体成型； [0025] 压电换能器2由纳米压电纤维毡22及设置在纳米压电纤维毡22两侧面的正负电极21组成，压电换能器2的电极21粘接在蒙皮11内表面上； [0026] 飞机防冰除冰系统设置有多个相互独立压电换能器2且并联连接在电路中，多个压电换能器2共同连接在电能收集装置4上，电能收集装置与热电阻3连接，形成回路。 [0027] 压电换能器2感受机翼传来的震动和变形，纳米压电纤维毡22产生压电效应，将机翼震动和变形的动能转化为电能，电能收集装置4收集并储存压电换能器2产生的电能，当机翼需要除冰和防冰时，提供给布置在基层12中的热电阻3，使热电阻3发热，可以起到防冰和除冰的效果。 [0028] 本实施例中，热电阻3均布设置在机翼前缘和发动机进气道唇口的基层12中，可以更好的对飞机易结冰区域进行除冰，提高除冰和防冰效率，减小能耗效果更加明显。 [0029] 本实施例中，纳米压电纤维毡22由聚偏氟乙烯纳米纤维制作，电极21由铝箔制作，可提高压电换能器2的工作效率。 [0030] 本发明一种飞机防冰除冰系统，利用压电材料的压电原理直接将动能转化为电能，提供给飞机防冰除冰系统，从而解决其能源消耗耗问题，节约了飞机燃油消耗和保障了飞行安全。 [0031] 最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。