BR112016016734B1

BR112016016734B1 - Sistema de degelo para uma superfície de aeronave

Info

Publication number: BR112016016734B1
Application number: BR112016016734-1A
Authority: BR
Inventors: Loic Boissy
Original assignee: Safran Aerosystems
Priority date: 2014-01-22
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2022-08-09
Also published as: US20160325842A1; EP3097017A1; WO2015110974A1; US10392116B2; CA2932742A1; BR112016016734A2; EP3097017B1; CA2932742C

Abstract

SISTEMA DE DEGELO PARA UMA AERONAVE. A presente invenção refere-se geralmente a sistemas e métodos para executar o degelo de uma superfície (14) de aeronave. O sistema cria um pulso de choque para criar uma ativação de choque. A pressão do choque é provida para deformar a superfície de uma capa de erosão (16) na superfície para expulsar o gelo da asa. A deformação pode se encontrar entre uma forma negativa e uma forma positiva. Em um exemplo, o degelo ocorre a partir de um pulso provido pelo fluído pressurizado injetado e rapidamente removido de um recesso (12) entre a superfície da aeronave e uma capa de erosão. Um pulso de ar ou fluído pressurizado pode ser injetado em uma ou mais células (32) formadas no recesso, simultaneamente ou alternadamente de acordo com o efeito desejado sobre a superfície da capa de erosão.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA COM PEDIDOS DE PATENTE RELACIONADOS

[001] Este Pedido de Patente reivindica os benefícios do Pedido de Patente Provisional US No de Série 61/ 930097, depositado em 22 de Janeiro de 2014 intitulado “Pneumo Expulse De-icing system”, cujo conteúdo integral está incorporado nesta por referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] Concretizações da presente invenção geralmente relacionam-se a sistemas e métodos para executar o degelo da superfície de uma aeronave. O sistema cria um choque, particularmente usando ativação hidráulica ou pneumática para criar um pulso de choque. O pulso de choque pode criar uma deformação positiva em uma capa de erosão posicionada sobre um recesso na superfície da aeronave. O choque a partir do deformação/ movimento da capa de erosão faz o gelo se desprender da superfície. O pulso de choque pode ser criado alternando entre um suprimento de fluído pressurizado e estabelecimento de vácuo, embora outros métodos para criar um pulso de choque também sejam possíveis.

ANTECEDENTES

[003] Em certas condições operacionais, uma aeronave é vulnerável ao acumulo de gelo em superfícies de componentes tais como hélices, coletores de ar, e asas. Se não verificado, o acumulo de gelo pode carregar a aeronave com um peso adicional, que modifica a configuração dos componentes, e.g., configuração de aerofólio das asas ou outras propriedades aerodinâmicas. Isto pode vir a causar uma condição de voo indesejável e perigosa. Sistemas de proteção a gelo, portanto, são requeridos para garantir segurança em envoltório, a despeito das condições ambientais experimentadas.

[004] Uma variedade de sistemas foi proposta para remover o gelo das superfícies da aeronave durante voo ou para evitar ou prevenir um acumulo inicial de gelo nas superfícies de borda de ataque. Estes sistemas são chamados “sistemas de degelo” (de-icing systems). Por exemplo, alguns sistemas buscam remover o gelo assim que este se forma. Outros sistemas buscam em primeiro lugar evitar ou prevenir o acumulo de gelo. Estes sistemas são chamados sistemas de anti- congelamento (anti-icing). Embora um modo anti-congelamento possa garantir um nível elevado de desempenho da aeronave, evitando a qualquer formação de gelo nas faces externas protegidas, o modo de anti-congelamento consome mais energia e requer operação contínua de zonas anticongelantes. Em contraste, o modo de degelo geralmente remove o gelo da superfície desejada de acordo com ciclos (períodos de ativação) pré-definidos que são compatíveis com a espessura máxima aceitável de gelo para conservar o desempenho das superfícies. O modo de proteção frequentemente é escolhido de acordo com o nível aceitável de perda de desempenho, assim como de acordo com a potência disponível na aeronave. Estes vários sistemas podem ser categorizadas como térmicos, químicos, ou mecânicos.

[005] Anticongelantes ou degelantes térmicos primariamente usam efeito joule/ aquecimento para manter a superfície em uma temperatura suficiente que evite a formação de gelo ou remova o gelo formado. O calor pode ser aplicado através de um elemento aquecedor ou via gases aquecidos que são circulados. O calor ainda pode prevenir a formação de um acumulo de gelo ou pode derreter ou desprender o gelo, uma vez formado. Uma vez desprendido, ou gelo geralmente se solta da aeronave.

[006] Para efetuar um degelo químico, um componente químico pode ser aplicado a toda a superfície a ser protegida, ou parte dela. Isto pode limitar a adesão do gelo ou mudar o ponto de congelamento da água na superfície.

[007] Descogelantes mecânicos frequentemente usam atuadores para deformar a superfície externa com vista a remover o gelo. Estes métodos geralmente requerem uma espessura mínima de gelo para serem eficientes. Adicionalmente, a deformação da superfície mantida ao longo de um longo período de tempo pode impactar o desempenho aerodinâmico da superfície a ser protegida. Um exemplo de degelate mecânico usa câmaras de ar ou estruturas tubulares incorporadas a um conjunto elastomérico. As câmaras de ar podem se inflar para deformar a superfície. Quando infladas, as câmaras de ar expandem o perfil da borda de ataque e provoca trincas no gelo. O tempo de inflação usualmente é de poucos segundos, ou um pouco além disso. Tais degelantes podem ser instalados atrás de uma capa de erosão para melhorar sua resistência ambiental. Eles geralmente estendem a largura inteira da asa ou superfície protegida do gelo. Estes sistemas frequentemente são chamados de botas (boots) pneumáticas.

[008] Outro exemplo de um sistema degelante mecânico é um sistema eletromagnético. Estes sistemas incluem uma bobina magnética instalada entre uma estrutura da aeronave e uma capa de erosão e um sistema eletrônico para gerar um impulso elétrico para ativar a bobina. As bobinas podem ser espaçadas, de modo que, quando as bobinas são ativadas, é provido uma deformação da superfície em forma de onda torsional que remove o gelo. Em outro exemplo, uma deformação em forma de onda de deflexão pode ser gerada na superfície com a ativação de duas bobinas eletromagnéticas. Embora tentativas de melhoramentos tenham sido feitas, melhoramentos adicionais aos sistemas e tecnologias degelantes são desejáveis.

BREVE SUMÁRIO

[009] Concretizações da presente invenção relacionam-se geralmente a sistemas e métodos para executar o degelo de uma superfície de aeronave. O sistema cria um pulso de choque particularmente usando ativação hidráulica ou pneumática para criar uma onda de choque. O pulso de choque é provido para deformar a superfície de uma capa de erosão na superfície da aeronave para expulsar o gelo desta superfície. Em um exemplo, a superfície da aeronave pode ser uma asa da aeronave.

[0010] O degelo pode ser provido a partir de um pulso suprido pelo fluído pressurizado que é separadamente injetado e removido de um recesso entre a superfície da aeronave e uma capa de erosão. Em um exemplo específico, o recesso pode ser um espaço formado na superfície da aeronave tendo uma espessura de 1 mm ou menos. Em um exemplo, o recesso pode ter cerca de 0,2 mm a cerca de 0,8 mm. Em uma concretização mais específica, o recesso pode ter cerca de 0,4 mm a cerca de 0,6 mm. O recesso pode conter uma ou mais células unitárias. As células unitárias podem ser divididas por selos ou qualquer outro componente divisor, como mostrado com mais detalhes abaixo.

[0011] Em uma concretização, o fluído pressurizado pode ser suprido a e removido de uma ou mais células unitárias muito rapidamente. Em uma concretização, o fluído pressurizado pode ser removido via vácuo. Em uma concretização, o fluído pressurizado pode ser um gás ou ar pressurizado.

[0012] O gelo é geralmente expulso da capa de erosão devido à expansão da capa de erosão devido a uma protuberância gerada na superfície da capa de erosão. Esta expansão pode ser chamada “forma pulsante positiva”. Esta expansão pode ocorrer em um período de tempo muito curto. Em um exemplo, tal período de tempo muito curto pode ser geralmente menor que 25 ms. Em outro exemplo, o período de tempo pode ser um período entre cerca de 5 ms e cerca de 25 ms. Em um exemplo mais específico, o período de tempo pode ser um período entre cerca de 12 ms e cerca de 23 ms. O retorno da capa de erosão para sua forma original ou para uma forma ligeiramente negativa pode ocorrer devido a uma aplicação de vácuo no recesso.

[0013] Em um exemplo específico, o choque pode ser criado abrindo válvulas em uma ou mais células unitárias, formadas no recesso entre a superfície da aeronave e a capa de erosão. O ar ou fluído pressurizado flui para uma ou mais células unitárias, para criar o desejado choque para expulsar o gelo. Um pulso de ar ou fluído pressurizado pode ser injetado em uma ou mais células simultaneamente ou alternadamente, de acordo com o efeito requerido na superfície da capa de erosão. O efeito pode ser um ou mais pulsos em onda.

[0014] Em alguns exemplos, concretizações provêm um sistema de degelo para uma superfície de aeronave compreendendo pelo menos um recesso criado na superfície, o recesso compreende pelo menos uma célula, e a pelo menos uma célula compreende um sistema de abertura, para separadamente estabelecer o vácuo na célula e suprir um fluído pressurizado à célula, e uma capa de erosão que cubra o recesso.

[0015] O recesso pode compreender uma pluralidade de células unitárias. A pluralidade de células unitárias pode compartilhar uma capa de erosão comum. Em outro exemplo, cada uma das células unitárias pode compreender sua própria capa de erosão. A pluralidade de células unitárias pode compreender zonas de ativação individuais, para aplicar um pulso à porção da capa de erosão que cobre a célula unitária. As células unitárias podem ser divididas via um ou mais componentes delimitantes ou divisores. Os um ou mais componentes delimitantes ou divisores compreendem projeções salientes, divisores termocuráveis termoplásticos ou elastoméricos; selos, êmbolos metálicos, ranhuras, um arranjo formado no recesso, uma ou mais paredes usinadas para criar uma espessura adicional local, um perfil elastomérico colado ao recesso, uma projeção saliente, um arranjo criado no recesso para dividir o recesso em uma ou mais células unitárias; uma superfície integrada; ou qualquer combinação destes. Em um exemplo específico, cada célula unitária pode ser delimitada com um selo, e coberta com uma capa de erosão, que é dimensionada para cobrir a célula. O recesso pode ser um recesso com cerca de 1 mm ou menos, um recesso na faixa entre cerca de 0,2 mm e cerca de 0,8 mm, ou na faixa entre cerca de 0,4 mm e cerca de 0,6 mm.

[0016] A capa de erosão pode cobrir o recesso e criar um pulso em onda com a aplicação de fluído pressurizado ao recesso. A aplicação de fluído pressurizado pode ser feita em um período de tempo entre cerca de 5 ms e cerca de 25 ms entre cerca de 12 ms e cerca de 23 ms ou de 25 ms ou menos. O fluído pressurizado pode compreender gás comprimido ou pressurizado, tal como ar pressurizado. Em outro exemplo, o fluído pressurizado pode compreender um fluído hidráulico, óleo hidráulico, um fluído contendo um ou mais agentes anti-congelantes, um fluído térmico, ou qualquer combinação destes.

[0017] O sistema de abertura pode compreender uma primeira abertura fluidicamente conectada com uma linha de vácuo e uma segunda abertura fluidicamente conectada com uma fonte de fluído pressurizado. Uma primeira válvula associada à primeira abertura, a segunda válvula associada à segunda abertura, ou ambas. Em um exemplo, a introdução de fluído pressurizado na segunda abertura, quando a primeira abertura está fechada, pode fazer a capa de erosão criar uma forma pulsante ligeiramente positiva. A introdução de vácuo na primeira abertura, quando a segunda abertura está fechada, faz a capa de erosão adotar uma forma ligeiramente negativa.

[0018] Em outro exemplo, é provido um sistema de degelo para uma estrutura de aeronave compreendendo: uma capa de erosão em um recesso na estrutura da aeronave; um sistema para criar um pulso de choque ao longo da capa de erosão, a partir da estrutura da aeronave, de modo que o fluído pressurizado seja suprido ao recesso entre a estrutura da aeronave e a capa de erosão. O pulso de choque pode compreender um pulso de choque pneumático. Um efeito mecânico na capa de erosão pode ser criado pelo pulso de choque, devido à injeção de um fluído pressurizado no recesso, entre a estrutura da aeronave e a capa de erosão. Em qualquer destes exemplos, a estrutura da aeronave pode incluir a borda de ataque da asa da aeronave.

[0019] Em outro exemplo, é provido um método para executar o degelo de uma superfície da aeronave, que inclui: aplicar uma onda de choque para deformar a capa de erosão, que cobre um recesso na superfície da aeronave; e retornar a capa de erosão para a posição inicial. O método pode incluir uma fase de armar, na qual a capa de erosão é levada para uma forma negativa. O método pode incluir uma forma negativa, provocada pelo vácuo na célula, ou via um sistema mecânico. O método pode incluir fazer a capa pulsar para uma forma positiva. O método pode incluir fazer a capa de erosão pulsar em modo de vibração.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0020] A presente invenção será mais bem entendida, enquantooutros componentes e vantagens serão mais aparentes através da leitura da descrição detalhada a seguir incluindo concretizações na forma de exemplos limitantes particulares, fazendo referência aos desenhos anexos, que podem ser usados para prover um entendimento completo da presente invenção, e a descrição de sua implementação, e, onde apropriado, contribuir para sua definição, onde:

[0021] a Figura 1 é uma representação esquemática de uma concretização de um sistema de degelo;

[0022] a Figura 2 mostra uma vista em perspectiva lateral de uma superfície de asa de aeronave, incorporando um sistema de degelo, onde a capa de erosão foi removida para mostrar o sistema de aberturas;

[0023] a Figura 3 mostra uma vista em perspectiva de topo da superfície da Figura 2;

[0024] a Figura 4 mostra a superfície da Figura 2, com a capa de erosão no lugar;

[0025] a Figura 5 mostra uma representação esquemática alternativa de um sistema de degelo mostrando uma célula unitária do recesso;

[0026] a Figura 6 mostra uma vista de topo de uma zona de degelo com uma pluralidade de células unitárias divididas por um ou mais componentes divisores;

[0027] a Figura 7 mostra uma vista em seção transversal de um sistema de degelo;

[0028] a Figura 8 mostra uma vista em seção transversal lateral de um sistema de degelo da Figura 7, com a capa de erosão mostrada em uma variedade de posições durante uso; e

[0029] a Figura 9 mostra a comparação de um deslocamento de superfície tradicional de um tubo inflável da técnica anterior em linhas tracejadas, e o deslocamento da superfície provido pelas concretizações do sistema de degelo proposto.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0030] Deve ser entendido que os desenhos anexos não estão necessariamente em escala, e podem adotar, em uma certa extensão, uma representação simplificada de vários componentes ilustrativos dos princípios básicos da presente invenção. Quaisquer componentes de desenho específico descritos nesta incluindo, por exemplo, dimensões específicas, orientações, localizações, e formas específicas serão determinadas em parte pela aplicação particular pretendida e pelo ambiente de uso. Ademais, nas figuras, os mesmos números de referência se referem a partes iguais ou equivalentes, ao longo das diversas figuras dos desenhos.

[0031] Concretizações da presente invenção provêm um sistema de degelo 10 projetado para criar um choque ou pulso ou vibrações. Concretizações específicas podem usar ativação hidráulica ou pneumática. Em algumas concretizações, o sistema pode ser chamado “sistema de pneumo-expulsão”. O choque deforma a superfície de uma capa de erosão e expulsa o gelo que se acumulou naquela parte.

[0032] Em uma concretização, pode haver pelo menos um recess 12 formado na estrutura da aeronave 14. Em outras concretizações, pode haver uma pluralidade de recessos 12 formada na estrutura da aeronave . Com o sistema 10 instalado em um perfil, a estrutura 14 pode ser a borda de ataque da asa da aeronave . O recesso 12 pode ser criado como uma identação ou cavidade diretamente na estrutura da aeronave 14. O recesso pode ser dividido em uma ou mais células unitárias 32, via um ou mais componentes delimitantes ou divisores 34.

[0033] Uma capa de erosão 16 pode ser posicionada sobreo recesso. A capa de erosão 16 pode ser conformada de modo a cobrir o recesso 12 para criar um pulso em onda com a aplicação de fluído pressurizado a pelo menos uma célula unitária 32 do recesso 12.

[0034] Em um exemplo, o recesso 12 pode ser formado como uma área de identação na superfície da estrutura da aeronave 14, de modo que o recesso 12 se estenda abaixo do plano longitudinal da estrutura 14. Este exemplo está mostrado na Figura 5. A profundidade do recesso 12 pode ser cerca de 1 mm ou menos. Em um exemplo, a profundidade do recesso 12 pode estar entre cerca de 0,1 mm a cerca de 1 mm. Em uma concretização específica, a profundidade do recesso 12 pode estar entre cerca de 0,2 mm e cerca de 0,8 mm. Em um exemplo mais específico, a profundidade do recesso 12 pode estar entre cerca de 0,4 mm e cerca de 0,6 mm.

[0035] Em outro exemplo, o recesso 12 pode ser formado como um espaço entre o plano longitudinal da superfície da estrutura da aeronave 14 e a aeronave 16, como mostrado na representação esquemática da Figura 1. Neste exemplo, o recesso 12 não precisa ser uma identação na superfície da aeronave, mas simplesmente uma localização da superfície da aeronave empregando o sistema de abertura descrito.

[0036] Para suprir o fluído desejado no recesso 12, o recesso 12 pode ter um sistema de abertura 17. O sistema de abertura 17 inclui pelo menos uma abertura. A pelo menos uma abertura é geralmente criada para permitir vácuo e/ou fluído pressurizado sejam providos ao recesso 12 via um sistema de válvula 21. O sistema de válvula 21 pode incluir uma ou mais válvulas. Em uma concretização específica, as válvulas podem ser válvulas de alta velocidade. Em uma concretização, as válvulas podem ser configuradas para descarga pneumática ou hidráulica. Um pulso de choque pode ser gerado pela abertura de uma ou mais válvulas que suprem fluído pressurizado ao recesso 12.

[0037] De acordo com uma concretização particular mostrada nas Figuras 1 a 3, o recesso 12 pode ser provido com uma primeira abertura 18 e u segunda abertura 20. A primeira abertura 18 pode ser fluidicamente conectada a uma primeira válvula 22. A segunda abertura 20 pode ser fluidicamente conectada a uma segunda válvula 24. Uma das aberturas pode ser configurada para receber vácuo de uma linha de vácuo 26. A outra abertura pode ser configurada para receber gás ou ar pressurizado, via uma linha de pressão 29 a partir do sistema pressurizado da aeronave. Em uma concretização alternativa ou complementar pode ser provido um tanque de pressão separado 28 para suprir o ar pressurizado desejado. Pode ser possível que uma única linha de vácuo 26 atenda um ou uma pluralidade de recessos 12. Similarmente, pode ser possível que uma única linha de fluído pressurizado 29 atenda um ou uma pluralidade de recessos 12.

[0038] Em uma configuração alternativa é possível prover uma única abertura controlada por uma válvula de três vias. Uma opção de abertura simples está ilustrada na Figura 9. A válvula de três vias pode ser fluidicamente conectada com uma linha de vácuo, assim como tanque de pressão, de modo que um vácuo possa ser aplicado à abertura, em um primeiro modo, e o fluído pressurizado pode ser aplicado à abertura em um segundo modo, dependendo da configuração da válvula de três vias.

[0039] Em qualquer caso, o sistema é projetado de modo a permitir que um vácuo seja aplicado ao recesso 12 ou permitir que o fluído pressurizado seja aplicado ao recesso 12, dependendo da ativação do sistema de válvula. Embora concretizações com uma ou duas aberturas por recesso 12 sejam descritas, deve ser entendido que a quantidade de aberturas pode variar.

[0040] O fluído pode ser ar (tal como ar ambiente e/ou ar a partir de uma fonte de ar pressurizado), um líquido um fluído hidráulico um líquido contendo um ou mais agentes anti-congelantes, um fluído térmico ou qualquer outro fluído apropriado ou uma combinação destes.

[0041] O tamanho e a forma do desenho do recesso 12 pode ser selecionado de acordo com a tecnologia de ativação (ar ou líquido), geometria do perfil a ser protegido, e a espessura esperada de gelo a ser removido, ou outra estratégia de proteção ao gelo. O tamanho, número, e geometria das células providas serão impactados por estes critérios.

[0042] Em uma concretização específica, o recesso 12 pode ser dividido em uma ou mais células unitárias 32. As células unitárias 32 podem ser divididas entre si de modo a prover células de ativação individuais. As células unitárias podem ser divididas entre si via componentes delimitantes ou divisores 34.

[0043] Como mostrado na Figura 2, o sistema pode ser provido como uma ou mais zonas de degelo 30. As Figuras 2 e 3 ilustram uma zona 30, na qual capa de erosão foi removida, de modo a permitir a visualização das células individuais 32 formadas no recesso 12 e suas aberturas 18, 20. O arranjo da célula provido pode criar zonas de ativação individuais na superfície externa da capa de erosão 16. Embora células quadradas 32 tenham sido mostradas, deve ser entendido que as células podem ter qualquer forma e dimensão e número apropriado. Elas podem ser projetadas de acordo com a forma da estrutura da aeronave (tal como borda de ataque) que elas devem proteger. Elas podem ser quadradas, circulares, oblongas, retangulares, triangulares hexagonais, ou terem qualquer outra geometria ou forma.

[0044] As células 32 podem ter qualquer largura ou profundidade apropriada. Exemplos não limitantes incluem uma largura ou profundidade de cerca de 20 mm a cerca de 150 mm. A forma e profundidade de cada célula 32 pode variar com base nos parâmetros acima discutidos. Em um exemplo específico mostrado, a zona 30 pode incluir uma ou mais células 32 que são similarmente conformadas e posicionadas adjacentes entre si. Em um exemplo, as células 32 podem ser localizadas em uma linha linear da borda ao longo da asa da aeronave. Em outro exemplo, as células 32 podem ser posicionadas em aglomerados ou grupos.

[0045] Cada célula unitária 32 do recesso 12 pode ser delimitada por um componente delimitante ou divisor 34. Tais componentes podem ser um selo, haste, ou componente divisor. Em outra concretização, a função de delimitação de célula pode ser feita usinando uma ou mais paredes da estrutura de célula para criar uma espessura adicional local. Em outra concretização, a função de delimitação de célula pode ser realizada colando um perfil elastomérico, tal como, silicone, nitrila, poliuretano, ou qualquer outro material, em uma área, onde o componente delimitante ou divisor seja desejado. Em outra concretização, a função de delimitação de célula pode ser realizada via uma projeção saliente. Em outra concretização, a função de delimitação de célula pode ser realizada com a introdução de hastes metálicas, de um compósito termocurável, ou termoplástico, ou qualquer material apropriado. Em outra concretização, a função de delimitação de célula pode ser realizada por qualquer método, que isole fluidicamente as células umas das outras. Em outra concretização, a função de delimitação de célula pode ser feita via qualquer arranjo dentro do recesso, para dividir o recesso em uma ou mais células unitárias. Os componentes delimitantes ou divisores podem ser fixos na superfície do recesso, ou formados integrados com a superfície do recesso e formados através de qualquer outro método apropriado. Por exemplo, ranhuras podem ser formadas no recesso, para manter a estrutura divisora no lugar. Em outro exemplo, componentes divisores são colados ou de alguma forma fixados na superfície do recesso. Deve ser entendido que outros componentes delimitantes ou divisores também são possíveis, e podem ser considerados dentro do escopo da presente invenção.

[0046] Os componentes delimitantes ou divisores 34 podem ser projetados para manter o fluído pressurizado dentro da célula 32 e permitir que o mesmo seja succionado por vácuo, ou de alguma forma removido da célula 32, sem afetar as células vizinhas. Em um exemplo, uma capa de erosão simples 16 pode ser aplicada a todas as células 32 em uma zona 30, como mostrado nas Figuras 2 e 3. Neste exemplo, um selo 34 pode ser aplicado ao redor das bordas da zona. Em um exemplo alternativo, cada célula individual 32 pode ter sua própria capa de erosão 15 cobrindo seu espaço. Neste exemplo, um selo 34 pode ser aplicado a cada borda de cada célula. Se provido, o selo 34 pode ser prensado ou de alguma forma posicionado em relação a uma ranhura 35 formada nos limites externos da célula 32 da estrutura da aeronave 14. Se uma haste ou outra estrutura saliente for usada para criar uma delimitação, ela pode ser fixada, colada, ou de alguma forma fixada no local desejado ou posicionada em uma ranhura similar 32. (Um exemplo de ranhura 35 sem um ou mais selos ou hastes, está ilustrado na Figura 7).

[0047] Cada célula unitária 32 pode ser separada de outras células usando quaisquer dos componentes delimitantes ou divisores 34 descritos, para garantir uma deformação local da capa de erosão 16. Os componentes delimitantes ou divisores 34 são providos para criar uma ou mais células separadas 32 no recesso 12. Isto pode permitir a cada célula unitária 32 suprir à capa de erosão seu próprio pulso, de modo a prover a área da capa de erosão 16 tendo um número de áreas/ projeções que são pressionadas para cima. O recesso 12, assim, pode ser criado por um recesso na estrutura 14, para permitir a deformação da capa de erosão 16, e, ademais, células individuais 32 podem ser providas na área do recesso.

[0048] Por exemplo, a Figura 5 ilustra uma área de recesso 12 isolado com múltiplas células 32. As células podem ser divididas por componentes delimitantes ou divisores 34. Em uma concretização específica os componentes delimitantes ou divisores compreendem um ou mais selos A pressão aplicada sobre as células unitárias 32a nas aberturas 18a 20a afetam capa de erosão na área 16a. A pressão aplicada à célula unitária 32b nas aberturas 18b, 20b afeta capa de erosão na área 16b. A área 16a pode crescer em seu vértice para formar uma área curvada com forma pulsante positiva expandida 16a. Um exemplo está mostrado na Figura 9. A área 16b similarmente pode crescer em seu vértice para formar uma área curvada com forma pulsante positiva saliente 16b. Isto também está ilustrado na Figura 9. A Figura 8 mostra esta ação positiva pulsada para fora pela linha 42, aplicada em uma célula unitária separada 32. Quando o vácuo é aplicado, se consegue uma forma ligeiramente negativa, como delineado pela linha 40. A linha 13 ilustra a posição não operada da capa de erosão 16.

[0049] Como mostrado nas Figuras 2 e 3, cada célula 32 pode incluir uma ou mais aberturas 18, 20, para suprir pressão e/ou vácuo ao espaço formado por cada célula superfície de célula 32 e capa de erosão 16. As quantidades de aberturas pode variar em qualquer número de uma abertura para até dez aberturas por célula para pressão e vácuo. (Em algumas concretizações, prover múltiplas aberturas pode permitir conectar um sensor de pressão e uma linha adicional de vácuo, um ou mais injetores de pulso, ou qualquer outro uso). As aberturas podem ter quaisquer dimensões apropriadas. Em um exemplo específico, o diâmetro das aberturas pode variar em uma faixa entre cerca de 3 mm e cerca de 1 mm.

[0050] Como mostrado na Figura 4, a capa de erosão 16 pode ser aplicada a múltiplas células 32. A capa de erosão 16 pode ser fixada na borda 46 ao redor da zona. Esta montagem da capa de erosão 16 na estrutura 14 cria o recesso 12, ativado pelos pulsos descritos nesta. Os selos 34 entre as células 32 são capazes de criar seções de mini- pulso. Em outro exemplo, uma capa de erosão separada pode ser provida para cada célula 32.

[0051] A capa de erosão 16 usada para o sistema de degelo 10 pode ser feita a partir de qualquer material adequado, que provenha proteção para uma ou mais células 32 e sistemas de abertura associados 17, e que também permita a deformação desejada quando da aplicação de pressão. Em um exemplo específico, o material da capa de erosão pode ser metálico (tal como, aço inoxidável, alumínio, titânio, combinações destes, ou qualquer outro material metálico). Em outro exemplo, o material da capa de erosão pode ser um material termocurável (tal como resina epóxi) ou um material termoplástico (tal como, PEEK, PA, PPS, PPSU, PPA), suas combinações, ou qualquer outro material baseado em plástico apropriado.

[0052] Materiais termocuráveis ou termoplásticos podem ser reforçados, se necessário, com tecido de vidro ou carbono. Cargas adicionais, tal como carbono ou alumínio, podem ser adicionadas com vista à ajustar condutividade térmica ou elétrica da superfície externa. Estes exemplos são providos somente em caráter exemplar de nenhum modo limitante. Prevê-se que a presente invenção também possa ser usada com outros materiais de capa de erosão.

[0053] A espessura da capa de erosão pode ser uma espessura apropriada que permita que funcione como descrito. Exemplos não limitantes incluem uma espessura entre cerca de 0,3 mm e cerca de 2 mm. Uma faixa específica adicional pode incluir espessuras na faixa entre cerca de 0,5 mm e cerca de 1,5 mm.

[0054] A capa de erosão 16 pode ser projetada para melhorar o desempenho, provendo variações de espessura para obter qualquer arranjo pré-definido desejada durante o choque. Por exemplo, esta variação pode ser obtida por erosão química para partes metálicas, ou mudando a deposição para uma capa termocurável ou termoplástica.

[0055] A capa de erosão pode ser fixada na borda 46 da célula 32, definindo uma zona de pneumo-expulsão 30, por qualquer método apropriado. Por exemplo, a capa de erosão pode ser fixada por meio de cola, parafusos, rebites ou qualquer outro sistema apropriado de fixação. Em uma configuração alternativa, a capa de erosão pode ser fixada em uma ranhura delimitando a célula via haste ou selo. Esta fixação pode ser completada com um ou mais pontos de fixação adicionais opcionais na zona de pneumo-expulsão. O método de fixação geralmente pode incluir meios para garantir a qualidade do vácuo no recesso 12. A borda 36 de cada célula 32, onde a capa de erosão 16 foi fixada, pode definir a profundidade do recesso.

[0056] A Figura 6 ilustra uma vista de planta de topo de uma zona 30, mostrando que cada célula 32 pode ser provida com sua própria abertura de vácuo 18 e abertura de fluído pressurizado 20. Esta figura também mostra uma ranhura de gaxeta 35 entre cada célula 32, assim como a superfície de selagem 46 na qual a capa de erosão pode ser fixada em uso. A Figura 7 ilustra uma vista em seção transversal de uma superfície de aeronave com sistema de degelo 10.

[0057] Quando o motores da aeronave são iniciados, o sistema de degelo 10 geralmente se encontra em vácuo (com a válvula 22 aberta e a válvula 24 fechada). O recesso é geralmente mantido em vácuo durante o envoltório, para manter a posição da capa de erosão, a despeito da variação da pressão externa ao longo do perfil e evitar deslocamento. Manter o recesso sob vácuo também pode ajudar a drenar o recesso depois do pulso. Manter o recesso sob vácuo também ajuda a intensificar o efeito mecânico. O vácuo pode ser fechado antes ou durante operação, para modificar a resposta da capa de erosão. Ademais, o nível de vácuo pode ser modificado de acordo com a etapa da fase de degelo.

[0058] O efeito de choque pode ser criado com uma abertura e fechamento muito rápida que alternadamente isola e expõe o recesso da célula ao fluído pressurizado tal como ar pressurizado. Esta configuração pode garantir o desempenho aerodinâmico do perfil protegido, eficiência de um impulso posterior, e prover uma ação contra qualquer efeito aerodinâmico ao redor do aerofólio, que tende a defletir a capa de erosão 16, permitindo sua fixação elástica. Nesta posição, a capa de erosão 16 se encontra em uma primeira posição negativa 40, como ilustrado por linha tracejadas 40, na Figura 8.

[0059] Se o sistema 10 não for conectado à rede de pressão da aeronave e requerer um tanque de pressão 28, o tanque de pressão 28 pode ser pressurizado antes da decolagem. Se a rede de ar da aeronave não for capaz de suprir o sistema, um sistema adicional pode ser usado, tal como um compressor. Isso permite que o sistema seja um sistema autônomo, instalado ao longo de uma borda de ataque ou estrutura da aeronave.

[0060] Quando a função de degelo é necessária, uma primeira válvula 22 (fluidicamente conectada com uma linha de vácuo 26) pode permanecer aberta e ou pode ser fechada de acordo com uma leis de degelo pré-definidas, estabelecidas e configuradas para o sistema. Na maior parte dos casos, a primeira válvula de vácuo 22 geralmente é fechada com a ativação do degelo de modo que a célula 32 experimente a pressão suprida. Se o nível de vácuo variar durante operação do sistema, o nível pode ser aumentado logo antes de o pulso armar o recesso 12, de modo que o pulso seja efetivo.

[0061] Então, uma segunda válvula 24 (fluidicamente conectada com a fonte pressurizada) é aberta durante um breve instante para injetar pulsos de fluído pressurizado dentro do recesso 12 da célula 32.

[0062] Um pequeno deslocamento de superfície geralmente é desejado para prover um degelo eficiente. O pulso cria um efeito de choque ao invés de se basear na deformação estática da capa de erosão 16. Quando a segunda válvula 24 abre (fonte pressurizada), uma onda da choque é criada, que atinge a capa de erosão 16. Esta onda de choque cria o deslocamento da capa de erosão para uma segunda posição positiva 42 mostrada na figura. Os pulsos de choque fazem a capa de erosão 16 pulsar para a segunda posição 42. Estes pulsos pressurizados funcionam para executar o degelo da superfície da aeronave. Uma comparação entre um deslocamento tradicional de capa de erosão e pulsos aplicados a células unitárias individuais 32 está ilustrada na Figura 9. Quando o degelo é desligado, a primeira válvula de vácuo 22 é aberta para colocar o recesso 12 da célula sob vácuo. Isto faz a capa de erosão retornar para sua primeira posição 40, geralmente alinhada com a superfície da aeronave 14.

[0063] As células 32 podem ser ativadas em conjunto ou separadamente de acordo com leis pré-definidas. Em um exemplo, as células 32 podem ser controladas independentemente entre si. Alternativamente, as células 32 podem ser controladas coletivamente, de modo que um único comando para suprir fluído supre fluídos a uma família de células 32, compartilhando uma única linha de vácuo e/ou um único tanque pressurizado.

[0064] Assim, é provido um sistema para executar o degelo de uma superfície de aeronave, compreendendo aplicar uma onda de choque para deformar uma capa de erosão, que cobre um recesso na superfície da aeronave; e retornar a capa de erosão para sua posição original. Isto pode ocorrer com fase de armar na qual a capa de erosão 16 é levada para uma forma negativa. Esta deformação negativa pode ser obtida por meio de vácuo na célula ou via um sistema mecânico, tal como um atuador de mola, sistema magnético, ou qualquer outro sistema apropriado, que crie uma forma negativa para a capa de erosão. A capa de erosão, então, é pulsada para uma forma positiva por um período de tempo menor que cerca de 25 ms.

[0065] É possível adicionalmente associar um ou mais dispositivos térmicos ou zonas térmicas ao sistema de degelo 10 descrito. Por exemplo, a capa de erosão pode ser equipada com dispositivos térmicos 48 em zonas selecionadas ou onde um sistema de pneumo- expulsão não é capaz de executar o degelo devido à geometria. Uma zona térmica 48 está Ilustrada na Figura 2. Isto permite que o sistema de degelo de pneumo-expulsão 10 seja usado em uma configuração híbrida, quando associado a um ou mais sistemas ou a dispositivos de degelo térmico 48.

[0066] O desenho da célula 32 pode garantir ótimo desempenho de degelo, pelo fato de reproduzir zonas de deformação local como células na zona, mesmo se a zona for ativada somente com uma válvula. Por exemplo, cada célula pode ter um deslocamento local como se ativada mesmo se somente uma célula for ativada com a onda de choque. Isto é como o deslocamento 16a, 16b na Figura 9 é conseguido, ao invés da linha tracejada. O arranjo obtido na superfície da capa de erosão com os selos e a estrutura provê um efeito local de atuação em cada célula. A forma côncava obtida pelo vácuo na célula pode ser criada com um pequeno deslocamento negativo, e pode aumentar o deslocamento e efeito de choque. Esta geometria reforça o efeito de cisalhamento na interface do gelo, e daí melhorando a eficiência do sistema.

[0067] A geometria da célula incluindo a lateral sobre a espessura ou selo para criar uma zona de bloqueio permite que a capa de erosão 16 seja deformada de acordo com o arranjo e recesso definidos. Assim, a capa de erosão 16 alcança a primeira posição 40 com o recesso sob vácuo. No exemplo mostrado, todas as células 32 da zona 30 têm a mesma forma côncava, ou similar. Durante um pulso pneumático a pressão em cada célula 32 impacta a capa de erosão 16. A capa não é inflada (como em uma algumas soluções anteriores), mas rapidamente pulsada. Esta variação de comportamento está ilustrada na Figura 9. O comportamento da superfície aumenta a tensão na interface gelo/ capa de erosão, e a força de expulsão aplicada faz o gelo se quebrar em partes. O uso de alta pressão e pulsos curtos limita a deformação da capa de erosão 16 e não impacta o desempenho do perfil.

[0068] As uma ou mais aberturas podem ser providas com sistemas de drenagem e exaustão opcionais 50 para permitir uma rápida evacuação do fluído pressurizado do recesso. Isto ajuda a evitar o fenômeno da inflação, que pode impactar a confiabilidade do sistema e comportamento aerodinâmico do perfil. Por exemplo, um fenômeno de inflação pode ocorrer se a pressão no recesso aumentar durante a fase de pulso, no instante em que a onda de choque aumenta o deslocamento e tensão na superfície externa, que diminui sua confiabilidade. A deformação pode aumentar o deslocamento e tensão da superfície externa que diminui sua confiabilidade. Um exemplo de abertura de drenagem 50 está mostrado na Figura 3.

[0069] Uma abertura de exaustão também poderia ser adicionada de acordo com o modo de operação. As células também podem ser equipadas com um sistema de exaustão de ar controlado, para aumentar a capacidade de drenagem. A abertura de exaustão pode ser centralizada ou colocada em várias posições dentro da estrutura.

[0070] A exaustão pode ser feita usando uma válvula controlada ou válvula reguladora mecânica. O sistema de exaustão pode ser completado com um sistema de proteção para evitar uma sobre pressão no recesso. Por exemplo, o sistema poderia incluir uma válvula de alívio, para evitar danos em caso de bloqueio da válvula.

[0071] Em uma concretização alternativa, dependendo do tipo da capa de erosão 16 usado e sua rigidez, um modo de vibração pode ser provido. Este modo pode suprir uma ciclos de injeção e vácuo muito rápidos. A vibração pode ajudar a quebrar o gelo. Uma unidade de monitoramento e timer 44 pode ser provida. A unidade 44 pode ser eletricamente associada aos sistemas da aeronave. Esta unidade 44 pode ser programada para suprir a duração de pulso desejado e pressão, tempo entre pulsos e qualquer outro parâmetro apropriado do sistema 10. Em uma concretização, a unidade de timer 44 pode ser ajustada para circular todas as células individualmente ou coletivamente. A unidade de timer pode ser circulado em um ciclo de degelo por segundo (e um ciclo de degelo pode ser composto de um ou múltiplos pulsos), um pulso por minuto, ou qualquer outro valor apropriado para evitar a formação de acumulo de gelo. Isto pode depender da temperatura detectada, ou qualquer outro parâmetro apropriado.

[0072] Um ou mais sensores de pressão podem ser providos para monitorar e detectar qualquer vazamento ou mal funcionamento de algum componente. Um sensor de pressão pode ser posicionado em uma célula 32 (ou próximo dela) e/ou um ou mais sensores podem ser posicionados ao longo da linha de vácuo 26 e/ou linha de pressão 29.

[0073] Algumas das vantagens providas pelos sistemas projetados de acordo com a presente invenção incluem, sem limitação: compatibilidade com capas de erosão metálicas ou termoplásticas de alto desempenho, que melhoram a resistência ambiental. Tais capas podem ser mais duráveis que capas elastoméricas. Outra vantagem reside em aumentar a confiabilidade, e não requerer a deformação da capa (isto reduz a manutenção pelo fato de usar menos componentes, reduzindo reparos ou substituições). Outra vantagem reside no fato de evitar problemas com raios (se uma capa termoplástica com capacidade ESD for usada, que por ser mais leve reduz o peso global da aeronave). Outra vantagem reside no fato de o sistema ser eficiente em uma espessura de gelo menor, e.g., uma espessura de cerca de 1 mm.

[0074] Em razão de o sistema de degelo 10 usar pulsos curtos, resulta uma deformação relativamente pequena (dependendo da pressão e material de cerca de 0,5 mm a cerca de 3 mm). Por exemplo, a deformação deve ser muito rápida, i.e., dentro de um tempo menor que 25 ms. Esta característica limita o impacto sobre a aerodinâmica e perda de desempenho do perfil.

[0075] Outra vantagem provida pelo sistema de acordo com a presente invenção inclui sem limitação um sistema de degelo de baixa potência. Os atuadores pneumáticos usados demandam um baixo consumo de energia elétrica. Adicionalmente, atuadores não são usados para deformar fisicamente a capa de erosão, mas controlar válvulas que criam um recesso pressurizado, que pode aumentar robustez, confiabilidade, e manutenibilidade do sistema. O sistema descrito usa choque e não inflação da superfície externa . O deslocamento da capa de erosão geralmente vai ser provido em uma faixa entre 0,5 mm e cerca de 3 mostra, e, em outras concretizações, em uma faixa entre 1 e 2 mm. O choque associado a um deslocamento muito pequeno limita as tensões mecânicas na capa de erosão e pode aumentar sua vida útil.

[0076] Em resumo, foi provido um sistema de degelo pneumático que usa pulsos pneumáticos. Um efeito mecânico sobre a capa de erosão é criado por um efeito de choque devido à injeção de fluído pressurizado em um recesso entre a estrutura e a capa de erosão.

[0077] Várias outras concretizações e mudanças e modificações nas concretizações descritas serão aparentes àqueles habilitados na técnica. Particularmente, como explicitamente mencionado, todos componentes, alternativas e/ou concretizações da presente invenção poderão ser combinadas, desde que não incompatíveis ou mutuamente exclusivos. Todas tais concretizações, mudanças, e modificações estão englobadas no escopo das reivindicações anexas.

Claims

1. Sistema de degelo (10) para uma superfície de aeronave (14) que compreende: pelo menos um recesso (12) formando na superfície, o recesso (12) compreendendo pelo menos uma célula (32), a pelo menos uma célula compreendendo um sistema de abertura (17) para suprir separadamente um vácuo à célula e um fluído pressurizado à célula, uma capa de erosão (16) cobrindo o recesso (12); caracterizado pelo fato de que: o sistema de abertura (17) compreende uma primeira abertura (18) fluidicamente conectada a uma linha de vácuo (26) para entregar um vácuo à célula (32) e uma segunda abertura (20) fluidicamente conectada a uma fonte pressurizada para entregar fluído pressurizado à célula (32).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o recesso (12) compreender uma pluralidade de células unitárias (32).

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a pluralidade de células unitárias (32) compartilhar uma capa de erosão comum (16).

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de cada um dentre a pluralidade de células unitárias (32) compreender sua própria capa de erosão (16).

5. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de a pluralidade de células unitárias (32) compreender zonas de ativação individuais para aplicar um pulso a uma porção da capa de erosão (16) que cobre a célula unitária (32).

6. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de a pluralidade das células unitárias (32) serem divididas entre si, via um ou mais componentes delimitantes ou divisores (34).

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de os um ou mais componentes delimitantes ou divisores (34) compreenderem projeções salientes, divisores termocuráveis termoplásticos ou elastoméricos; vedações (34), hastes metálicas, ranhuras (35); um arranjo criado no recesso (12); uma ou mais paredes usinadas para criar uma espessura adicional local; um perfil elastomérico colado no recesso; uma projeção saliente; um arranjo criado no recesso para dividir o recesso (12) em uma ou mais células unitárias (32); uma superfície formada integrada; ou qualquer combinação destes.

8. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de a capa de erosão (16) cobrir o recesso (12) e é disposto para criar um pulso em onda com aplicação, pelo sistema de degelo, de fluído pressurizado ao recesso.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o sistema de degelo ser tal que a aplicação de fluído pressurizado ser feita em um período de tempo do grupo que compreende: entre 5 ms e 25 ms, entre 12 ms e 23 ms, e 25 ms ou menos.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de o fluído pressurizado compreender gás comprimido ou pressurizado.

11. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de o fluído pressurizado compreender um fluído hidráulico, óleo hidráulico, um fluído contendo um ou mais agentes anticongelantes, fluído térmico ou uma combinação destes.

12. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender uma primeira válvula (22) associada à primeira abertura (18) e uma segunda válvula (24) associada à segunda abertura (20).

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que a introdução de fluído pressurizado na segunda abertura quando a primeira abertura está fechada faz com que a capa de erosão (16) crie uma forma pulsante ligeiramente positiva.

14. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que a introdução de vácuo na primeira abertura quando a segunda abertura está fechada faz com que a capa de erosão (16) adote uma forma ligeiramente negativa.

15. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizada pelo fato de o recesso (12) possuir um tamanho dentre: de 1 mm ou menos, entre 0,2 mm e 0,8 mm, e entre 0,4 mm e 0,6 mm.