CN110498050A - 一种利用记忆合金进行飞行器表面除冰的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用记忆合金进行飞行器表面除冰的方法，属于飞行器自动除冰技术领域。该发明旨在由记忆合金制作飞行器蒙皮的一种利用记忆合金进行飞行器表面除冰的方法。飞行器最外层蒙皮由不同形状、不同大小的记忆合金碎片通过无缝连接的方式拼接组成，所有记忆合金碎片的记忆温度相同，飞行器外表面记忆合金碎片感应到内侧的半导体膜的温度变化到达记忆合金碎片的记忆温度，发生形状变化，附着在飞行器最外层记忆合金碎片上的冰层发生相互挤压碎裂，整个冰层脱落，从而实现飞行器外表面的自动碎冰脱冰过程。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用记忆合金进行飞行器表面除冰的方法，属于飞行器自动除冰技术领域。
背景技术
近些年，航空航天事业高速发展，飞行器的飞行安全也受到外界越来越多的关注，一系列更加强有力的保障措施应运而生。飞行器在高空飞行过程中，不可避免的会穿越云层，甚至遇到风雪天气，飞行器机身在温度骤然降低的情况下极容易结冰，会给飞行器的飞行安全带来一系列不可预估的风险。
随着科技的发展，带动了一系列新型材料的发展，记忆合金也得到快速的发展，其弯曲量大，塑性高，记忆温度下恢复以前的温度，达到某一温度时内部晶体结构改变，其表现外部形状也改变的优良特性，使得记忆合金在各个方面得到了广泛的应用。记忆合金运用于飞行器外表面，使得飞行器的外部形态能够根据人为控制半导体膜的温度变化发生改变，自动清除机身上的冰层，使得飞行器的运行安全得到了强有力的保障。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：由记忆合金制作飞行器蒙皮的一种利用记忆合金进行飞行器表面除冰的方法。飞行器最外层蒙皮由不同形状、不同大小的记忆合金碎片通过无缝连接的方式拼接组成，所有记忆合金碎片的记忆温度相同，飞行器外表面记忆合金碎片感应到内侧的半导体膜的温度变化到达记忆合金碎片的记忆温度，发生形状变化，附着在飞行器最外层记忆合金碎片上的冰层发生相互挤压碎裂，整个冰层脱落，从而实现飞行器外表面的自动碎冰脱冰过程。
本发明采用的技术方案是：一种利用记忆合金进行飞行器表面除冰的方法：不同形状、不同大小的记忆合金碎片通过无缝连接的方式拼接组成飞行器最外层蒙皮，记忆合金碎片的记忆温度相同，飞行器外表面结冰，飞行器外表面不同位置处的记忆合金碎片感应到温度变化，发生形变，改变飞行器的外部形态，附着在飞行器外表面各个记忆合金碎片上方的冰层伴随不同位置的记忆合金碎片发生形态变化，相互挤压碎裂，整个飞行器外表面冰层脱落。
进一步的，本方法中所采用的记忆合金碎片将记忆合金碎片化，记忆合金在固态时晶体结构随温度发生变化，当温度发生变化记忆合金由复杂菱形晶体结构转变成简单的立方晶体结构时，会发生形状恢复的记忆，恢复到原有的形状，记忆合金具备百万次以上的恢复功能，无磁性，耐磨耐蚀，无毒性，应用广泛的优点。
进一步的，本方法中采用的记忆合金碎片是温度达到形变温度才会发生形变的记忆合金，且位于飞行器不同位置的记忆合金碎片的形变温度相同，记忆合金碎片的具体形状、大小按照飞行器的基本外部构造进行生产制造，记忆合金碎片发生形状改变后的飞行器外部形态依然符合飞行器飞行的形态构造需要。
进一步的，此装置中温控装置由按钮、蓄电设备、半导体膜组成，按钮与蓄电设备连接，蓄电设备与半导体膜连接，飞行器外表面的记忆合金碎片内侧有一层半导体膜。飞行器运行过程中蓄电设备持续向半导体膜通电，保持恒定温度，飞行器外部形态保持不变，当飞行器表面某部分结冰，通过人为操作按钮控制蓄电设备停止向半导体膜通电，进而控制半导体膜改变散发的热量产生温度变化，达到最外层记忆合金碎片的形变温度，从而使记忆合金碎片发生形变，向外侧膨胀，记忆合金碎片拼装组成飞行器外表面，各个记忆合金碎片发生形变相互间不影响，发生形变的过程中各个记忆合金碎片相互错开，固定附着在飞行器表面的冰层是一个整体，飞行器表面具有该记忆温度的记忆合金碎片上方的冰层随着记忆合金碎片的形变而发生变动，冰层跟随记忆合金碎片的形变错开而发生破裂。
进一步的，飞行器外表面记忆合金碎片感应到内侧半导体膜的温度达到形变温度，记忆合金碎片才会发生形状变化，初始生产制造记忆合金碎片是依据飞行器的基本外部构造，确定不同记忆合金碎片具有相同记忆温度的确定数值。
进一步的，结冰位置的记忆合金碎片部分发生形状改变，附着在其上的冰层脆性大，受到外力作用相互挤压碎裂，碎裂的冰块受重力、摩擦力、推动力的共同作用，脱离机身，达到飞行器自动除冰脱冰的目的。
进一步的，此种利用记忆合金进行飞行器外表面除冰的装置及方法也可应用在浮空的观测装置上，由于高空运行温度较低容易结冰，通过人为操作按钮控制半导体膜通电，记忆合金碎片感应到内侧半导体膜的温度变化发生形变，相互错开，附着在记忆合金碎片上方的冰层跟随记忆合金碎片的形变错开发生碎裂，脱离装置外表面。
进一步的，此种利用记忆合金进行飞行器外表面除冰的装置及方法也可应用在停留在地面的飞机上，冬天温度较低的情况下会使机身结冰，通过人为操作按钮控制半导体膜通电，记忆合金碎片感应到内侧半导体膜的温度变化发生形变，相互错开，附着在记忆合金碎片上方的冰层跟随记忆合金碎片的形变错开发生碎裂，脱离飞机外表面。
进一步的，设置有温度传感器检测记忆合金碎片温度，设置视频监测系统检测飞行器表面结冰情况，温度传感器、半导体膜、温控装置均由控制器控制。
一种利用记忆合金进行飞机外表面除冰的方法，其制作步骤如以下：
步骤1：由不同形状、不同大小的记忆合金碎片通过无缝连接的方式拼接组成飞行器最外层蒙皮，记忆合金碎片具有相同的记忆温度。
步骤2：飞行器外表面结冰时，人为操作机内按钮控制供电设备向半导体膜通电，半导体膜通电情况下产生制冷、制热效应温度变化到记忆温度，具有该记忆温度的记忆合金碎片发生形状变化，记忆合金碎片发生形变相互错开从而改变飞行器的外部形态。
步骤3：飞行器表面具有该记忆温度的合金碎片上方的冰层随着记忆合金碎片的形变而发生变动，飞行器外表面的整个冰层跟随记忆合金碎片的形变错开而破裂。
步骤4：附着在飞机机身上的冰层脆性大，冰层跟随记忆合金碎片的形变相互挤压碎裂，碎裂的冰块受多种外力共同作用，脱离机身，达到飞行器自动除冰脱冰的目的。
本发明的工作原理是：由记忆合金制作飞行器蒙皮的一种利用记忆合金进行飞行器表面除冰的方法。飞行器最外层蒙皮由不同形状、不同大小的记忆合金碎片通过无缝连接的方式拼接组成，所有记忆合金碎片的记忆温度相同，人为操作按钮控制温控装置改变半导体膜的温度，飞行器外表面记忆合金碎片感应到内侧的半导体膜的温度变化到达记忆合金碎片的记忆温度，发生形状变化，附着在飞行器最外层记忆合金碎片上的冰层发生相互挤压碎裂，整个冰层脱落，从而实现飞行器外表面的自动碎冰脱冰过程。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、飞行器最外层蒙皮采用记忆合金，无磁性，耐磨耐蚀，无毒性，可重复利用率高，对临界温度的变化极度敏感；2、将记忆合金碎片化，采用无缝连接的方式拼接组成飞行器最外层蒙皮； 3、记忆合金内侧设置一层半导体膜，人为操作按钮控制其温度变化，使得记忆合金碎片的形态变化更加精确可靠；4、飞行器外表面记忆合金碎片依据温度变化发生形变，自动进行除冰的工序，为飞行器的高空飞行安全提供了强有力的保障，避免由于恶劣的风雪天气和低温导致机身结冰，给飞机的飞行安全带来不可预估的风险；5、为地面进行相关除冰的工作人员减轻了负担，很大程度上为相关单位及飞行器运营机构节约了一系列除冰所需的人力、物力、财力资源，大大减小了运营成本。
附图说明
图1为本发明中飞行器表面安装记忆合金碎示意图。
图中各个标号为：1-记忆合金碎片。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
请参阅图1，一种利用记忆合金进行飞行器表面除冰的方法，其特征在于包括：记忆合金碎片1；不同形状、不同大小的记忆合金碎片1通过无缝连接的方式拼接组成飞行器最外层蒙皮，记忆合金碎片1的记忆温度相同，飞行器外表面结冰，飞行器外表面不同位置处的记忆合金碎片1感应到温度变化，发生形变，改变飞行器的外部形态，附着在飞行器外表面各个记忆合金碎片1上方的冰层伴随不同位置的记忆合金碎片1发生形态变化，相互挤压碎裂，整个飞行器外表面冰层脱落。
本方法中所采用的记忆合金碎片1将记忆合金碎片化，记忆合金在固态时晶体结构随温度发生变化，当温度发生变化记忆合金由复杂菱形晶体结构转变成简单的立方晶体结构时，会发生形状恢复的记忆，恢复到原有的形状，记忆合金具备百万次以上的恢复功能，无磁性，耐磨耐蚀，无毒性，应用广泛的优点。
本方法中采用的记忆合金碎片1是温度达到形变温度才会发生形变的记忆合金，且位于飞行器不同位置的记忆合金碎片1的形变温度相同，记忆合金碎片1的具体形状、大小按照飞行器的基本外部构造进行生产制造，记忆合金碎片1发生形状改变后的飞行器外部形态依然符合飞行器飞行的形态构造需要。
飞行器外表面记忆合金碎片1感应到内侧半导体膜的温度达到形变温度，记忆合金碎片1才会发生形状变化，初始生产制造记忆合金碎片1是依据飞行器的基本外部构造，确定不同记忆合金碎片1具有相同记忆温度的确定数值。
此装置中温控装置由按钮、蓄电设备、半导体膜组成，按钮与蓄电设备连接，蓄电设备与半导体膜连接，飞行器外表面的记忆合金碎片1内侧有一层半导体膜。飞行器运行过程中蓄电设备持续向半导体膜通电，保持恒定温度，飞行器外部形态保持不变，当飞行器表面某部分结冰，通过人为操作按钮控制蓄电设备停止向半导体膜通电，进而控制半导体膜改变散发的热量产生温度变化，达到最外层记忆合金碎片1的形变温度，从而使记忆合金碎片1发生形变，向外侧膨胀，记忆合金碎片1拼装组成飞行器外表面，各个记忆合金碎片1发生形变相互间不影响，发生形变的过程中各个记忆合金碎片1相互错开，固定附着在飞行器表面的冰层是一个整体，飞行器表面具有该记忆温度的记忆合金碎片1上方的冰层随着记忆合金碎片1的形变而发生变动，冰层跟随记忆合金碎片1的形变错开而发生破裂。
结冰位置的记忆合金碎片1部分发生形状改变，附着在其上的冰层脆性大，受到外力作用相互挤压碎裂，碎裂的冰块受重力、摩擦力、推动力的共同作用，脱离机身，达到飞行器自动除冰脱冰的目的。
除此之外，设置有温度传感器检测记忆合金碎片温度，设置视频监测系统检测飞行器表面结冰情况，温度传感器、半导体膜、温控装置均由控制器控制。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种利用记忆合金进行飞行器表面除冰的方法，其特征在于包括：记忆合金碎片（1）；不同形状、不同大小的记忆合金碎片（1）通过无缝连接的方式拼接组成飞行器最外层蒙皮，记忆合金碎片（1）的记忆温度相同，飞行器外表面结冰，飞行器外表面不同位置处的记忆合金碎片（1）感应到温度变化，发生形变，改变飞行器的外部形态，附着在飞行器外表面各个记忆合金碎片（1）上方的冰层伴随不同位置的记忆合金碎片（1）发生形态变化，相互挤压碎裂，整个飞行器外表面冰层脱落。
2.根据权利要求1所述的一种利用记忆合金进行飞行器表面除冰的方法，其特征在于：本方法中所采用的记忆合金碎片（1）将记忆合金碎片化，记忆合金在固态时晶体结构随温度发生变化，当温度发生变化记忆合金由复杂菱形晶体结构转变成简单的立方晶体结构时，会发生形状恢复的记忆，恢复到原有的形状，记忆合金具备百万次以上的恢复功能，无磁性，耐磨耐蚀，无毒性，应用广泛的优点。
3.根据权利要求1所述的一种利用记忆合金进行飞行器表面除冰的方法，其特征在于：本方法中采用的记忆合金碎片（1）是温度达到形变温度才会发生形变的记忆合金，且位于飞行器不同位置的记忆合金碎片（1）的形变温度相同，记忆合金碎片（1）的具体形状、大小按照飞行器的基本外部构造进行生产制造，记忆合金碎片（1）发生形状改变后的飞行器外部形态依然符合飞行器飞行的形态构造需要。
4.根据权利要求1所述的一种利用记忆合金进行飞行器表面除冰的方法，其特征在于：本方法中由按钮、蓄电设备、半导体膜组成温控装置，按钮与蓄电设备连接，蓄电设备与半导体膜连接，飞行器外表面的记忆合金碎片（1）内侧有一层半导体膜；飞行器运行过程中蓄电设备持续向半导体膜通电，保持恒定温度，飞行器外部形态保持不变，当飞行器表面某部分结冰，通过人为操作按钮控制蓄电设备停止向半导体膜通电，进而控制半导体膜改变散发的热量产生温度变化，达到最外层记忆合金碎片（1）的形变温度，从而使记忆合金碎片（1）发生形变，向外侧膨胀，记忆合金碎片（1）拼装组成飞行器外表面，各个记忆合金碎片（1）发生形变相互间不影响，发生形变的过程中各个记忆合金碎片（1）相互错开，固定附着在飞行器表面的冰层是一个整体，飞行器表面具有该记忆温度的记忆合金碎片（1）上方的冰层随着记忆合金碎片（1）的形变而发生变动，冰层跟随记忆合金碎片（1）的形变错开而发生破裂。
5.根据权利要求1所述的一种利用记忆合金进行飞行器表面除冰的方法，其特征在于：飞行器外表面记忆合金碎片（1）感应到内侧半导体膜的温度达到形变温度，记忆合金碎片（1）才会发生形状变化，初始生产制造记忆合金碎片（1）是依据飞行器的基本外部构造，确定不同记忆合金碎片（1）具有相同记忆温度的确定数值。
6.根据权利要求1所述的一种利用记忆合金进行飞行器表面除冰的方法，其特征在于：结冰位置的记忆合金碎片（1）部分发生形状改变，附着在其上的冰层脆性大，受到外力作用相互挤压碎裂，碎裂的冰块受重力、摩擦力、推动力的共同作用，脱离机身，达到飞行器自动除冰脱冰的目的。
7.根据权利要求1所述的一种利用记忆合金进行飞行器表面除冰的方法，其特征在于：设置有温度传感器检测记忆合金碎片（1）温度，设置视频监测系统检测飞行器表面结冰情况，温度传感器、半导体膜、温控装置均由控制器控制。
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