CN105818989A - 健康监测气动除冰器 - Google Patents

Abstract

公开了一种受监测的除冰系统。受监测的除冰系统可具有气动除冰器和延伸穿过气动除冰器的信号线。响应于气动除冰器的故障，诸如撕裂的除冰带接缝，信号线可断裂。完好性监测器可检查信号线的连续性，以便在检测到此类故障时提供警告。

Description

健康监测气动除冰器

技术领域

本公开整体涉及一种气动除冰器，并且更具体地涉及带有内置健康监测功能的气动除冰器。

背景技术

气动除冰器可包括织物层，所述织物层沿一定配置中的缝合线缝制在一起以沿飞机结构形成一系列管子。管子可膨胀以使冰从飞机结构脱离。然而，由于磨损，附接织物层从而形成一系列管子的缝合线可断裂。因此，当缝合线发生故障时，一系列管子可失去它们的形状。此外，在第一缝合线发生故障之后，当圆周应力增加时，随后附加的缝合线的故障随之发生。通常，若干缝合线在机组人员和/或维修人员意识到故障之前发生故障，诸如在气动除冰器无法有效工作的飞行中结冰情况期间。

发明内容

除非另外明确指明，前述特征和元件可以各种组合而非排他性地组合。这些特征和元件以及其操作根据以下描述和附图将变得更显而易见。

公开了一种受监测的除冰系统。受监测的除冰系统可包括气动除冰器和具有至少一个信号线的信号线阵列。信号线可穿过气动除冰器设置，并且定位成响应于气动除冰器的故障而失去电力连续性。

公开了一种操作受监测的除冰系统的方法。该方法可包括通过完好性监测器(healthmonitor)尝试使电流穿过沿气动除冰器的除冰带接缝设置的信号线，响应于该电流通过完好性监测器评估信号线的连续性，响应于该评估通过完好性监测器确认信号线缺乏连续性，以及响应于信号线缺乏连续性的确认通过完好性监测器确定除冰带接缝已断裂。

附图简述

在本说明书所附的权利要求书中特别指出并且明确要求保护本公开的主题。然而，通过参照结合附图考虑的具体实施方式和权利要求可最佳获得对本公开的更全面的理解，并且相同标号表示相同元件。

图1示出根据各种实施例的具有气动除冰器、一个或多个信号线和完好性监测器的受监测的除冰系统；

图2示出根据各种实施例的安装在飞机结构上并且使除冰带接缝定向成垂直于飞机结构的翼弦线的气动除冰器和一个或多个信号线；

图3示出根据各种实施例的安装在飞机结构上并且使除冰带接缝定向成平行于飞机结构的翼弦线的气动除冰器和一个或多个信号线；

图4示出根据各种实施例的气动除冰器的示例除冰带接缝；以及

图5示出操作受监测的除冰系统的示例方法。

具体实施方式

本文的示例性实施例的具体描述参考附图，所述附图仅以例示的方法示出示例性实施例。虽然对这些示例性实施例进行了足够详细的描述，以使本领域的技术人员能够实践本公开的实施例，但应当理解，根据本发明和本文的教导，可以实现其他实施例，并且可以在设计上和结构上作出逻辑变化和修改。因此，所呈现的具体描述仅出于例示而非限制的目的。本公开的范围由所附权利要求书限定。例如，在任何方法或过程描述中所例举的步骤可按任何顺序执行，而不必限于所提到的顺序。此外，对单数的任何引用包括复数实施例，并且对一个以上的部件或步骤的任何引用可包括单数实施例或步骤。另外，对附接、固定、连接等的任何引用可包括永久的、可移除的、暂时的、部分的、全部的和/或任何其他可能的附接选择。另外，对不接触(或类似措辞)的任何引用也可包括减少的接触或最小接触。

此外，对单数的任何引用包括复数实施例，并且对一个以上的部件或步骤的任何引用可包括单数实施例或步骤。表面阴影线在整个图中可用于表示不同部分，但不必表示相同或不同材料。

如本文所用，“后”是指与飞机结构的后缘(例如，后端)相关联的方向。如本文所用，“前”是指与飞机结构的前缘(例如，前端)相关联的方向。

第一部件在第二部件的“标准向外”位置处意味着与第二部件相比，第一部件以距飞机结构的表面更大的距离设置，如沿在第一部件的位置处与飞机结构的表面的切线垂直的矢量所测量的。第一部件在第二部件的“标准向内”位置处意味着与第二部件相比，第一部件以距飞机结构的表面更小的距离设置，如沿在第一部件的位置处与飞机结构的表面的切线垂直的矢量所测量的。

参考图1和图2，受监测的除冰系统1可包括气动除冰器3、信号线阵列7和完好性监测器5。气动除冰器3可收缩和膨胀，以便从飞机结构诸如飞行控制结构、翼面、尾翼、机身、机翼以及任何期望的飞机部分除去冰。信号线阵列7可包括穿过气动除冰器3设置的一个或多个信号线4(图2)。如果气动除冰器3发生故障，信号线阵列7的一个或多个信号线4(图2)可断裂，从而失去电力连续性(并且变成开式电路)。完好性监测器5可监测穿过信号线阵列7的一个或多个信号线4(图2)的(多个)电流。响应于信号线4断裂，电流可停止(包括信号线阵列7的一个或多个信号线4的电路和完好性监测器5可变成开式电路)，因此通知完好性监测器5该断裂。作为响应，完好性监测器5可警告机组人员或维修人员该断裂。在进一步的实施例中，完好性监测器5可响应于该断裂选择性地停用气动除冰器3的部分或全部，以防止诸如未立即受所指示的断裂影响的气动除冰器3的部分的进一步故障。

气动除冰器3可沿翼面设置。例如，气动除冰器可沿翼面的前缘诸如机翼和/或水平安定面设置。在各种实施例中，气动除冰器3可沿翼面的吸入侧设置。可替代地，气动除冰器3可沿翼面的压力侧设置。此外，气动除冰器3可沿翼面的吸入侧和压力侧两者设置。以这种方式，易受冰积聚影响的飞机的任何部分可配备有气动除冰器3。

信号线4可穿过气动除冰器3设置。信号线4可包括导电纤维(“ECF”)。ECF可包括碳纤维长丝。在进一步的实施例中，ECF可包括导线。例如，ECF可包括细小直径的金属线。ECF可包括电阻线，诸如由镍和铬的合金制成的导线(例如，镍铬线或“镍铬合金线”)。因此，ECF根据需要可包括任何导电长丝、纤维、导线或材料。

完好性监测器5可包括与信号线4电通信并且能够检测信号线4的断裂的电子装置。例如，完好性监测器5可包括连续性测试装置。完好性监测器5可使电流穿过信号线阵列7的一个或多个信号线4。例如，完好性监测器5可使(多个)小DC电流穿过每个信号线4，并且可监测由(多个)导线提供给(多个)电流的电阻。可替代地，完好性监测器5可使(多个)小AC电流穿过(多个)信号线4，并且可监测(多个)导线所提供的阻抗。在进一步的实施例中，完好性监测器5可使瞬时AC和/或DC电流脉冲穿过(多个)信号线4，以周期性地估计(多个)信号线4的阻抗和/或电阻。因此，完好性监测器5可包括任何信号和/或电流输送装置，由此可测试信号线4的连续性。例如，完好性监测器5可具有处理器和有形非暂时性存储器。完好性监测器5可接受各种输入，并且响应于所述输入可提供各种输出并执行一定的逻辑过程。响应于所述逻辑过程，完好性监测器5可提供各种输出。例如，完好性监测器5可接收来自其他飞机系统的请求，以确定信号线4的连续性。完好性监测器5可输出穿过信号线4的小电流。响应于该电流完好性监测器5可确定信号线4的连续性，并且作为响应可输出连续性状态指示。例如，输出连续性状态指示可包括以下中的至少一个：警告机组人员、将信号线4和/信号线阵列7(例如，所有信号线4)的连续性状态的指示提供给另一个飞机系统、存储连续性状态指示或存储连续性状态指示用于稍后传达给维修人员。

参考图1至图4，气动除冰器3可包括各种部件。例如，气动除冰器3可包括覆盖层6、成型层9、除冰带接缝10和基底层8。此外，气动除冰器3可包括各种定向。例如，如图2所示，气动除冰器3可定向成使得除冰带接缝10垂直于飞机结构2的翼弦(例如，“沿翼展方向的除冰带接缝”)。如图3所示，气动除冰器3可定向成使得除冰带接缝10平行于飞机结构2的翼弦(例如，“沿翼弦方向的除冰带接缝”)。

基底层8可包括织物层。例如，基底层8可包括基本无弹性的织物。然而，基底层8根据需要可包括任何材料。一般而言，基底层8在气动除冰器3的膨胀和收缩期间抗拉伸和变形。基底层8可设置成刚好位于飞机结构2的顶上。

成型层9可包括织物层。例如，成型层9可包括弹性织物。然而，成型层9根据需要可包括任何材料。一般而言，成型层9在气动除冰器3的膨胀和收缩期间拉伸。如此，成型层9和基底层8可包括不同材料。成型层9设置成刚好在基底层8的顶上。

成型层9和基底层8可结合在一起。因此，气动除冰器3可包括除冰带接缝10。除冰带接缝10包括延伸穿过基底层8和成型层9并且将基底层8和成型层9保持在一起的缝合。成型层9和基底层8可通过多个除冰带接缝10结合在一起，多个除冰带接缝10隔开并且布置成由基底层8和成型层9的结合形成管结构。除冰带接缝10可基本上密封成型层9和基底层8，以防止在每个除冰带接缝10处的流体渗漏。如此，压缩流体例如空气可以在成型层9和基底层8之间泵送。响应于压缩流体成型层9可以扩大。因为除冰带接缝10将成型层9和基底层8保持在一起并且将它们基本上密封在一起，所以一系列脊部(例如，凸起的管状结构)可随成型层9扩大而在气动除冰器3中形成，仍沿除冰带接缝10与基底层8结合缝合。响应于成型层9的扩大，每个凸起的管状结构可从飞机结构2去除冰。成型层9靠近和远离每个除冰带接缝10的膨胀的相对差异还增强了冰从飞机结构2的脱离。

气动除冰器3还可包括覆盖层6。覆盖层6可包括基本弹性的材料。因此，覆盖层6可施加与泵送到气动除冰器3中的压缩流体施加的力相反的力，以使成型层9扩大。因此，覆盖层6可包括基本弹性的材料，由此成型层9在压缩流体抽出时被压缩成基本上平坦的。以这种方式，当气动除冰器3收缩时，气动除冰器3可符合对应于下面飞机结构2的形状的形状。覆盖层6还可保护成型层9免遭损坏，诸如免遭冰刺穿。在各种实施例中，覆盖层6包括橡胶。例如，覆盖层6可包括氯丁橡胶。然而，覆盖层6根据需要可包括任何材料。

受监测的除冰系统1的信号线阵列7的(多个)信号线4可与气动除冰器3的多方面协同定位。例如，信号线4可平行于除冰带接缝10设置。在进一步的实施例中，信号线4可包括紧密至除冰带接缝10的一侧的缝合。以这种方式，信号线4可以在除冰带接缝10之前遭受断裂。在进一步的实施例中，信号线4与除冰带接缝10协同定位，使得其将与除冰带接缝10基本上同时断裂。在进一步的实施例中，信号线4可缠绕除冰带接缝10，或者其本身可包括除冰带接缝10或除冰带接缝10的一部分。

参照图4，除冰带接缝10可包括主线11和底线12。主线11可包括穿过成型层9设置的结构承重线。底线12可包括穿过基底层8设置的结构承重线。底线12和主线11可在以下位置中的至少一个处重叠：基本上在成型层9和基底层8的交汇处(例如，“标准张力接缝”)、在成型层9的表面处(例如，“成型层锚固接缝”)或在基底层8的向内表面处(例如，“基底层锚固接缝”)。

如所提及的，信号线4可与除冰带接缝10协同定位。在各种实施例中，信号线4可以是织造成底线12的长丝。在进一步的实施例中，信号线4可以是织造成主线11的长丝。类似地，分开的信号线4可以织造成底线12和主线11中的每一个。在进一步的实施例中，信号线4可以是底线12，或主线11，或底线12和主线11两者。信号线4可以以例如螺旋状螺线缠绕底线12。类似地，信号线4可以以例如螺旋状螺线缠绕主线11。此外，分开的信号线4可以缠绕主线11和底线12中的每一个。此外，单一信号线4可以包括缠绕整个除冰带接缝10(例如，主线11和底线12两者)的单一螺旋。通过使信号线4缠绕主线11和底线12中的至少一个，所使用的信号线4的长度比该信号线4所缠绕的线的长度要大。如此，例如，在使用具有小于被缠绕的线的拉伸强度的信号线4的例子中，结构载荷可由被缠绕的线而不是信号线4负担。以这种方式，可以改善信号线4的过早断裂，从而减少信令误差。在进一步的实施例中，信号线4可再次围绕除冰带接缝10缝制，从而改善信号线4的过早断裂，减少信令误差。

信号线阵列7的每个信号线4与完好性监测器5电通信连接。例如，信号线4可终止于连接到完好性监测器5的引线。在进一步的实施例中，信号线4终止于连接到机架布线线束的薄聚酰亚胺母线，该机架布线线束然后连接到完好性监测器5。

参考图1至图4并且进一步参考图5，受监测的除冰系统1可根据各种方法操作。例如，操作受监测的除冰系统1的方法500可包括以下步骤。流体可泵送到气动除冰器3中(步骤501)。在各种实施例中，流体包括空气。响应于流体气动除冰器3可膨胀(步骤502)。完好性监测器5可尝试使电流穿过沿气动除冰器3的除冰带接缝10设置的信号线4(步骤503)。响应于电流完好性监测器5可评估信号线4的连续性(步骤504)。响应于未能穿过信号线4的电流，完好性监测器5可证实信号线4缺乏连续性(步骤505)。响应于信号线4缺乏连续性，完好性监测器5可确定除冰带接缝10已断裂(步骤506)。因此，完好性监测器5可提供流体泵送出气动除冰器3的指示指导(步骤507)。作为响应，气动除冰器3可收缩(步骤508)。

本文已经参照具体实施例描述了各种益处和优点。此外，本文所包含的各图中所示的连接线旨在表示各种元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。应当指出的是，在实际系统中可以存在许多替代或附加功能关系或物理连接。然而，可以使任何益处或优点发生或变得更为显著的益处、优点和任何元件不应被解释为本公开的关键、所需或必要特征或元件。因此本公开的范围只由所附权利要求书限定，其中除非另有明确表示，否则所提及的单数元件并非旨在意味着“一个和仅一个”，而是指“一个或多个”。此外，在类似于“A、B或C中的至少一个”的措辞在权利要求中使用的情况下，意图是该短语被解释成意味着单独A可存在于实施例中，单独B可存在于实施例中，单独C可存在于实施例中，或者元件A、B和C中的任何组合可存在于单个实施例中；例如，A和B、A和C、B和C或A和B和C。

除非另外明确指明，否则前述特征和元件可以各种组合而非排他性地组合。这些特征和元件以及其操作根据以下描述和附图将变得更显而易见。然而，应当理解，以下描述和附图本质上旨在是示例性的而非限制性的。

本文提供了系统、方法和设备。在本文的详细描述中，提及“各种实施例”、“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等等表明所描述的实施例可包括特定特征、结构或特性，但是每个实施力可能不一定包括该特定特征、结构或特性。此外，此类措词不一定是指同一实施例。另外，当结合实施例来描述特定特征、结构或特性时，应当认为，无论是否明确描述，使得此类特征、结构或者特性结合其他实施例起作用是在本领域的技术人员知识范围内的。对相关领域的技术人员而言，在阅读了本说明书之后，如何在替代实施例中实施本公开将是显而易见的。

此外，不管权利要求书是否明确陈述了元件、部件或方法步骤，在本公开中没有元件、部件或方法步骤旨在献给公众。本文没有权利要求元件将根据美国法典的第35条112(f)款的规定解释，除非通过使用“用于......装置”的措辞对该元件进行明确陈述。如本文所用，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”或其任何其他变体意图涵盖非排他性的包括，使得包括一系列要素的过程、方法、物品或设备不仅包括那些元件，而且可以包括没有明确列出或这种过程、方法、物品或设备所固有的其他元件。

Claims (15)

1.一种受监测的除冰系统，其包括：

气动除冰器；以及

信号线阵列，所述信号线阵列包括至少一个信号线，其穿过所述气动除冰器设置，并且定位成响应于所述气动除冰器的故障而失去电力连续性。

2.根据权利要求1所述的受监测的除冰系统，还包括：

与所述信号阵列电通信的完好性监测器，由此确定所述信号线阵列的所述信号线的连续性。

3.根据权利要求1所述的受监测的除冰系统，其中所述受监测的除冰系统沿翼面设置。

4.根据权利要求1所述的受监测的除冰系统，所述信号线包括碳纤维长丝。

5.根据权利要求1所述的受监测的除冰系统，所述信号线包括镍-铬合金。

6.根据权利要求1所述的受监测的除冰系统，所述气动除冰器包括：

成型层，所述成型层包括弹性织物；

基底层，所述基底层包括平行于所述成型层设置并且设置在所述基底层的标准向内位置处的无弹性织物；以及

除冰带接缝，所述除冰带接缝连接所述成型层和所述基底层。

7.根据权利要求6所述的受监测的除冰系统，还包括设置在所述成型层的标准向外位置处的覆盖层。

8.根据权利要求6所述的受监测的除冰系统，其中所述信号线与所述除冰带接缝协同定位。

9.根据权利要求6所述的受监测的除冰系统，其中所述除冰带接缝包括：

延伸穿过所述成型层的主线；以及

延伸穿过所述基底层的底线。

10.根据权利要求9所述的受监测的除冰系统，其中所述底线包括所述信号线。

11.根据权利要求9所述的受监测的除冰系统，其中所述主线包括所述信号线。

12.根据权利要求9所述的受监测的除冰系统，其中所述信号线缠绕所述底线。

13.根据权利要求9所述的受监测的除冰系统，其中所述信号线缠绕所述主线。

14.根据权利要求6所述的受监测的除冰系统，其中所述除冰带接缝包括所述信号线。

15.一种操作受监测的除冰系统的方法，其包括：

通过完好性监测器尝试使电流穿过沿气动除冰器的除冰带接缝设置的信号线；

响应于所述电流通过所述完好性监测器评估所述信号线的连续性；

响应于所述评估通过所述完好性监测器确认所述信号线缺乏连续性；以及

响应于所述信号线缺乏连续性的所述确认通过所述完好性监测器确定所述除冰带接缝已断裂。