BR102021001277A2 - Aparelho detector de gelo multicamadas, aeronave, e, método de detecção de gelo de uma aeronave - Google Patents
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Abstract
aparelho detector de gelo multicamadas, aeronave, e, método de detecção de gelo de uma aeronave. um aparelho detector de gelo multicamadas inclui uma primeira tira de aquecimento, uma segunda tira de aquecimento e uma pluralidade de sensores de temperatura. a primeira tira de aquecimento é configurada para ser montada em uma superfície, a primeira tira de aquecimento formando uma primeira camada de aquecimento do aparelho detector de gelo multicamadas. a segunda tira de aquecimento é acopladopróxima à primeira tira de aquecimento, a segunda tira de aquecimento forma uma segunda camada de aquecimento do aparelho detector de gelo multicamadas. a pluralidade de sensores de temperatura é acoplada à pelo menos uma primeira tira de aquecimento e a segunda tira de aquecimento, em que a pluralidade de sensores de temperatura está configurada para detectar um perfil de temperatura do aparelho detector de gelo multicamadas, em que o perfil de temperatura é indicativo de uma extensão da formação de gelo.
Description
[001] Este pedido reivindica a prioridade e o benefício do Pedido de Patente Provisório Indiano nº 202011003303 depositado em 24 de janeiro de 2020, intitulado “APARELHO DETECTOR DE GELO MULTICAMADAS”.
[002] A presente divulgação refere-se geralmente a sistemas e métodos de detecção de gelo e, mais especificamente, a um aparelho, sistema e método de detecção de gelo para detectar e distinguir diferentes condições de formação de gelo.
[003] A formação de gelo em aeronaves e outros veículos, estruturas e sistemas é uma questão de segurança perigosa. Por exemplo, agências governamentais, como a Federal Aviation Administration (“FAA”) nos Estados Unidos da América e a European Aviation Safety Agency (“EASA”) na Europa, geralmente estabelecem regras e requisitos de segurança relacionados à formação de gelo em aeronaves. Continuando o exemplo, a FAA emite regras relativas às condições de formação de gelo em aeronaves, conhecidas convencionalmente como “condições de formação de gelo do apêndice C” (ver FAA CFR 14 Parte 25). Recentemente, a FAA emitiu regras mais abrangentes, pelo menos para certos tipos de aeronaves, referentes a condições nas quais o teor específico de água e as altitudes na atmosfera resultam na formação de “gotas grandes super-resfriadas (SLD)”. Essas condições, que não são cobertas pelo apêndice C condições de formação de gelo, são referidas como apêndice O condições de formação de gelo. Os sistemas e métodos convencionais de detecção de gelo e/ou degelo não conseguem diferenciar as condições de formação de gelo do apêndice C das condições de formação de gelo do apêndice O, e assim a aeronave pode ter protocolos de degelo insuficientes para lidar com as condições de formação de gelo do apêndice O, resultando assim em questões de segurança em potencial.
[004] Em várias modalidades, a presente divulgação fornece um aparelho detector de gelo multicamadas. O aparelho detector de gelo multicamadas pode incluir uma primeira tira de aquecimento configurada para ser montada em uma superfície, a primeira tira de aquecimento formando uma primeira camada de aquecimento do aparelho detector de gelo multicamadas. O aparelho detector de gelo multicamadas pode incluir ainda uma segunda tira de aquecimento acoplada próxima da primeira tira de aquecimento, a segunda tira de aquecimento formando uma segunda camada de aquecimento do aparelho detector de gelo multicamadas. Além disso, o aparelho detector de gelo multicamadas pode incluir uma pluralidade de sensores de temperatura acoplados a pelo menos um dentre a primeira tira de aquecimento e a segunda tira de aquecimento, em que a pluralidade de sensores de temperatura é configurada para detectar um perfil de temperatura do aparelho detector de gelo multicamadas, em que o perfil de temperatura é indicativo de uma extensão da formação de gelo.
[005] De acordo com várias modalidades, o aparelho detector de gelo multicamadas inclui ainda uma camada eletricamente isolante disposta entre a primeira camada de aquecimento e a segunda camada de aquecimento. A camada eletricamente isolante pode ser condutora térmica. O aparelho detector de gelo multicamadas inclui ainda uma terceira tira de aquecimento acoplada próxima à segunda tira de aquecimento, a terceira tira de aquecimento forma uma terceira camada de aquecimento do aparelho detector de gelo multicamadas, de acordo com várias modalidades. A camada eletricamente isolante pode ser uma primeira camada eletricamente isolante e o aparelho detector de gelo multicamadas pode incluir ainda uma segunda camada eletricamente isolante disposta entre a segunda camada de aquecimento e a terceira camada de aquecimento.
[006] Em várias modalidades, o perfil de temperatura compreende um mapa de temperatura espacial da tira de aquecimento. A pluralidade de sensores de temperatura é uma primeira pluralidade de sensores de temperatura acoplados à primeira camada de aquecimento, o aparelho detector de gelo multicamadas compreendendo ainda uma segunda pluralidade de sensores de temperatura acoplados à segunda camada de aquecimento, em que o mapa de temperatura espacial compreende um parâmetro de profundidade de temperatura, de acordo com várias modalidades.
[007] A superfície pode ser uma superfície externa de uma aeronave e o perfil de temperatura pode indicar se a aeronave está operando em um envelope de formação de gelo do apêndice C ou em um envelope de formação de gelo do apêndice O. A superfície é um bordo de ataque de uma estrutura de uma aeronave, em que a primeira camada de aquecimento e a segunda camada de aquecimento são configuradas para se estender em torno do bordo de ataque, de acordo com várias modalidades. A segunda tira de aquecimento pode ser uma tira de aquecimento de maior potência do que a primeira tira de aquecimento. A segunda tira de aquecimento pode ser configurada para ser posicionada mais próxima da superfície do que a primeira tira de aquecimento em resposta ao detector de gelo multicamadas ser montado na superfície e, correspondentemente, a primeira tira de aquecimento pode ser configurada para ser posicionada mais perto do ar ambiente do que a segunda tira de aquecimento.
[008] Também é divulgado neste documento, de acordo com várias modalidades, uma aeronave que compreende uma primeira tira de aquecimento, uma segunda tira de aquecimento, uma pluralidade de sensores de temperatura e um controlador. A primeira tira de aquecimento forma uma primeira camada de aquecimento de um aparelho detector de gelo multicamadas, de acordo com várias modalidades. A segunda tira de aquecimento, que é acoplada próxima à primeira tira de aquecimento, forma uma segunda camada de aquecimento do aparelho detector de gelo multicamadas, o aparelho detector de gelo multicamadas montado na superfície do bordo de ataque da aeronave, de acordo com várias modalidades. A pluralidade de sensores de temperatura é acoplada a pelo menos uma dentre a primeira tira de aquecimento e a segunda tira de aquecimento, em que a pluralidade de sensores de temperatura é configurada para detectar um perfil de temperatura do aparelho detector de gelo multicamadas, de acordo com várias modalidades. O controlador pode ser estruturado para monitorar/controlar um único sensor ou uma pluralidade de sensores em diferentes locais da aeronave.
[009] O controlador pode ser operacionalmente acoplado em comunicação eletrônica com o aparelho detector de gelo multicamadas e o controlador pode ter um processador. Em várias modalidades, uma memória não transitória tangível é configurada para se comunicar com o processador, em que a memória não transitória tangível tem instruções armazenadas que, em resposta à execução pelo processador, fazem com que a aeronave realize várias operações, de acordo com várias modalidades. Essas várias operações podem incluir determinação, pelo controlador e com base no perfil de temperatura, uma condição de formação de gelo da aeronave. Além disso, essas várias operações podem incluir acionar seletivamente, pelo controlador, camadas de aquecimento individuais do aparelho detector de gelo multicamadas.
[0010] A determinação da condição de formação de gelo da aeronave compreende determinar se a aeronave está em um envelope de formação de gelo do apêndice C ou em um envelope de formação de gelo do apêndice O, de acordo com várias modalidades. A segunda tira de aquecimento pode ser posicionada mais perto de um revestimento da superfície do bordo de ataque da aeronave do que a primeira tira de aquecimento e, correspondentemente, a primeira tira de aquecimento pode ser posicionada mais perto do ar ambiente do que a segunda tira de aquecimento.
[0011] Também é divulgado neste documento, de acordo com várias modalidades, um método de detecção de gelo de uma aeronave. O método pode incluir receber, através de um controlador, um perfil de temperatura de uma pluralidade de sensores de temperatura acoplados a pelo menos uma primeira tira de aquecimento e uma segunda tira de aquecimento que coletivamente formam um aparelho detector de gelo multicamadas montado em uma superfície externa da aeronave. Além disso, o método pode incluir determinar, através do controlador e com base no perfil de temperatura, uma condição de formação de gelo da aeronave. Além disso, o método pode incluir acionar seletivamente, através do controlador e com base na condição de formação de gelo, camadas de aquecimento individuais do aparelho detector de gelo multicamadas. A determinação da condição de formação de gelo da aeronave pode incluir determinar, através do controlador, um fluxo de calor do aparelho detector de gelo multicamadas.
[0012] Os recursos e os elementos acima podem ser combinados em várias combinações sem exclusividade, a menos que expressamente indicado de outra forma neste documento. Esses recursos e elementos, bem como a operação das modalidades divulgadas, se tornarão mais evidentes à luz da seguinte descrição e das figuras em anexo.
[0013] A Figura 1 ilustra uma aeronave de exemplo, de acordo com várias modalidades;
A Figura 2 ilustra um aparelho detector de gelo montado em uma estrutura, de acordo com várias modalidades;
As Figuras 3A e 3B são vistas em corte transversal de aparelhos detectores de gelo multicamadas, de acordo com várias modalidades;
A Figura 3C ilustra várias estruturas de tiras de aquecimento de um aparelho detector de gelo, de acordo com várias modalidades;
A Figura 4 é um diagrama de blocos esquemático de um sistema de detecção de gelo (por exemplo, de uma aeronave), de acordo com várias modalidades; e
A Figura 5 é um diagrama de fluxograma esquemático de um método de detecção de gelo, de acordo com várias modalidades.
A Figura 2 ilustra um aparelho detector de gelo montado em uma estrutura, de acordo com várias modalidades;
As Figuras 3A e 3B são vistas em corte transversal de aparelhos detectores de gelo multicamadas, de acordo com várias modalidades;
A Figura 3C ilustra várias estruturas de tiras de aquecimento de um aparelho detector de gelo, de acordo com várias modalidades;
A Figura 4 é um diagrama de blocos esquemático de um sistema de detecção de gelo (por exemplo, de uma aeronave), de acordo com várias modalidades; e
A Figura 5 é um diagrama de fluxograma esquemático de um método de detecção de gelo, de acordo com várias modalidades.
[0014] O assunto da presente divulgação é particularmente salientado e distintamente reivindicado na porção conclusiva do relatório descritivo. Um entendimento mais completo da presente divulgação, no entanto, pode ser mais bem obtido por consulta à descrição e reivindicações detalhadas quando consideradas em relação às figuras ilustrativas.
[0015] A descrição detalhada de exemplos de modalidades neste documento faz referência às figuras em anexo, que mostram exemplos de modalidades a título de ilustração. Embora esses exemplos de modalidades sejam descritos em detalhes suficientes para possibilitar que os versados na técnica pratiquem a divulgação, deve ser compreendido que outras modalidades podem ser realizadas e que mudanças e adaptações lógicas podem ser feitas no projeto e construção de acordo com esta divulgação e os ensinamentos deste documento sem se afastar do espírito e do escopo da divulgação. Assim, a descrição detalhada neste documento é apresentada para fins de ilustração somente e não de limitação.
[0016] São divulgados neste documento, de acordo com várias modalidades, aparelhos, sistemas e métodos para detecção de gelo. Mais especificamente, a presente divulgação fornece aparelhos, sistemas e métodos para detectar condições de formação de gelo e facilitar a distinção entre diferentes condições de formação de gelo. A presente divulgação também fornece um aparelho detector de gelo multicamadas compreendendo múltiplas camadas de aquecimento que são configuradas para serem ativadas seletivamente. O acionamento seletivo das múltiplas camadas de aquecimento fornece aquecimento customizado/personalizado para detecção de gelo, melhorando assim a eficiência do sistema e/ou aumentando a precisão do sistema de detecção de gelo, de acordo com várias modalidades. Embora numerosos exemplos e detalhes neste documento estejam relacionados à implementação do aparelho e sistema de detecção de gelo divulgados em conjunto com uma aeronave (por exemplo, para melhorar a segurança de voo ao distinguir entre diferentes condições de formação de gelo durante o voo), o aparelho, sistema e método de detecção de gelo podem ser implementados com outras estruturas e sistemas, como outros veículos, edifícios, pontes, turbinas eólicas, cabos de energia, etc.
[0017] Com referência à Figura 1, de acordo com várias modalidades, uma aeronave 10 é ilustrada. A aeronave 10 pode incluir uma fuselagem e vários trens de pouso 12. Além disso, a aeronave 10 pode incluir várias estruturas que têm um bordo de ataque (isto é, uma borda dianteira). Por exemplo, a aeronave 10 geralmente inclui asas com um bordo de ataque 6A, uma cauda/estabilizador vertical com um bordo de ataque 6B, um estabilizador horizontal com um bordo de ataque 6C e/ou uma entrada da cobertura do motor com um bordo de ataque 6D, entre outros. Conforme descrito em mais detalhes abaixo, o aparelho detector de gelo fornecido neste documento é montado em uma superfície externa da aeronave 10 e pode ser especificamente montado em um bordo de ataque da aeronave 10, de acordo com várias modalidades. Em várias modalidades, o detector de gelo compreende uma tira no lado de sucção do aerofólio. Em várias modalidades, o detector de gelo é montado em torno do bordo de ataque e se estende até o lado da pressão do aerofólio para compensar a glissada da aeronave. Em várias modalidades, o aparelho detector de gelo pode ser montado em uma superfície interna.
[0018] Em várias modalidades, e com referência à Figura 2, um aparelho detector de gelo 100 inclui uma tira de aquecimento 110 e um sensor de temperatura 120. A tira de aquecimento 110 geralmente é configurada para ser montada em uma superfície externa 105 de uma aeronave (por exemplo, em uma estrutura da aeronave 10), de acordo com várias modalidades. O sensor de temperatura 120, que pode ser uma pluralidade de sensores de temperatura 120, é acoplado à tira de aquecimento 110, de acordo com várias modalidades. Geralmente, o sensor de temperatura 120 é configurado para detectar um perfil de temperatura da tira de aquecimento 110, e o perfil de temperatura é indicativo de uma condição de formação de gelo da aeronave, de acordo com várias modalidades. Ou seja, o perfil de temperatura detectado pelos um ou mais sensores de temperatura 120 pode ser indicativo da extensão ou grau de formação de gelo da aeronave. Por exemplo, o perfil de temperatura determinado pode ser utilizado, conforme descrito em mais detalhes abaixo, para diferenciar entre diferentes regimes de gelo e, assim, determinar se a aeronave está operando em um envelope de formação de gelo do apêndice C ou um envelope de formação de gelo do apêndice O. O envelope de formação de gelo do apêndice O refere-se às condições de operação de voo que incluem a formação de “gotas super grandes” e/ou que compreendem ar com um teor de água elevado que é suscetível a congelamento na aeronave.
[0019] Em várias modalidades, o aparelho detector de gelo 100 é, portanto, capaz de diferenciar entre diferentes condições de formação de gelo (além de apenas detectar a presença de gelo). Dito de forma diferente, um controlador 130 pode incluir um processador configurado para executar um ou mais algoritmos para diferenciar condições de formação de gelo. Ao distinguir diferentes condições de formação de gelo, o controlador 130 da aeronave é configurado para indicar a um piloto ou executar automaticamente ações para lidar as condições dinâmicas de formação de gelo da aeronave. Por exemplo, e conforme descrito em mais detalhes abaixo com referência às Figuras 6 e 7, em resposta à determinação da condição de operação de voo da aeronave estar no envelope de formação de gelo do apêndice O, a trajetória da aeronave pode ser alterada para remover a aeronave do envelope de formação de gelo do apêndice O e/ou sistemas, métodos e protocolos de degelo suplementares podem ser implementados para lidar com condições de alta formação de gelo.
[0020] Com referência continuada à Figura 2, o controlador 130 pode ser operacionalmente acoplado em comunicação eletrônica com a tira de aquecimento 110 e os sensores de temperatura 120. O controlador 130 pode ser integrado a sistemas de computador a bordo de aeronaves, como por exemplo, um controle eletrônico de motor com autoridade total (FADEC), um sistema de indicações do motor e de alerta da tripulação (EICAS) e/ou similares. O controlador 130 também pode ser um sistema de computador independente, separado da aeronave e em comunicação eletrônica com a aeronave, conforme descrito em mais detalhes neste documento. O controlador 130 pode incluir um ou mais processadores e/ou uma ou mais memórias não transitórias tangíveis e ser capaz de implementar lógica. Cada processador pode ser um processador de propósito geral, um processador de sinal digital (DSP), um circuito integrado específico de aplicativo (ASIC), uma matriz de porta programável de campo (FPGA) ou outro dispositivo lógico programável, porta discreta ou lógica de transistor, componentes de hardware discretos ou qualquer combinação desses.
[0021] Em várias modalidades, o processador do controlador 130 pode ser configurado para implementar várias operações lógicas em resposta à execução de instruções, por exemplo, instruções armazenadas na memória não transitória (por exemplo, meio tangível, legível por computador). Conforme usado neste documento, o termo "não transitório" deve ser entendido como removendo somente a propagação de sinais transitórios per se do escopo da reivindicação e não renuncia aos direitos de todos os meios padrão legíveis por computador que não estejam somente propagando sinais transitórios per se. Dito de outra forma, o significado do termo "meio não transitório legível por computador" e "meio de armazenamento não transitório legível por computador" deve ser interpretado como excluindo somente aqueles tipos de meios transitórios legíveis por computador encontrados em In Re Nuijten que saiam do escopo da matéria patenteável nos termos de 35 U.S.C. § 101.
[0022] O controlador 130 pode ser configurado para realizar várias operações. Por exemplo, as etapas do método descritas abaixo, com referência à Figura 5, podem ser executadas pelo controlador 130. Geralmente, o controlador 130 é configurado para receber o perfil de temperatura dos sensores de temperatura 120 e determinar a condição de formação de gelo da aeronave (por exemplo, para determinar se uma condição de operação de voo da aeronave está em um envelope de formação de gelo do apêndice C ou em um envelope de formação de gelo do apêndice O).
[0023] Em várias modalidades, e com referência continuada à Figura 2, a tira de aquecimento 110 compreende um aquecedor de alótropo do carbono ou aquecedor metálico. Por exemplo, a tira de aquecimento 110 pode incluir um aquecedor de nanotubo de carbono. Alótropos do carbono, como nanotubos de carbono (CNT) ou metais podem ser adequados para a tira de aquecimento 110 porque os materiais de carbono podem suportar as temperaturas envolvidas, podem se adequar à geometria da superfície externa 105 da aeronave na qual a tira de aquecimento 110 deve ser montada e podem ter baixa inércia térmica (isto é, tempo de resposta rápido). Em várias modalidades, um material eletricamente isolante e/ou termicamente isolante é disposto entre a tira de aquecimento 110 e a superfície 105 da aeronave. Em várias modalidades, o elemento aquecedor é um aquecedor anticongelamento de "funcionamento úmido" ou "totalmente evaporativo" (ou um híbrido de ambos), dependendo da gravidade das condições de formação de gelo.
[0024] Em várias modalidades, o aparelho detector de gelo 100 inclui uma pluralidade de sensores de temperatura 120 acoplados e dispostos ao longo de um comprimento da tira de aquecimento 110. Conforme usado apenas neste contexto, o termo "acoplado a" pode se referir a sensores de temperatura separados e independentes que estão conectados operacionalmente à tira de aquecimento para identificar/detectar temperaturas da tira de aquecimento 110 ao longo de seu comprimento ou o termo "acoplado a" pode se referir a sensores de temperatura que são integrados à tira de aquecimento 110. Em várias modalidades, os sensores de temperatura 120 são termômetros de resistência (por exemplo, detectores de temperatura de resistência) e/ou sensores de temperatura de fibra óptica. Os sensores de temperatura 120 são geralmente configurados para detectar um perfil de temperatura, em função da distância ao longo/através da tira de aquecimento 110. Ou seja, o perfil de temperatura detectado pode ser um mapa de temperatura espacial da tira de aquecimento 110.
[0025] Em várias modalidades, e com referência continuada à Figura 2, o aparelho detector de gelo 100 pode ser montado no bordo de ataque 106 de uma estrutura da aeronave 10. Por exemplo, e com referência à Figura 1, o aparelho detector de gelo 100 pode ser montado no bordo de ataque 6A das asas, no bordo de ataque 6B da cauda/estabilizador vertical, no bordo de ataque 6C do estabilizador horizontal e/ou no bordo de ataque 6D da entrada da cobertura do motor, entre outros. Ou seja, a tira de aquecimento 110 pode se estender em torno do bordo de ataque 106 de uma estrutura da aeronave, de modo que uma primeira extremidade 111 da tira de aquecimento 110 seja disposta no primeiro lado 101 da estrutura da aeronave e uma segunda extremidade (não mostrada na Figura 2) da tira de aquecimento 110 seja disposta no segundo lado 102 da estrutura da aeronave. O primeiro lado 101 pode estar oposto ao segundo lado 102, de modo que o primeiro lado 101 e o segundo lado 102 se encontrem no bordo de ataque 106. Ao posicionar a tira de aquecimento 110 dessa maneira, a extensão do impacto de água/gelo a partir do bordo de ataque ao longo do primeiro e do segundo lados 101, 102 da estrutura da aeronave pode ser determinada usando a pluralidade de sensores de temperatura 120. Ou seja, o perfil de temperatura (por exemplo, o mapa de temperatura espacial) da tira de aquecimento 110 fornece informações referentes a até que ponto do bordo de ataque 106 a água/gelo chega, indicando assim a condição de formação de gelo da aeronave.
[0026] Em várias modalidades, o aparelho detector de gelo 100 pode ser um aparelho detector de gelo multicamadas 200, tal como aquele mostrado em corte transversal na Figura 3A. Ou seja, o aparelho detector de gelo multicamadas 200 pode incluir múltiplas tiras de aquecimento que formam múltiplas camadas de aquecimento 210A, 210B. As múltiplas camadas de aquecimento, que podem incluir uma primeira camada de aquecimento 210A e uma segunda camada de aquecimento 210B, podem ser controladas individualmente (por exemplo, por um controlador), permitindo assim que o aparelho detector de gelo multicamadas forneça aquecimento customizado/personalizado. Por exemplo, apenas uma única camada de aquecimento, como a primeira camada de aquecimento 210A, pode ser necessária durante certas condições de voo da aeronave, e camadas de aquecimento adicionais, como a segunda camada de aquecimento 210B, podem ser ativadas seletivamente conforme o aquecimento adicional se torna necessário. Detalhes adicionais relacionados à ativação das múltiplas camadas de aquecimento são fornecidos abaixo.
[0027] Em várias modalidades, o aparelho detector de gelo multicamadas 200 também inclui uma pluralidade de sensores de temperatura acoplados à primeira tira/camada de aquecimento e/ou à segunda tira/camada de aquecimento. Por exemplo, o aparelho detector de gelo multicamadas 200 pode incluir uma primeira pluralidade de sensores de temperatura 220A acoplados e distribuídos ao longo da primeira camada de aquecimento 210A. A pluralidade de sensores de temperatura 220A, conforme descrito acima, pode ser configurada para detectar um perfil de temperatura (por exemplo, um mapa de temperatura espacial) do aparelho detector de gelo multicamadas.
[0028] Em várias modalidades, e com referência continuada à Figura 3A, o aparelho detector de gelo multicamadas 200 inclui ainda uma camada eletricamente isolante 215 disposta entre a primeira camada de aquecimento 210A e a segunda camada de aquecimento 210B. A camada eletricamente isolante 215 pode facilitar a separação elétrica entre as duas faixas de aquecimento, permitindo assim que as duas faixas de aquecimento sejam controladas/ativadas separadamente. Em várias modalidades, a camada eletricamente isolante 215 é configurada para ser termicamente condutora. Ou seja, a camada eletricamente isolante 215 pode facilitar a condução térmica entre as camadas, a fim de facilitar a transferência de calor para fins de detecção de gelo, enquanto mantém a separação elétrica entre as camadas. Em várias modalidades, a primeira camada de aquecimento 210A é disposta de modo a ser paralela à segunda camada de aquecimento 210B. Em várias modalidades, o aparelho detector de gelo multicamadas 200 inclui camadas eletricamente isolantes adicionais 215, formando assim uma estrutura alternada de tiras de aquecimento e camadas eletricamente isolantes.
[0029] Em várias modalidades e com referência à Figura 3B, o aparelho detector de gelo multicamadas 300 inclui uma terceira tira de aquecimento que forma uma terceira camada de aquecimento 310C. Por conseguinte, o aparelho detector de gelo multicamadas 300 pode incluir uma primeira camada de aquecimento 310A, uma segunda camada de aquecimento 310B e uma terceira camada de aquecimento 310C. Estas camadas de aquecimento 310A, 310B, 310C podem ser separadas umas das outras por camadas eletricamente isolantes 315. O aparelho detector de gelo multicamadas 300 pode incluir ainda uma camada de ligação 314 para facilitar a montagem do aparelho detector de gelo multicamadas 300 em uma superfície da aeronave, tal como uma superfície do bordo de ataque da aeronave. A camada de ligação 314, de acordo com várias modalidades, pode ser eletricamente isolante. Em várias modalidades, o aparelho detector de gelo multicamadas 300 inclui ainda uma camada de proteção contra erosão 316 como uma camada mais externa do aparelho. A camada de proteção contra erosão 316 pode ser acoplada diretamente a uma das camadas eletricamente isolantes 315.
[0030] Em várias modalidades, cada uma das camadas de aquecimento 310A, 310B, 310C pode ter seu próprio conjunto de sensores de temperatura 320A, 320B, 320C. Isto é, em vez de apenas a camada de aquecimento mais superior/externa ter sensores de temperatura (por exemplo, Figura 3A), a primeira camada de aquecimento 310A pode ter uma primeira pluralidade de sensores de temperatura 320A acoplados à mesma, a segunda camada de aquecimento 310B pode ter uma segunda pluralidade de sensores de temperatura 320B acoplados à mesma e a terceira camada de aquecimento 310C pode ter uma terceira pluralidade de sensores de temperatura 320C acoplados à mesma. Em tais modalidades, o mapa de temperatura espacial detectado pelas múltiplas pluralidades de sensores de temperatura pode compreender um parâmetro de "profundidade" de temperatura. Ou seja, o perfil de temperatura detectado pode não ser meramente um mapeamento das temperaturas ao longo da superfície do aparelho, mas também pode incluir as temperaturas detectadas em cada um dos níveis da camada de aquecimento, fornecendo assim feedback adicional que pode ser utilizado pelo controlador para determinar o fluxo de calor em qualquer local específico através da superfície da aeronave, melhorando assim a precisão e confiabilidade da detecção de gelo, de acordo com várias modalidades.
[0031] Em várias modalidades, as múltiplas camadas de aquecimento têm diferentes classificações de calor. Ou seja, as camadas de aquecimento podem ser configuradas para fornecer desempenho de aquecimento diferente. Em várias modalidades e com referência à Figura 3C, as tiras de aquecimento que formam as camadas de aquecimento podem ser feitas de faixas/fitas de material e o tipo e a espessura dessas faixas/fitas podem afetar a resistência elétrica e, correspondentemente, o desempenho térmico das camadas de aquecimento. Por exemplo, uma primeira tira de aquecimento pode ter a estrutura 360A e uma segunda tira de aquecimento pode ter a estrutura 360B. Os recursos comparativamente mais abrangentes da estrutura 360B podem fornecer mais aquecimento em comparação com a estrutura 360A. Consequentemente, não apenas os aquecedores podem ser ativados individualmente para fornecer calor quando necessário, mas os aquecedores individuais podem não ser todos iguais. Ou seja, algumas das camadas de aquecimento podem ter uma classificação de geração de calor mais alta (por exemplo, podem ter “maior potência”) do que outras. Isso facilita o controle de aquecimento aprimorado e aumenta a capacidade do controlador de atingir um desempenho de aquecimento específico. Por exemplo, e voltando à referência à Figura 3B, a segunda camada de aquecimento 310B pode ser posicionada mais perto da superfície da aeronave do que a primeira camada de aquecimento 310A e a segunda camada de aquecimento 310B pode ter maior potência do que a primeira camada de aquecimento 310A. Por conseguinte, a camada de aquecimento mais externa 310A pode ser o aquecedor de menor potência e pode ser ativada em resposta a nenhum ou pouco gelo. À medida que a condição de operação da aeronave se move ainda mais para os envelopes de formação de gelo, a segunda camada de aquecimento 310B pode ser ativada para fornecer o aquecimento adicional necessário para lidar com as condições de maior formação de gelo. Além disso, como a segunda camada de aquecimento 310B tem um desempenho de aquecimento mais alto do que a primeira camada de aquecimento 310A, a progressão em estágios de aumento de calor pode ser realizada desativando a primeira camada de aquecimento 310A e ativando apenas a segunda camada de aquecimento 310B (que é mais potente do que a primeira). Esta abordagem permite uma customização adicional do calor fornecido, uma vez que diferentes agrupamentos de camadas de aquecimento podem ser ativados seletivamente para fornecer a geração de calor desejada.
[0032] Em várias modalidades e com referência à Figura 4, o controlador 430 é fornecido em comunicação eletrônica com um aparelho detector de gelo multicamadas 400 com múltiplas tiras de aquecimento formando múltiplas camadas de aquecimento. Ou seja, o controlador 430 pode ser configurado para receber temperaturas detectadas de vários sensores de temperatura 420A de cada tira de aquecimento 410. O aparelho detector de gelo 400 pode ter tiras de aquecimento "N" e cada uma dessas tiras de aquecimento (N10) pode ter um número correspondente de sensores de temperatura (N20A, N20B, N20C, etc.).
[0033] Em várias modalidades e com referência à Figura 5, um método de detecção de gelo 500 inclui receber, através de um controlador, um perfil de temperatura de um sensor de temperatura acoplado a uma tira de aquecimento montada em uma superfície da aeronave na etapa 592. O método 500 pode incluir ainda determinar uma condição de formação de gelo na etapa 594. A etapa 594 pode incluir determinar, através do controlador e com base no perfil de temperatura, se a aeronave está em ar seco ou se uma condição de operação de voo da aeronave está em um envelope de formação de gelo do apêndice C ou em um envelope de formação de gelo do apêndice O. 20. A determinação da condição de formação de gelo da aeronave pode incluir determinar, através do controlador, um fluxo de calor do aparelho detector de gelo multicamadas. O método 500 pode incluir ainda alterar a condição de operação do voo (com base na condição de formação de gelo determinada). Ou seja, o método pode incluir, em resposta à determinação da condição de operação de voo da aeronave no envelope de formação de gelo do apêndice O, alterar, através do controlador, a condição de operação de voo para remover a aeronave do envelope de formação de gelo.
[0034] Alternativa ou adicionalmente, o método 500 pode incluir o acionamento seletivo de um aparelho detector de gelo multicamadas na etapa 596 (com base na condição de formação de gelo determinada na etapa 594). Ou seja, a etapa 596 pode incluir, em resposta à determinação de que a condição de operação de voo da aeronave está no envelope de formação de gelo do apêndice O, acionar uma ou mais camadas de tiras de aquecimento do aparelho detector de gelo multicamadas a fim de gerenciar adequadamente as condições de maior formação de gelo presentes enquanto a aeronave está no envelope de formação de gelo do apêndice O.
[0035] Benefícios, outras vantagens e soluções para problemas foram descritos neste documento em relação às modalidades específicas. Adicionalmente, as linhas de conexão mostradas nas várias figuras inclusas neste documento destinam-se a representar exemplos de relações funcionais e/ou acoplamentos físicos entre os vários elementos. Deve ser notado que muitas relações funcionais alternativas ou adicionais ou ligações físicas podem estar presentes em um sistema prático. No entanto, os benefícios, vantagens, soluções para problemas e quaisquer elementos que possam fazer com que qualquer benefício, vantagem, ou solução ocorra ou se torne mais pronunciada não serão interpretados como recursos ou elementos críticos, necessários ou essenciais da divulgação.
[0036] O escopo da divulgação é, por conseguinte, limitado por nada mais do que as reivindicações anexas, nas quais referência a um elemento no singular não se destina a significar "um e apenas um" a menos que explicitamente declarado, mas, ao invés disso, "um ou mais". Deve ser entendido que, a menos que especificamente indicado de outra forma, as referências a "um", "uma" e/ou "a" podem incluir um ou mais do que um e que a referência a um item no singular também pode incluir o item no plural. Todas as faixas e os limites de razões divulgados neste documento podem ser combinados.
[0037] Além disso, quando uma frase semelhante a "pelo menos um de A, B e C" é utilizada nas reivindicações, pretende-se que a frase seja interpretada para significar que A por si só pode estar presente em uma modalidade, B por si só pode estar presente em uma modalidade, C por si só pode estar presente em uma modalidade ou que qualquer combinação dos elementos A, B e C pode estar presente em uma única modalidade; por exemplo, A e B, A e C, B e C ou A e B e C. Uma hachura diferente é utilizada nas figuras para designar partes diferentes, mas não necessariamente, para designar os mesmos ou diferentes materiais.
[0038] As etapas referidas em qualquer uma das descrições de método ou de processo podem ser executadas em qualquer ordem e não se limitam necessariamente à ordem apresentada. Além disso, qualquer referência ao singular inclui modalidades plurais e qualquer referência a mais do que um componente ou etapa pode incluir uma modalidade ou etapa singular. Elementos e etapas nas figuras são ilustrados para simplicidade e clareza e não necessariamente foram fornecidos de acordo com qualquer sequência em particular. Por exemplo, etapas que podem ser desempenhadas simultaneamente ou em ordem diferente são ilustradas nas figuras para ajudar a melhorar a compreensão das modalidades da presente divulgação.
[0039] Qualquer referência a ligação, fixação, conexão ou similares pode incluir outra opção de ligação permanente, removível, temporária, parcial e/ou completa possível. Adicionalmente, qualquer referência à falta de contato (ou frases semelhantes) também pode incluir contato reduzido ou contato mínimo. Linhas de sombreamento de superfície podem ser usadas nas figuras para representar partes ou áreas diferentes, mas não necessariamente para representar os mesmos materiais ou materiais diferentes. Em alguns casos, as coordenadas de referência podem ser específicas para cada figura.
[0040] Sistemas, métodos e aparelhos são fornecidos neste documento. Na descrição detalhada neste documento, referências a "uma modalidade", "a modalidade", "várias modalidades" etc., indicam que a modalidade descrita pode incluir um recurso, estrutura, ou uma característica específica, mas todas as modalidades podem não necessariamente incluir o recurso, estrutura, ou característica específica. Além disso, tais frases não necessariamente se referem à mesma modalidade. Adicionalmente, quando um recurso, estrutura, ou característica em particular é descrito em conexão com uma modalidade, alega-se que é de conhecimento daqueles versados na técnica pressupor tal recurso, estrutura ou característica em conexão com outras modalidades explicitamente descritas ou não. Após a leitura do relatório descritivo, será evidente para aqueles versados na(s) técnica(s) relevante(s) como implementar a divulgação em modalidades alternativas.
[0041] Além disso, nenhum elemento, componente ou etapa do método na presente divulgação se destina a ser dedicado ao público, independentemente do elemento, componente ou etapa do método ser expressamente recitado nas reivindicações. Nenhum elemento de reivindicação destina-se a recorrer a 35 U.S.C. 112(f) a menos que o elemento seja expressamente recitado usando a frase "meios para." Conforme utilizados neste documento, os termos "compreende", "compreendendo" ou qualquer outra variação dos mesmos, destinam-se a cobrir uma inclusão não exclusiva, de modo que um processo, método, artigo ou aparelho que compreende uma lista de elementos não inclui apenas os elementos mas pode incluir outros elementos que não estejam expressamente listados ou sejam inerentes a tal processo, método, artigo ou aparelho.
Claims (15)
- Aparelho detector de gelo multicamadas, caracterizado pelo fato de que compreende: uma primeira tira de aquecimento configurada para ser montada numa superfície, a primeira tira de aquecimento formando uma primeira camada de aquecimento do aparelho detector de gelo multicamadas;
uma segunda tira de aquecimento acoplada próxima da primeira tira de aquecimento, a segunda tira de aquecimento formando uma segunda camada de aquecimento do aparelho detector de gelo multicamadas; e
uma pluralidade de sensores de temperatura acoplados a pelo menos uma da primeira tira de aquecimento e da segunda tira de aquecimento, em que a pluralidade de sensores de temperatura é configurada para detectar um perfil de temperatura do aparelho detector de gelo multicamadas, em que o perfil de temperatura é indicativo de uma extensão da formação de gelo. - Aparelho detector de gelo multicamadas de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma camada eletricamente isolante disposta entre a primeira camada de aquecimento e a segunda camada de aquecimento.
- Aparelho detector de gelo multicamadas de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a camada eletricamente isolante é termicamente condutora.
- Aparelho detector de gelo multicamadas de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma terceira tira de aquecimento acoplada próxima daquela segunda tira de aquecimento, a terceira tira de aquecimento formando uma terceira camada de aquecimento do aparelho detector de gelo multicamadas;
em que a camada eletricamente isolante é uma primeira camada eletricamente isolante, o aparelho detector de gelo multicamadas compreendendo ainda uma segunda camada eletricamente isolante disposta entre a segunda camada de aquecimento e a terceira camada de aquecimento. - Aparelho detector de gelo multicamadas de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o perfil de temperatura compreender um mapa de temperatura espacial do aparelho detector de gelo multicamadas;
em que a pluralidade de sensores de temperatura é uma primeira pluralidade de sensores de temperatura acoplados àquela primeira camada de aquecimento, o aparelho detector de gelo multicamadas compreendendo ainda uma segunda pluralidade de sensores de temperatura acoplados àquela segunda camada de aquecimento, em que o mapa de temperatura espacial compreende um parâmetro de profundidade de temperatura. - Aparelho detector de gelo multicamadas de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície é uma superfície externa de uma aeronave, em que o perfil de temperatura é indicativo de se a aeronave está operando em um envelope de formação de gelo do apêndice C ou em um envelope de formação de gelo do apêndice O.
- Aparelho detector de gelo multicamadas de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a superfície é um bordo de ataque de uma estrutura da aeronave, em que a primeira camada de aquecimento e a segunda camada de aquecimento são configuradas para se estenderem em torno do bordo de ataque.
- Aparelho detector de gelo multicamadas de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a segunda tira de aquecimento é uma tira de aquecimento de maior potência do que aquela primeira tira de aquecimento;
em que a segunda tira de aquecimento é configurada para ser posicionada mais próxima da superfície do que a primeira tira de aquecimento em resposta ao detector de gelo multicamadas que é montado na superfície e, correspondentemente, em que a primeira tira de aquecimento é configurada para ser posicionada mais perto do ar ambiente do que a segunda tira de aquecimento. - Aeronave, caracterizada pelo fato de que compreende:
uma primeira tira de aquecimento formando uma primeira camada de aquecimento de um aparelho detector de gelo multicamadas;
uma segunda tira de aquecimento acoplada próxima da primeira tira de aquecimento, a segunda tira de aquecimento formando uma segunda camada de aquecimento do aparelho detector de gelo multicamadas, o aparelho detector de gelo multicamadas montado em superfície de bordo de ataque da aeronave;
uma pluralidade de sensores de temperatura acoplados a pelo menos uma da primeira tira de aquecimento e da segunda tira de aquecimento, em que a pluralidade de sensores de temperatura é configurada para detectar um perfil de temperatura do aparelho detector de gelo multicamadas; e
um controlador acoplado operacionalmente em comunicação eletrônica com o aparelho detector de gelo multicamadas, aquele controlador compreendendo um processador, em que uma memória tangível, não transitória é configurada para se comunicar com o processador, em que aquela memória tangível, não transitória tem instruções nele armazenadas que, em resposta à execução pelo processador, faz com que a aeronave execute operações que compreendem:
determinar, através do controlador e com base no perfil de temperatura, uma condição de formação de gelo da aeronave; e
acionar seletivamente, através do controlador, camadas de aquecimento individuais do aparelho detector de gelo multicamadas. - Aeronave de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a determinação da condição de formação de gelo da aeronave compreende determinar se a aeronave está num envelope de formação de gelo do apêndice C ou num envelope de formação de gelo do apêndice O.
- Aeronave de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que compreende ainda uma camada eletricamente isolante disposta entre a primeira camada de aquecimento e a segunda camada de aquecimento;
em que aquela camada eletricamente isolante é termicamente condutora. - Aeronave de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o perfil de temperatura é um mapa de temperatura espacial, em que a pluralidade de sensores de temperatura é uma primeira pluralidade de sensores de temperatura acoplados à primeira camada de aquecimento, o aparelho detector de gelo multicamadas compreendendo ainda uma segunda pluralidade de sensores de temperatura acoplados à segunda camada de aquecimento, em que o mapa de temperatura espacial compreende um parâmetro de profundidade de temperatura.
- Aeronave de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a segunda tira de aquecimento é uma tira de aquecimento de maior potência do que a primeira tira de aquecimento;
em que a segunda tira de aquecimento está posicionada mais perto de um revestimento da superfície do bordo de ataque da aeronave do que a primeira tira de aquecimento e, correspondentemente, a primeira tira de aquecimento está posicionada mais perto do ar ambiente do que a segunda tira de aquecimento. - Método de detecção de gelo de uma aeronave, o método caracterizado pelo fato de que compreende:
receber, através de um controlador, um perfil de temperatura de uma pluralidade de sensores de temperatura acoplados a pelo menos uma dentre uma primeira tira de aquecimento e uma segunda tira de aquecimento que coletivamente formam um aparelho detector de gelo multicamadas montado em uma superfície externa da aeronave;
determinar, através daquele controlador e com base no perfil de temperatura, uma condição de formação de gelo da aeronave; e
acionar seletivamente, através daquele controlador e com base na condição de formação de gelo, camadas de aquecimento individuais daquele aparelho detector de gelo multicamadas. - Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a determinação da condição de formação de gelo da aeronave compreende determinar, através do controlador, um fluxo de calor do aparelho detector de gelo multicamadas.
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