BR102019012187A2

BR102019012187A2 - sonda de dados de ar, e, método para evitar acúmulo de gelo indesejável numa sonda de dados de ar

Info

Publication number: BR102019012187A2
Application number: BR102019012187A
Authority: BR
Inventors: Daniel Matheis Brian; Allen Seidel Greg; Anderson Matthew; Llamas Paul
Original assignee: Rosemount Aerospace Inc
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2019-06-13
Publication date: 2019-12-17
Also published as: EP3581939B1; CA3046755A1; EP3581939A1; US10578637B2; US20190383848A1

Abstract

sonda de dados de ar, e, método para evitar acúmulo de gelo indesejável numa sonda de dados de ar. trata-se de uma sonda de dados de ar que inclui um corpo, uma montagem adjacente ao corpo, um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário numa região de impacto primária da sonda de dados de ar, em que a região de impacto primária é posicionada para impacto direto com gotas de água, e um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário numa região de impacto secundária da sonda de dados de ar, em que a região de impacto secundária é posicionada para contato indireto por gotas de água. o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário tem uma composição diferente do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário.

Description

SONDA DE DADOS DE AR, E, MÉTODO PARA EVITAR ACÚMULO DE GELO INDESEJÁVEL NUMA SONDA DE DADOS DE AR FUNDAMENTOS [001] A presente divulgação refere-se, em geral, a sondas de dados de ar e, em particular, a revestimentos de superfície de baixa adesão de gelo em sondas de dados de ar.

[002] As sondas de dados de ar são instaladas em aeronaves para medir parâmetros de dados de ar. Os parâmetros de dados de ar podem incluir pressão estática barométrica, altitude, velocidade de ar, ângulo de ataque, ângulo de deslize lateral, temperatura, temperatura de ar total, umidade relativa e/ou qualquer outro parâmetro de interesse. As sondas de dados de ar podem ser, por exemplo, sondas pitot, sondas de temperatura de ar total, ou sensores de ângulo de ataque.

[003] As sondas de dados de ar são montadas num exterior de uma aeronave a fim de ganhar exposição ao fluxo de ar externo. O fluxo de ar externo pode conter partículas de água ou gelo que podem se acumular e congelar na sonda de dados de ar. O crescimento de gelo numa sonda de dados de ar pode interferir na precisão da saída de sonda de dados de ar. SUMÁRIO [004] Uma sonda de dados de ar inclui um corpo, uma montagem adjacente ao corpo, um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário numa região de impacto primária da sonda de dados de ar, em que a região de impacto primária é posicionada para impacto direto com gotas de água, e um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário numa região de impacto secundária da sonda de dados de ar, em que a região de impacto secundária é posicionada para contato indireto por gotas de água. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário tem uma composição diferente do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário.

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 10/48 / 31 [005] Um método para evitar o acúmulo de gelo indesejável numa sonda de dados de ar inclui verter gelo e/ou água de uma região de impacto primária da sonda de dados de ar com um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário e verter gelo e/ou água de uma região de impacto secundária da sonda de dados de ar com um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [006] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma sonda pitot que mostra um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário e um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário.

[007] A Figura 2 é uma vista em perspectiva de uma sonda de temperatura de ar total que mostra um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário e um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário.

[008] A Figura 3 é uma vista em perspectiva de um sensor de ângulo de ataque que mostra um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário e um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário. DESCRIÇÃO DETALHADA [009] Em geral, a presente divulgação descreve revestimentos de superfície de baixa adesão de gelo primários (LIAS), incluindo superfícies porosas infundidas com líquido fluido (SLIPS), que são aplicados em regiões de impacto primárias de sondas de dados de ar, e revestimentos de LIAS secundários, incluindo revestimentos hidrofóbicos ou super-hidrofóbicos e revestimentos à base de polímero e silicone, que são aplicados em regiões de impacto secundárias de sondas de dados de ar. Os revestimentos de superfície de baixa adesão de gelo são revestimentos que fazem com que o gelo tenha adesão insatisfatória a uma superfície de modo que o gelo seja vertido rapidamente desta superfície. A colocação estratégica de revestimentos de LIAS, ou revestimentos fóbicos a gelo, é eficaz em custo e aumenta a

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 11/48 / 31 proteção das sondas de dados de ar de condições de congelamento enquanto não necessitam ou necessitam de pouco calor elétrico.

[0010] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de sonda pitot 10, a qual inclui o corpo 11 formado pela cabeça de sonda 12 e suporte 14 (que inclui a porção frontal 16, porção traseira 18, borda dianteira 20, e borda traseira 22), flange de montagem 24, região de impacto primária 28, região de impacto secundária 30, revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 32, e revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 32 está localizado na região de impacto primária 28, e o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34 está localizado na região de impacto secundária 30.

[0011] A sonda pitot 10 é uma sonda de dados de ar. A sonda pitot 10 pode ser uma sonda pitot estática ou qualquer outra sonda de dados de ar adequada. A cabeça de sonda 12 é a cabeça de detecção de sonda pitot 10. A cabeça de sonda 12 é uma porção frontal de sonda pitot 10. A cabeça de sonda 12 tem uma ou mais portas posicionadas na cabeça de sonda 12. Os componentes internos da sonda pitot 10 estão localizados na cabeça de sonda 12. A cabeça de sonda 12 é conectada a uma primeira extremidade de suporte

14. A cabeça de sonda 12 e o suporte 14 fazem o corpo 11 de sonda pitot 10. O suporte 14 tem formato de lâmina. Os componentes internos de sonda pitot 10 estão localizados no suporte 14. O suporte 14 tem porção frontal 16 num lado a montante de suporte 14 e porção traseira 18 num lado a jusante de suporte 14. A porção traseira 18 de suporte 14 é uma porção traseira de sonda pitot 10. A borda dianteira 20 de suporte 14 está na porção frontal 16, e a borda traseira 22 de suporte 14 está na porção traseira 18. A borda dianteira 20 é a borda traseira oposta 22. O suporte 14 é o flange de montagem adjacente 24. Uma segunda extremidade de suporte 14 é conectada ao flange de montagem 24. O flange de montagem 24 constitui uma montagem de

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 12/48 / 31 sonda pitot 10. O flange de montagem 24 é conectável a uma aeronave.

[0012] A região de impacto primária 28 é uma porção frontal da sonda pitot 10. Especificamente, a cabeça de sonda 12 e a porção frontal 16 do suporte 14 definem a região de impacto primária 28. A região de impacto primária 28 é uma região de sonda pitot 10 posicionada para impacto direto, ou choque direto, com gotas de água. As gotas de água impactam a região de impacto primária 28 por meio de caminho de trajetória direta a uma superfície de região de impacto primária 28 e com velocidade significante. A região de impacto primária 28 é aquecida. A fim de a sonda pitot 10 funcionar apropriadamente, a região de impacto primária 28 pode não acumular gelo.

[0013] A região de impacto secundária 30 é uma porção traseira de sonda pitot 10. Especificamente, a porção traseira 18 de suporte 14, incluindo a borda traseira 22, define a região de impacto secundária 30. A região de impacto secundária 30 é uma região de sonda pitot 10 posicionada para contato indireto por gotas de água. As gotas de água impactam a região de impacto secundária 30 através de choque menos direto, ou secundário, retorno de água, difusão turbulenta, ou outros meios. A região de impacto secundária 30 pode ou pode não ser aquecida. Uma quantidade pequena de gelo pode se acumular na região de impacto secundária 30 sem afetar de modo adverso a função de sonda pitot 10.

[0014] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 32 está localizado na região de impacto primária 28. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 32 é um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo robusto. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 32 pode ser superfícies porosas infundidas com líquido fluido (SLIPS) ou qualquer outro revestimento adequado com capacidade para resistir a região de impacto primária 28. SLIPS compreende um líquido infundido numa superfície porosa, o que pode ser alcançado por meio de estruturas em microescala na superfície de região de impacto

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 13/48 / 31 primária 28.

[0015] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34 está localizado na região de impacto secundária 30. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34 é um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo de alto desempenho que tem uma composição diferente do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 32. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34 pode ser um revestimento hidrofóbico, um revestimento superhidrofóbico, um revestimento à base de silicone, ou um revestimento à base de polímero. Os revestimentos hidrofóbicos e super-hidrofóbicos podem ser alcançados por meio de estruturas em microescala usinadas na superfície de região de impacto secundária 30. Os revestimentos hidrofóbicos e superhidrofóbicos aumentam o ângulo de contato de uma gota de água em relação à superfície de região de impacto secundária 30. O grau de hidrofobicidade depende da habilidade da água umedecer entre as estruturas de superfície em microescala, o que é inversamente relacionado ao ângulo de contato. Os revestimentos hidrofóbicos também podem ser alcançados com o uso de Nano Tubos de Carbono (CNT) que são aplicados a uma superfície de região de impacto secundária 30 para criar estruturas em microescala na superfície de região de impacto secundária 30. Adicionalmente, o calor (de uma fonte de calor na sonda pitot 10) pode ser aplicado a Nano Tubos de Carbono para aquecer os Nano Tubos de Carbono. Por exemplo, a corrente pode ser aplicada através da superfície de Nano Tubos de Carbono. Silicone ou revestimento à base de polímeros são revestimentos menos robustos que têm um módulo de baixo cisalhamento. O revestimento à base de silicone ou polímeros de região de impacto secundária 30 pode ser personalizado para produzir níveis diferentes de módulo de cisalhamento com base no nível desejado de adesão de gelo e robustez. Os revestimentos à base de silicone ou polímero podem ser revestimentos passivos ou ativos.

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 14/48 / 31 [0016] A sonda pitot 10 é instalada numa aeronave. A sonda pitot 10 pode ser montada numa fuselagem da aeronave por meio do flange de montagem 24 e fixadores, como parafusos ou cavilhas. O suporte 14 mantém a cabeça de sonda 12 longe da fuselagem da aeronave para expor a cabeça de sonda 12 ao fluxo de ar externo. A cabeça de sonda 12 retira o ar do fluxo de ar externo circundante e comunica as pressões de ar pneumaticamente através de componentes internos e passagens de cabeça de sonda 12 e suporte 14. As medições de pressão são comunicadas a um computador de voo e podem ser usadas para gerar parâmetros de dados de ar relacionados à condição de voo de aeronave.

[0017] O fluxo de ar externo pode conter partículas de gele ou água que podem se acumular no congelamento na sonda pitot 10 mediante impacto. A água que impacta a sonda pitot 10 pode causar o acúmulo de gelo na sonda pitot 10.

[0018] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 32 impede que o gelo se forme na região de impacto primária 28 de sonda pitot 10. Por exemplo, SLIPS faz com que a água, e potencialmente as partículas de gelo, seja rapidamente vertida da região de impacto primária 28. A água e o gelo não interagem com o líquido, como óleo, infundido na superfície porosa criada pelas estruturas em microescala de revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 32. Juntamente com a vertedura de gelo e água, parte do líquido infundido na superfície porosa é perdida durante o processo de vertedura de gelo. Como tal, a estrutura em microescala não é sacrificada com ciclos de vertedura de gelo sucessivos. O líquido infundido também pode ser perdido devido a forças externas. Como tal, o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 32 pode ser periodicamente reabastecido com líquido infundido. SLIPS são compatíveis com a região de impacto primária 28 devido ao fato de que as superfícies porosas são protegidas pelo líquido infundido.

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 15/48 / 31 [0019] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34 diminui a quantidade de gelo que se forma na região de impacto secundária 30 de sonda pitot 10, o que impede que o congelamento significante ocorra na região de impacto secundária 30. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34 impede que o gelo cresça em formatos de gelo grandes que podem perturbar a medição de sonda de dados de ar limitando-se o tamanho máximo de gelo que cresce antes de vertedura da região de impacto secundária 30. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34 é eficaz na região de impacto secundária 30, em que uma pequena quantidade de gelo pode se acumular. Os revestimentos hidrofóbicos ou super-hidrofóbicos, incluindo Nano Tubos de Carbono passivos (não aquecidos), são compatíveis devido ao fato de que o impacto da água na região de impacto secundária 30 tende ao estado de Cassie-Baxter (no qual as gotas de água repousam no topo das estruturas de superfície). As gotas de água na região de impacto secundária 30 têm uma habilidade diminuída para umedecer entre as estruturas de superfície em microescala, o ângulo de contato aumentado resulta em força de adesão mais baixa. Como tal, as gotas de água repousam no topo das estruturas em microescala de revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34. Como resultado, a água, a qual pode se acumular como uma pequena formação de gelo, é vertida mais facilmente, ou removida, da superfície de região de impacto secundária 30 por forças aerodinâmicas antes de se acumular num crescimento de gelo grande. Adicionalmente, os revestimentos super-hidrofóbicos podem causar a nucleação atrasada de gelo. Além disto, os Nano Tubos de Carbono podem ser aquecidos como um método ativo que estimula a vertedura de água e também impede ou funde quaisquer pequenas formações de gelo. Adicionalmente, um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário à base de polímero o silicone passivo 34 tem vantagem sobre a redução natural em adesão de gelo devido a um módulo de cisalhamento mais

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 16/48 / 31 baixo visto que a força de adesão de gelo é proporcional ao módulo de cisalhamento do substrato. Como tal, o gelo é vertido rapidamente da região de impacto secundária 30. Um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário à base de silicone ou polímero ativo 34 envolve enviar um pulso mecânico no revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34 para estimular a vertedura do gelo. Embora revestimentos à base de silicone ou polímero sejam menos robustos, a erosão é menos provável na região de impacto secundária 30, tornando revestimentos à base de silicone e polímero compatíveis com a região de impacto secundária 30.

[0020] Por outro lado, o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34 é menos eficaz na região de impacto primária 28. Os revestimentos hidrofóbicos ou super-hidrofóbicos, por exemplo, são menos eficazes na região de impacto primária 28 devido ao fato de que a água em impacto tende ao estado de Wenzel (em que as gotas de água se movem entre as estruturas de superfície), devido às velocidades normais altas da água em impacto na região de impacto primária 28. Mediante impacto, as gotas de água na região de impacto primária 28 se perfuram nas estruturas em microescala de um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário hidrofóbico ou super-hidrofóbico 34, o que nega o efeito de baixa adesão de gelo das microestruturas. Os revestimentos de superfície de baixa adesão de gelo primários 32, como SLIPS, são condutores à região de impacto primária 28 evitando-se a transição entre os estados de Wenzel e CassieBaxter. Nano Tubos de Carbono também são menos robustos e podem não resistir ao impacto de água na região de impacto primária 28. De modo semelhante, os revestimentos à base de silicone ou polímero, por exemplo, são menos eficazes na região de impacto primária 28. Devido ao fato de que os revestimentos à base de silicone ou polímeros são menos robustos, os revestimentos à base de silicone ou polímeros são mais facilmente removidos da região de impacto primária 28.

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 17/48 / 31 [0021] As sondas de dados de ar, como a sonda pitot 10, são necessárias para manter o desempenho em ambientes de congelamento severos e extensivos. As sondas de dados de ar, como a sonda pitot 10, são expostas a níveis aumentados de congelamento. Adicionalmente, porções maiores de sondas de dados de ar, como sonda pitot 10, são expostas ao congelamento. Os crescimentos de gelo maiores em sondas de dados de ar, como sonda pitot 10, podem interferir com a precisão da saída de sonda de dados de ar.

[0022] Os revestimentos de superfície de baixa adesão de gelo (LIAS), ou revestimentos fóbicos a gelo, reduzem ou eliminam a quantidade de calor necessária por sondas de dados de ar. Devido ao fato de que a região de impacto secundária 30 permite alguma quantidade de crescimento de gelo e vertedura de gelo, o uso de revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34 elimina a necessidade de calor elétrico na região de impacto secundária 30 de sonda pitot 10. Devido ao fato de que nenhum crescimento de gelo é tolerado na região de impacto primária 28, o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 32 diminui a quantidade de calor necessária para impedir o gelo de se formar na região de impacto primária 28 de sonda pitot 10. Como resultado do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário mais passivo 32 e do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34 que opera com pouco ou nenhum calor elétrico, a sonda pitot 10 opera com necessidades de potência mais baixa e tem confiabilidade aumentada. Adicionalmente, a sonda pitot 10 que necessita de menos calor resulta em eficácia de combustível maior. Adicionalmente, juntamente com as partículas de água e gelo, o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 32 e o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34 verterão produtos químicos da sonda pitot 10, diminuindo a corrosão e prolongando o uso de sonda pitot

10.

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 18/48 / 31 [0023] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 32 oferece desempenho melhorado de sonda pitot 10 em condições de congelamento. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 32 é eficaz na região de impacto primária 28. Devido ao fato de que SLIPS evita a questão de transição entre os estados de Wenzel e Cassie-Baxter e impede a microestrutura de ser sacrificada, SLIPS são mais duráveis e adequadas para a região de impacto primária 28.

[0024] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34 é menos eficaz na região de impacto primária 28. Por exemplo, água em impacto com um revestimento hidrofóbico na região de impacto primária 28 tenderá para o estado de Wenzel e resultará em formações de gelo, as quais levarão a estrutura em microescala junto durante a vertedura da região de impacto primária 28, reduzindo o desempenho de adesão de gelo no próximo ciclo de descongelamento. Em vez disto, o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34 na região de impacto secundária 30 contribui para o desempenho melhorado de sonda pitot 10 em condições de congelamento. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34 impede o acúmulo de gelo significante em região de impacto secundária 30 sem necessitar do uso de calor. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34 também é protegido da erosão na região de impacto secundária 30.

[0025] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 32 e o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34 protegem juntos a sonda pitot 10 de condições de congelamento extremas. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 32 opera de modo diferente do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34. Como tais, o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 32 e o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34 são aplicados a regiões diferentes de sonda pitot 10 - a região

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 19/48 / 31 de impacto primária 28 e a região de impacto secundária 30 - que têm características diferentes para maximizar a eficácia em condições de congelamento. Por exemplo, o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário mais robusto 32, como SLIPS, é aplicado à região de impacto primária mais severa 28, e o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário menos robusto 34, como Nano Tubos de Carbono ou revestimentos à base de silicone ou polímero, é aplicado à região de impacto secundária menos severa 30. Adicionalmente, a colocação estratégica apropriada do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 32 e do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 34 é mais eficaz em custo e melhora a manutenção.

[0026] A Figura 2 é uma vista em perspectiva da sonda de temperatura de ar total 36, a qual inclui o corpo 37 formado pela cabeça 38 (que inclui a colher de entrada 40) e o suporte 42 (que inclui porção frontal 44, porção traseira 46, borda dianteira 48, e borda traseira 50), flange de montagem 52, região de impacto primária 54, região de impacto secundária 56, revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 58, e revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 58 está localizado na região de impacto primária 54, e o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60 está localizado na região de impacto secundária 56.

[0027] A sonda de temperatura de ar total 36 é uma sonda de dados de ar. A cabeça 38, que tem a colher de entrada 40, é conectada a uma primeira extremidade de suporte 42. A colher de entrada 40 é uma porção frontal de sonda de temperatura de ar total 36. A colher de entrada 40 é uma abertura numa extremidade frontal, ou a montante, da cabeça 38. A cabeça 38 e o suporte 42 constituem o corpo 37 de sonda de temperatura de ar total 36. O suporte 42 tem a porção frontal 44 num lado a montante de suporte 42 e a

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 20/48 / 31 porção traseira 46 num lado a jusante do suporte 42. A porção traseira 46 de suporte 42 é uma porção traseira de sonda de temperatura de ar total 36. A borda dianteira 48 de suporte 42 está na porção frontal 44, e a borda traseira 50 de suporte 42 está na porção traseira 46. A borda dianteira 48 é a borda traseira oposta 50. O suporte 42 é o flange de montagem adjacente 52. Uma segunda extremidade de suporte 42 é conectada ao flange de montagem 52. O flange de montagem 52 constitui uma montagem de sonda de temperatura de ar total 36. O flange de montagem 52 é conectável a uma aeronave.

[0028] A região de impacto primária 54 é uma porção frontal de sonda de temperatura de ar total 36. Especificamente, a colher de entrada 40 define a região de impacto primária 54 e a porção frontal 44 de suporte 42, incluindo a borda dianteira 48. A região de impacto primária 54 é uma região de sonda de temperatura de ar total 36 posicionada para impacto direto, ou choque direto, com gotas de água. As gotas de água impactam a região de impacto primária 54 por meio de caminho de trajetória direta a uma superfície de região de impacto primária 54 e com velocidade significante. A região de impacto primária 54 é aquecida. A fim de a sonda de temperatura de ar total 36 funcionar apropriadamente, a região de impacto primária 54 pode não acumular gelo.

[0029] A região de impacto secundária 56 é uma porção traseira de sonda de temperatura de ar total 36. Especificamente, a porção traseira 46 de suporte 42, incluindo a borda traseira 50, define a região de impacto secundária 56. A região de impacto secundária 56 é uma região de sonda de temperatura de ar total 36 posicionada para contato indireto por gotas de água. As gotas de água impactam a região de impacto secundária 56 através de choque menos direto, ou secundário, retorno de água, difusão turbulenta, ou outros meios. A região de impacto secundária 56 pode ou pode não ser aquecida. Uma quantidade pequena de gelo pode se acumular na região de impacto secundária 56 sem afetar de modo adverso a função de sonda de

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 21/48 / 31 temperatura de ar total 36.

[0030] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 58 está localizado na região de impacto primária 54. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 58 é um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo robusto. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 58 pode ser superfícies porosas infundidas com líquido fluido (SLIPS) ou qualquer outro revestimento adequado com capacidade para resistir a região de impacto primária 54. SLIPS compreende um líquido infundido numa superfície porosa, o que pode ser alcançado por meio de estruturas em microescala na superfície de região de impacto primária 54.

[0031] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60 está localizado na região de impacto secundária 56. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60 é um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo de alto desempenho que tem uma composição diferente do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 58. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60 pode ser um revestimento hidrofóbico, um revestimento superhidrofóbico, um revestimento à base de silicone, ou um revestimento à base de polímero. Os revestimentos hidrofóbicos e super-hidrofóbicos podem ser alcançados por meio de estruturas em microescala usinadas na superfície de região de impacto secundária 56. Os revestimentos hidrofóbicos e superhidrofóbicos aumentam o ângulo de contato de uma gota de água em relação à superfície de região de impacto secundária 56. O grau de hidrofobicidade depende da habilidade da água umedecer entre as estruturas de superfície em microescala, o que é inversamente relacionado ao ângulo de contato. Os revestimentos hidrofóbicos também podem ser alcançados com o uso de Nano Tubos de Carbono (CNT) que são aplicados a uma superfície de região de impacto secundária 56 para criar estruturas em microescala na superfície de

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 22/48 / 31 região de impacto secundária 56. Adicionalmente, o calor (de uma fonte de calor na sonda de temperatura de ar total 36) pode ser aplicado a Nano Tubos de Carbono para aquecer os Nano Tubos de Carbono. Por exemplo, a corrente pode ser aplicada através da superfície de Nano Tubos de Carbono. Silicone ou revestimento à base de polímeros são revestimentos menos robustos que têm um módulo de baixo cisalhamento. Os revestimentos à base de silicone ou polímeros de região de impacto secundária 56 podem ser personalizados para produzir níveis diferentes de módulo de cisalhamento com base no nível desejado de adesão de gelo e robustez. Os revestimentos à base de silicone ou polímero podem ser revestimentos passivos ou ativos.

[0032] A sonda de temperatura de ar total 36 é instalada numa aeronave. A sonda de temperatura de ar total 36 pode ser montada numa fuselagem da aeronave por meio do flange de montagem 52 e fixadores, como parafusos ou cavilhas. O suporte 42 mantém a cabeça 38 longe da fuselagem da aeronave para expor a cabeça 38 ao fluxo de ar externo. O ar flui para a sonda de temperatura de ar total 36 através da colher de entrada 40 da cabeça 38. O ar flui para uma passagem interior no suporte 14 de sonda de temperatura de ar total 36, em que os elementos de detecção medem a temperatura de ar total do ar. As medições de temperatura de ar total do ar são comunicadas para um computador de voo. Tais medições podem ser usadas para gerar parâmetros de dados de ar relacionados à condição de voo de aeronave.

[0033] O fluxo de ar externo pode conter partículas de gele ou água que podem se acumular no congelamento na sonda de temperatura de ar total 36 mediante impacto. A água em impacto com a sonda de temperatura de ar total 36 pode causar o acúmulo de gelo na sonda de temperatura de ar total 36. [0034] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 58 impede que o gelo se forme na região de impacto primária 54 de sonda de temperatura de ar total 36. Por exemplo, SLIPS faz com que água, e

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 23/48 / 31 potencialmente partículas de gelo, seja rapidamente vertida da região de impacto primária 54. A água e o gelo não interagem com o líquido, como óleo, infundido na superfície porosa criada pelas estruturas em microescala de revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 58 .Juntamente com a vertedura de gelo e água, parte do líquido infundido na superfície porosa é perdida durante o processo de vertedura de gelo. Como tal, a estrutura em microescala não é sacrificada com ciclos de vertedura de gelo sucessivos. O líquido infundido também pode ser perdido devido a forças externas. Como tal, o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 58 pode ser periodicamente reabastecido com líquido infundido. SLIPS são compatíveis com a região de impacto primária 54 devido ao fato de que as superfícies porosas são protegidas pelo líquido infundido.

[0035] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60 diminui a quantidade de gelo que se forma na região de impacto secundária 56 de sonda de temperatura de ar total 36, o que impede que o congelamento significante ocorra na região de impacto secundária 56. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60 impede que o gelo cresça em formatos de gelo grandes que podem perturbar a medição de sonda de dados de ar limitando-se o tamanho máximo de gelo que cresce antes de vertedura da região de impacto secundária 56. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60 é eficaz na região de impacto secundária 56, em que uma pequena quantidade de gelo pode se acumular. Os revestimentos hidrofóbicos ou super-hidrofóbicos, incluindo Nano Tubos de Carbono passivos (não aquecidos), são compatíveis devido ao fato de que o impacto da água na região de impacto secundária 56 tende ao estado de Cassie-Baxter. As gotas de água na região de impacto secundária 56 têm uma habilidade diminuída para umedecer entre as estruturas de superfície em microescala, o ângulo de contato aumentado resulta em força de adesão mais baixa. Como tal, as gotas de água repousam no topo das estruturas em

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 24/48 / 31 microescala de revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60. Como resultado, a água, a qual pode se acumular como uma pequena formação de gelo, é vertida mais facilmente, ou removida, da superfície de região de impacto secundária 56 por forças aerodinâmicas antes de se acumular num crescimento de gelo grande. Adicionalmente, os revestimentos super-hidrofóbicos podem causar a nucleação atrasada de gelo. Além disto, os Nano Tubos de Carbono podem ser aquecidos como um método ativo que estimula a vertedura de água e também impede ou funde quaisquer pequenas formações de gelo. Adicionalmente, um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário à base de polímero o silicone passivo 60 tem vantagem sobre a redução natural em adesão de gelo devido a um módulo de cisalhamento mais baixo visto que a força de adesão de gelo é proporcional ao módulo de cisalhamento do substrato. Como tal, o gelo é vertido rapidamente da região de impacto secundária 56. Um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário à base de silicone ou polímero ativo 60 envolve enviar um pulso mecânico no revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60 para estimular a vertedura do gelo. Embora revestimentos à base de silicone ou polímero sejam menos robustos, a erosão é menos provável na região de impacto secundária 56, tornando revestimentos à base de silicone e polímero compatíveis com a região de impacto secundária 56. [0036] Por outro lado, o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60 é menos eficaz na região de impacto primária 54. Os revestimentos hidrofóbicos ou super-hidrofóbicos, por exemplo, são menos eficazes na região de impacto primária 54 devido ao fato de que a água em impacto tende ao estado de Wenzel, devido às velocidades normais altas da água em impacto na região de impacto primária 54. Mediante impacto, as gotas de água na região de impacto primária 54 se perfuram nas estruturas em microescala de um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário hidrofóbico ou super-hidrofóbico 60, o que nega o efeito de baixa

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 25/48 / 31 adesão de gelo das microestruturas. Os revestimentos de superfície de baixa adesão de gelo primários 58, como SLIPS, são condutores à região de impacto primária 54 evitando-se a transição entre os estados de Wenzel e CassieBaxter. Nano Tubos de Carbono também são menos robustos e podem não resistir ao impacto de água na região de impacto primária 28. De modo semelhante, os revestimentos à base de silicone ou polímero, por exemplo, são menos eficazes na região de impacto primária 54. Devido ao fato de que os revestimentos à base de silicone ou polímeros são menos robustos, os revestimentos à base de silicone ou polímeros são mais facilmente removidos da região de impacto primária 54.

[0037] As sondas de dados de ar, como a sonda de temperatura de ar total 36, são necessárias para manter o desempenho em ambientes de congelamento severos e extensivos. As sondas de dados de ar, como a sonda de temperatura de ar total 36, são expostas a níveis aumentados de congelamento. Adicionalmente, porções maiores de sondas de dados de ar, como sonda de temperatura de ar total 36, são expostas ao congelamento. Os crescimentos de gelo maiores em sondas de dados de ar, como sonda de temperatura de ar total 36, podem interferir com a precisão da saída de sonda de dados de ar.

[0038] Os revestimentos de superfície de baixa adesão de gelo (LIAS), ou revestimentos fóbicos a gelo, reduzem ou eliminam a quantidade de calor necessária por sondas de dados de ar. Devido ao fato de que a região de impacto secundária 56 permite alguma quantidade de crescimento de gelo e vertedura de gelo, o uso de revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60 elimina a necessidade de calor elétrico na região de impacto secundária 56 de sonda de temperatura de ar total 36. Devido ao fato de que nenhum crescimento de gelo é tolerado na região de impacto primária 54, o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 58 diminui a quantidade de calor necessária para impedir o gelo de se formar na região de

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 26/48 / 31 impacto primária 54 de sonda de temperatura de ar total 36. Como resultado do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário mais passivo 58 e do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60 que opera com pouco ou nenhum calor elétrico, a sonda de temperatura de ar total 36 opera com necessidades de potência mais baixa e tem confiabilidade aumentada. Adicionalmente, a sonda de temperatura de ar total 36 que necessita de menos calor resulta em eficácia de combustível maior. Adicionalmente, juntamente com as partículas de água e gelo, o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 58 e o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60 verterão produtos químicos da sonda de temperatura de ar total 36, diminuindo a corrosão e prolongando o uso de sonda de temperatura de ar total 36.

[0039] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 58 oferece desempenho melhorado de sonda de temperatura de ar total 36 em condições de congelamento. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 58 é eficaz na região de impacto primária 54. Devido ao fato de que SLIPS evita a questão de transição entre os estados de Wenzel e CassieBaxter e impede a microestrutura de ser sacrificada, SLIPS são mais duráveis e adequadas para a região de impacto primária 54. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60 é menos eficaz na região de impacto primária 54. Por exemplo, água em impacto com um revestimento hidrofóbico na região de impacto primária 54 tenderá para o estado de Wenzel e resultará em formações de gelo, as quais levarão a estrutura em microescala junto durante a vertedura da região de impacto primária 54, reduzindo o desempenho de adesão de gelo no próximo ciclo de descongelamento. Em vez disto, o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60 na região de impacto secundária 56 contribui para o desempenho melhorado de sonda de temperatura de ar total 36 em condições de congelamento. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60 impede o

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 27/48 / 31 acúmulo de gelo significante em região de impacto secundária 56 sem necessitar do uso de calor. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60 também é protegido da erosão na região de impacto secundária 56.

[0040] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 58 e o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60 protegem juntos a sonda de temperatura de ar total 36 de condições de congelamento extremas. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 58 opera de modo diferente do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60. Como tais, o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 58 e o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60 são aplicados a regiões diferentes de sonda de temperatura de ar total 36 - a região de impacto primária 54 e a região de impacto secundária 56 - que têm características diferentes para maximizar a eficácia em condições de congelamento. Por exemplo, o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário mais robusto 58, como SLIPS, é aplicado à região de impacto primária mais severa 54, e o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário menos robusto 60, como Nano Tubos de Carbono ou revestimentos à base de silicone ou polímero, é aplicado à região de impacto secundária menos severa 56. Adicionalmente, a colocação estratégica apropriada do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 58 e do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 60 é mais eficaz em custo e melhora a manutenção.

[0041] A Figura 3 é uma vista em perspectiva de sensor de ângulo de ataque 62, o qual inclui a palheta 64 (que inclui borda dianteira 66 e borda traseira 68), placa frontal 70 (que inclui superfície exterior 72), alojamento 74, região de impacto primária 76, região de impacto secundária 78, revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 80, e revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 82. O

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 28/48 / 31 revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 80 está localizado na região de impacto primária 76, e o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 82 está localizado na região de impacto secundária 78.

[0042] O sensor de ângulo de ataque 62 é uma sonda de dados de ar. A palheta 64 constitui um corpo de sensor de ângulo de ataque 62. A palheta 64 tem a borda dianteira 66 numa porção frontal, ou a montante, de palheta 64 e a borda traseira 68 numa porção traseira, ou a jusante, de palheta 64. A borda dianteira 66 é a borda traseira oposta 68. A palheta 64 é a placa frontal adjacente 70. Especificamente, a superfície exterior 72 de placa frontal 70 é a palheta adjacente 64. A placa frontal 70 constitui uma montagem de sensor de ângulo de ataque 62. A placa frontal 70 é conectável a uma aeronave. A superfície exterior 72 está num primeiro lado de placa frontal 70 que pode ser exposto ao fluxo de ar externo. Um segundo lado de placa frontal 70 é conectado ao alojamento 74. A placa frontal 70 é posicionada no alojamento 74. Os componentes internos de sensor de ângulo de ataque 62 estão localizados no alojamento 74.

[0043] A palheta 64 define a região de impacto primária 76. A borda dianteira 66 de palheta 64 pode definir particularmente a região de impacto primária 76. A região de impacto primária 76 é uma região de sensor de ângulo de ataque 62 posicionada para impacto direto, ou choque direto, com gotas de água. As gotas de água impactam a região de impacto primária 76 por meio de caminho de trajetória direta a uma superfície de região de impacto primária 76 e com velocidade significante. A região de impacto primária 76 é aquecida. A fim de o sensor de ângulo de ataque 62 funcionar apropriadamente, a região de impacto primária 76 pode não acumular gelo.

[0044] A placa frontal 70 define a região de impacto secundária 78. Especificamente, a superfície exterior 72 de placa frontal 70 define a região de impacto secundária 30. A região de impacto secundária 78 é uma região de

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 29/48 / 31 sensor de ângulo de ataque 62 posicionada para contato indireto por gotas de água. As gotas de água impactam a região de impacto secundária 78 através de choque menos direto, ou secundário, retorno de água, difusão turbulenta, ou outros meios. A região de impacto secundária 78 pode ou pode não ser aquecida. Uma quantidade pequena de gelo pode se acumular na região de impacto secundária 78 sem afetar de modo adverso a função de sensor de ângulo de ataque 62.

[0045] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 80 está localizado na região de impacto primária 76. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 80 é um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo robusto. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 80 pode ser superfícies porosas infundidas com líquido fluido (SLIPS) ou qualquer outro revestimento adequado com capacidade para resistir a região de impacto primária 76. SLIPS compreende um líquido infundido numa superfície porosa, o que pode ser alcançado por meio de estruturas em microescala na superfície de região de impacto primária 76.

[0046] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 82 está localizado na região de impacto secundária 78. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 82 é um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo de alto desempenho que tem uma composição diferente do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 80. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 82 pode ser um revestimento hidrofóbico, um revestimento superhidrofóbico, um revestimento à base de silicone, ou um revestimento à base de polímero. Os revestimentos hidrofóbicos e super-hidrofóbicos podem ser alcançados por meio de estruturas em microescala usinadas na superfície de região de impacto secundária 78. Os revestimentos hidrofóbicos e superhidrofóbicos aumentam o ângulo de contato de uma gota de água em relação à

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 30/48 / 31 superfície de região de impacto secundária 78. O grau de hidrofobicidade depende da habilidade da água umedecer entre as estruturas de superfície em microescala, o que é inversamente relacionado ao ângulo de contato. Os revestimentos hidrofóbicos também podem ser alcançados com o uso de Nano Tubos de Carbono (CNT) que são aplicados a uma superfície de região de impacto secundária 78 para criar estruturas em microescala na superfície de região de impacto secundária 78. Adicionalmente, o calor (de uma fonte de calor no sensor de ângulo de ataque 62) pode ser aplicado a Nano Tubos de Carbono para aquecer os Nano Tubos de Carbono. Por exemplo, a corrente pode ser aplicada através da superfície de Nano Tubos de Carbono. Silicone ou revestimento à base de polímeros são revestimentos menos robustos que têm um módulo de baixo cisalhamento. Os revestimentos à base de silicone ou polímeros de região de impacto secundária 78 podem ser personalizados para produzir níveis diferentes de módulo de cisalhamento com base no nível desejado de adesão de gelo e robustez. Os revestimentos à base de silicone ou polímero podem ser revestimentos passivos ou ativos.

[0047] O sensor de ângulo de ataque 62 é instalado numa aeronave. O sensor de ângulo de ataque 62 pode ser montado numa fuselagem da aeronave por meio da placa frontal 70 e fixadores, como parafusos ou cavilhas. A palheta 64 se estende para fora de um exterior da aeronave e é exposta ao fluxo de ar externo, e o alojamento 74 se estende num interior da aeronave. O fluxo de ar externo faz com que a palheta 64 gire em relação à placa frontal 70 por meio de uma série de mancais no sensor de ângulo de ataque 62. A palheta 64 gira com base no ângulo da aeronave que voa em relação ao fluxo de ar externo incidente. A palheta 64 causa a rotação de uma base de palheta e eixo de palheta no alojamento 74. O eixo de palheta é acoplado a um sensor de rotação que mede o ângulo local de ataque ou ângulo do fluxo de ar em relação à estrutura de aeronave fixada. O ângulo de ataque medido é comunicado a um computador de voo e pode ser usado para gerar parâmetros

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 31/48 / 31 de dados de ar relacionados à condição de voo de aeronave.

[0048] O fluxo de ar externo pode conter partículas de gele ou água que podem se acumular no congelamento no sensor de ângulo de ataque 62 mediante impacto. A água que impacta o sensor de ângulo de ataque 62 pode causar o acúmulo de gelo no sensor de ângulo de ataque 62.

[0049] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 80 impede que o gelo se forme na região de impacto primária 76 de sensor de ângulo de ataque 62. Por exemplo, SLIPS faz com que água, e potencialmente partículas de gelo, seja rapidamente vertida da região de impacto primária 76. A água e o gelo não interagem com o líquido, como óleo, infundido na superfície porosa criada pelas estruturas em microescala de revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 80. Juntamente com a vertedura de gelo e água, parte do líquido infundido na superfície porosa é perdida durante o processo de vertedura de gelo. Como tal, a estrutura em microescala não é sacrificada com ciclos de vertedura de gelo sucessivos. O líquido infundido também pode ser perdido devido a forças externas. Como tal, o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 80 pode ser periodicamente reabastecido com líquido infundido. SLIPS são compatíveis com a região de impacto primária 76 devido ao fato de que as superfícies porosas são protegidas pelo líquido infundido.

[0050] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 82 diminui a quantidade de gelo que se forma na região de impacto secundária 78 de sensor de ângulo de ataque 62, o que impede que o congelamento significante ocorra na região de impacto secundária 78. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 82 impede que o gelo cresça em formatos de gelo grandes que podem perturbar a medição de sonda de dados de ar limitando-se o tamanho máximo de gelo que cresce antes de vertedura da região de impacto secundária 78. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 82 é eficaz na região de

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 32/48 / 31 impacto secundária 78, em que uma pequena quantidade de gelo pode se acumular. Os revestimentos hidrofóbicos ou super-hidrofóbicos, incluindo Nano Tubos de Carbono passivos (não aquecidos), são compatíveis devido ao fato de que o impacto da água na região de impacto secundária 78 tende ao estado de Cassie-Baxter. As gotas de água na região de impacto secundária 78 têm uma habilidade diminuída para umedecer entre as estruturas de superfície em microescala, o ângulo de contato aumentado resulta em força de adesão mais baixa. Como tal, as gotas de água repousam no topo das estruturas em microescala de revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 82. Como resultado, a água, a qual pode se acumular como uma pequena formação de gelo, é vertida mais facilmente, ou removida, da superfície de região de impacto secundária 78 por forças aerodinâmicas antes de se acumular num crescimento de gelo grande. Adicionalmente, os revestimentos super-hidrofóbicos podem causar a nucleação atrasada de gelo. Além disto, os Nano Tubos de Carbono podem ser aquecidos como um método ativo que estimula a vertedura de água e também impede ou funde quaisquer pequenas formações de gelo. Adicionalmente, um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário à base de polímero o silicone passivo 82 tem vantagem sobre a redução natural em adesão de gelo devido a um módulo de cisalhamento mais baixo visto que a força de adesão de gelo é proporcional ao módulo de cisalhamento do substrato. Como tal, o gelo é vertido rapidamente da região de impacto secundária 78. Um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário à base de silicone ou polímero ativo 82 envolve enviar um pulso mecânico no revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 82 para estimular a vertedura do gelo. Embora revestimentos à base de silicone ou polímero sejam menos robustos, a erosão é menos provável na região de impacto secundária 78, tornando revestimentos à base de silicone e polímero compatíveis com a região de impacto secundária 78.

[0051 ] Por outro lado, o revestimento de superfície de baixa adesão de

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 33/48 / 31 gelo secundário 82 é menos eficaz na região de impacto primária 76. Os revestimentos hidrofóbicos ou super-hidrofóbicos, por exemplo, são menos eficazes na região de impacto primária 76 devido ao fato de que a água em impacto tende ao estado de Wenzel, devido às velocidades normais altas da água em impacto na região de impacto primária 76. Mediante impacto, as gotas de água na região de impacto primária 76 se perfuram nas estruturas em microescala de um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário hidrofóbico ou super-hidrofóbico 82, o que nega o efeito de baixa adesão de gelo das microestruturas. Os revestimentos de superfície de baixa adesão de gelo primários 80, como SLIPS, são condutores à região de impacto primária 76 evitando-se a transição entre os estados de Wenzel e CassieBaxter. Nano Tubos de Carbono também são menos robustos e podem não resistir ao impacto de água na região de impacto primária 28. De modo semelhante, os revestimentos à base de silicone ou polímero, por exemplo, são menos eficazes na região de impacto primária 76. Devido ao fato de que os revestimentos à base de silicone ou polímeros são menos robustos, os revestimentos à base de silicone ou polímeros são mais facilmente removidos da região de impacto primária 76.

[0052] As sondas de dados de ar, como o sensor de ângulo de ataque 62, são necessárias para manter o desempenho em ambientes de congelamento severos e extensivos. As sondas de dados de ar, como o sensor de ângulo de ataque 62, são expostas a níveis aumentados de congelamento. Adicionalmente, porções maiores de sondas de dados de ar, como sensor de ângulo de ataque 62, são expostas ao congelamento. Os crescimentos de gelo maiores em sondas de dados de ar, como ângulo de sensor de ataque 62, podem interferir com a precisão da saída de sonda de dados de ar.

[0053] Os revestimentos de superfície de baixa adesão de gelo (LIAS), ou revestimentos fóbicos a gelo, reduzem ou eliminam a quantidade de calor necessária por sondas de dados de ar. Devido ao fato de que a região

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 34/48 / 31 de impacto secundária 78 permite alguma quantidade de crescimento de gelo e vertedura de gelo, o uso de revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 82 elimina a necessidade de calor elétrico na região de impacto secundária 78 de sensor de ângulo de ataque 62. Devido ao fato de que nenhum crescimento de gelo é tolerado na região de impacto primária 76, o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 80 diminui a quantidade de calor necessária para impedir o gelo de se formar na região de impacto primária 76 de sensor de ângulo de ataque 62. Como resultado do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário mais passivo 80 e do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 82 que opera com pouco ou nenhum calor elétrico, o sensor de ângulo de ataque 62 opera com necessidades de potência mais baixa e tem confiabilidade aumentada. Adicionalmente, o sensor de ângulo de ataque 62 que necessita de menos calor resulta em eficácia de combustível maior. Adicionalmente, juntamente com as partículas de água e gelo, o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 80 e o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 82 verterão produtos químicos do sensor de ângulo de ataque 62, diminuindo a corrosão e prolongando o uso de sensor de ângulo de ataque 62.

[0054] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 80 oferece desempenho melhorado de sensor de ângulo de ataque 62 em condições de congelamento. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 80 é eficaz na região de impacto primária 76. Devido ao fato de que SLIPS evita a questão de transição entre os estados de Wenzel e CassieBaxter e impede a microestrutura de ser sacrificada, SLIPS são mais duráveis e adequadas para a região de impacto primária 76. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 82 é menos eficaz na região de impacto primária 76. Por exemplo, água em impacto com um revestimento hidrofóbico na região de impacto primária 76 tenderá para o estado de Wenzel

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 35/48 / 31 e resultará em formações de gelo, as quais levarão a estrutura em microescala junto durante a vertedura da região de impacto primária 76, reduzindo o desempenho de adesão de gelo no próximo ciclo de descongelamento. Em vez disto, o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 82 na região de impacto secundária 78 contribui para o desempenho melhorado de sensor de ângulo de ataque 62 em condições de congelamento. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 82 impede o acúmulo de gelo significante em região de impacto secundária 78 sem necessitar do uso de calor. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 82 também é protegido da erosão na região de impacto secundária 78.

[0055] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 80 e o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 82 protegem juntos o sensor de ângulo de ataque 62 de condições de congelamento extremas. O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 80 opera de modo diferente do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 82. Como tais, o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 80 e o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário 82 são aplicados a regiões diferentes de sensor de ângulo de ataque 62 - a região de impacto primária 76 e a região de impacto secundária 78 - que têm características diferentes para maximizar a eficácia em condições de congelamento. Por exemplo, o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário mais robusto 80, como SLIPS, é aplicado à região de impacto primária mais severa 76, e o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário menos robusto 82, como Nano Tubos de Carbono ou revestimentos à base de silicone ou polímero, é aplicado à região de impacto secundária menos severa 78. Adicionalmente, a colocação estratégica apropriada do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário 80 e do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 36/48 / 31 secundário 82 é mais eficaz em custo e melhora a manutenção.

[0056] Embora as regiões de impacto primárias e as regiões de impacto secundárias tenham sido descritas com referência a componentes externos de sondas de dados de ar, os componentes internos de sondas de dados de ar, como sondas pitot e sondas de temperatura de ar total, também podem definir regiões de impacto primárias e regiões de impacto secundárias adequadas para colocação estratégica de revestimentos de superfície de baixa adesão de gelo primários e revestimentos de superfície de baixa adesão de gelo secundários, respectivamente.

DISCUSSÃO DE MODALIDADES POSSÍVEIS [0057] A seguir estão descrições não exclusivas de modalidades possíveis da presente invenção.

[0058] Uma sonda de dados de ar inclui um corpo; uma montagem adjacente ao corpo; um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário numa região de impacto primária da sonda de dados de ar, em que a região de impacto primária é posicionada para impacto direto com gotas de água; e um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário numa região de impacto secundária da sonda de dados de ar, em que a região de impacto secundária é posicionada para contato indireto por gotas de água; em que o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário tem uma composição diferente do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário.

[0059] A sonda de dados de ar do parágrafo anterior pode incluir opcionalmente, adicionalmente e/ou alternativamente, quaisquer um ou mais dentre os recursos, configurações e/ou componentes adicionais a seguir: [0060] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário compreende superfícies porosas infundidas com líquido fluido.

[0061] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário é selecionado a partir do grupo que consiste num revestimento

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 37/48 / 31 hidrofóbico, um revestimento super-hidrofóbico, um revestimento à base de silicone, e um revestimento à base de polímero.

[0062] A região de impacto primária é uma porção frontal da sonda de dados de ar.

[0063] A região de impacto secundária é uma porção traseira da sonda de dados de ar.

[0064] A sonda de dados de ar é uma sonda pitot; o corpo compreende: uma cabeça de sonda; e um suporte conectado à cabeça de sonda; a montagem compreende um flange de montagem conectado ao suporte; e a região de impacto primária é a cabeça de sonda.

[0065] A região de impacto secundária é uma porção traseira do suporte.

[0066] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário compreende superfícies porosas infundidas com líquido fluido; e em que o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário é selecionado a partir do grupo que consiste num revestimento hidrofóbico, um revestimento super-hidrofóbico, um revestimento à base de silicone, e um revestimento à base de polímero.

[0067] A sonda de dados de ar é uma sonda de temperatura de ar total; o corpo compreende: uma cabeça que tem uma colher de entrada; e um suporte conectado à cabeça; a montagem compreende um flange de montagem conectado ao suporte; e a região de impacto primária é a colher de entrada.

[0068] A região de impacto primária é a colher de entrada e uma porção frontal do suporte.

[0069] A região de impacto secundária é uma porção traseira do suporte.

[0070] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário compreende superfícies porosas infundidas com líquido fluido; e em que o

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 38/48 / 31 revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário é selecionado a partir do grupo que consiste num revestimento hidrofóbico, um revestimento super-hidrofóbico, um revestimento à base de silicone, e um revestimento à base de polímero.

[0071] A sonda de dados de ar é um sensor de ângulo de ataque; o corpo compreende uma palheta; a montagem compreende uma placa frontal, a placa frontal é posicionada num alojamento; e a região de impacto primária é a palheta.

[0072] A região de impacto secundária é uma superfície exterior da placa frontal.

[0073] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário compreende superfícies porosas infundidas com líquido fluido; e em que o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário é selecionado a partir do grupo que consiste num revestimento hidrofóbico, um revestimento super-hidrofóbico, um revestimento à base de silicone, e um revestimento à base de polímero.

[0074] A montagem é conectável a uma aeronave.

[0075] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário é configurado para impedir que o gelo se forme na região de impacto primária.

[0076] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário é configurado para diminuir a quantidade de calor necessária para impedir que o ice se forme na região de impacto primária.

[0077] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário é configurado para diminuir a quantidade de gelo que se forma na região de impacto secundária.

[0078] O revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário é configurado para impedir o acúmulo de gelo significante na região de impacto secundária sem o uso de calor.

Petição 870190054834, de 13/06/2019, pág. 39/48 / 31 [0079] Um método para evitar o acúmulo de gelo indesejável numa sonda de dados de ar inclui verter gelo e/ou água de uma região de impacto primária da sonda de dados de ar com um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário; e verter gelo e/ou água de uma região de impacto secundária da sonda de dados de ar com um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário.

[0080] Embora a invenção tenha sido descrita com referência a uma modalidade exemplificativa (ou modalidades exemplificativas), será entendido por aqueles versados na técnica que várias mudanças podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos da mesma sem se afastar do escopo da invenção. Além disto, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação ou material específico aos ensinamentos da invenção sem se desviar do escopo essencial da mesma. Portanto, pretende-se que a invenção não esteja limitada à modalidade particular (ou modalidades particulares) divulgada, mas que a invenção inclua todas as modalidades abrangidas pelo escopo das reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sonda de dados de ar, caracterizada pelo fato de que compreende:

um corpo;

uma montagem adjacente ao corpo;

um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário numa região de impacto primária da sonda de dados de ar, em que a região de impacto primária é posicionada para impacto direto com gotas de água; e um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário numa região de impacto secundária da sonda de dados de ar, em que a região de impacto secundária é posicionada para contato indireto por gotas de água;

em que o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário tem uma composição diferente do revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário.
2. Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário compreende superfícies porosas infundidas com líquido fluido.
3. Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário é selecionado a partir do grupo que consiste num revestimento hidrofóbico, um revestimento super-hidrofóbico, um revestimento à base de silicone, e um revestimento à base de polímero.
4. Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a região de impacto primária é uma porção frontal da sonda de dados de ar.
5. Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a região de impacto secundária é uma porção

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2 / 4 traseira da sonda de dados de ar.
6. Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que:

a sonda de dados de ar é uma sonda pitot;

o corpo compreende:

uma cabeça de sonda; e um suporte conectado à cabeça de sonda;

a montagem compreende um flange de montagem conectado ao suporte; e a região de impacto primária é a cabeça de sonda.
7. Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a região de impacto secundária é uma porção traseira do suporte.
8. Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário compreende superfícies porosas infundidas com líquido fluido; e em que o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário é selecionado a partir do grupo que consiste num revestimento hidrofóbico, um revestimento super-hidrofóbico, um revestimento à base de silicone, e um revestimento à base de polímero.
9. Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que:

a sonda de dados de ar é uma sonda de temperatura de ar total;

o corpo compreende:

uma cabeça que tem uma colher de entrada; e um suporte conectado à cabeça;

a montagem compreende um flange de montagem conectado ao suporte; e a região de impacto primária é a colher de entrada.

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10. Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a região de impacto primária é a colher de entrada e uma porção frontal do suporte.
11. Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a região de impacto secundária é uma porção traseira do suporte.
12. Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário compreende superfícies porosas infundidas com líquido fluido; e em que o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário é selecionado a partir do grupo que consiste num revestimento hidrofóbico, um revestimento super-hidrofóbico, um revestimento à base de silicone, e um revestimento à base de polímero.
13. Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que:

a sonda de dados de ar é um sensor de ângulo de ataque;

o corpo compreende uma palheta;

a montagem compreende uma placa frontal, em que a placa frontal é posicionada num alojamento; e a região de impacto primária é a palheta.
14. Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a região de impacto secundária é uma superfície exterior da placa frontal.
15. Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário compreende superfícies porosas infundidas com líquido fluido; e em que o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário é selecionado a partir do grupo que consiste num revestimento hidrofóbico, um revestimento super-hidrofóbico, um revestimento à base de silicone, e um

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4 / 4 revestimento à base de polímero.
16. Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário é configurado para impedir que o gelo se forme na região de impacto primária.
17. Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário é configurado para diminuir a quantidade de calor necessária para impedir que o ice se forme na região de impacto primária.
18. Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário é configurado para diminuir a quantidade de gelo que se forma na região de impacto secundária.
19. Sonda de dados de ar de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário é configurado para impedir o acúmulo de gelo significante na região de impacto secundária sem o uso de calor.
20. Método para evitar acúmulo de gelo indesejável numa sonda de dados de ar, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende:

verter gelo e/ou água de uma região de impacto primária da sonda de dados de ar com um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo primário; e verter gelo e/ou água de uma região de impacto secundária da sonda de dados de ar com um revestimento de superfície de baixa adesão de gelo secundário.