CN111717400B - 粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置及方法，目的在于节省除冰能量，降低除冰装置重量及复杂性，改进除冰效果。本发明包括用于减弱粘附力的装置、等离子体破除冰装置和电源控制系统，在有除冰需求表面设置用于减弱粘附力的装置，同时在有除冰需求表面设置有等离子体高能激励器，等离子体高能激励器连接电源控制系统，电源控制系统为等离子体高能激励器提供工作电源并且控制等离子体高能激励器工作。在进行除冰时，首先减弱冰的粘附力，随后开启等离子体破除冰装置，达到低能耗快速破冰的目的。各领域很多设备上都有除冰需求，本发明可以广泛应用于各领域各设备上用于除冰，如飞行器上，具体如机翼上。

Description

粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置及方法

技术领域

本发明属于防除冰技术领域，涉及到一种采用粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置及方法，用以快速破除积冰，节省除冰能量。

背景技术

结冰是飞机飞行中广泛存在的一种现象，也是造成飞行安全事故的主要隐患之一。飞机不同部位的结冰，会给飞行安全带来不同程度的危害，具体表现在：升力面上的结冰会导致飞机阻力增加、升力下降、失速迎角减小、失速速度增加以及操纵性和稳定性恶化等后果；进气道结冰会影响发动机的进气特性，增加燃油的消耗量，减少发动机寿命，甚至造成发动机熄火；空速管等重要仪表结冰时，机载计算机就会发出错误的信息，直接影响飞行安全。

研究和探索有效的飞行器防/除冰方法一直受到国内外学者的普遍关注。虽然近几十年防除冰研究一直在深入进行，但是开发出一种更为高效、环保、节能的防/除冰方法仍是学者们的目标。

目前实际应用于飞机的防除冰技术主要有热气防冰法、膨胀管除冰法、电磁脉冲除冰法、电热防除冰法等方法。

虽然传统防除冰方式能够起到良好效果，但也有不少问题。例如，热气防冰法存在能量效率低、降低发动机工作性能、对材料有损伤等问题。膨胀管及电磁脉冲除冰方法会改变气动外形，且后者产生的蒙皮振动会导致结构疲劳。电热除冰法存在能量代价较高的问题。

近年，有学者提出采用介质阻挡放电等离子体激励器(DBD)进行除冰，该方法主要的除冰原理是气体放电的焦耳加热作用，取得了不错的效果。然而，DBD除冰存在着改变飞行器气动外形、表面电极容易损坏等问题。

综上所述，目前已有防除冰方法存在诸多不足。为了解决现有除冰方法能量消耗大及结构复杂、重量大的问题，亟需发展新型能耗低且效果好的除冰方法。

发明内容

为了解决现有除冰方法能量消耗大及结构复杂、重量大的问题，本发明提出了粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置及方法，目的在于节省除冰能量，降低除冰装置复杂性，改进除冰效果。

粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置，包括用于减弱粘附力的装置、等离子体破除冰装置和电源控制系统，在有除冰需求表面设置用于减弱粘附力的装置，同时在有除冰需求表面设置有等离子体高能激励器，等离子体高能激励器连接电源控制系统，电源控制系统为等离子体高能激励器提供工作电源并且控制等离子体高能激励器工作。各领域很多设备上都有除冰需求，本发明所述有除冰需求表面不限，可以广泛应用于各领域各设备上用于除冰，如飞行器上，具体如机翼上。

优选地，本发明所述用于减弱粘附力的装置为设置在有除冰需求表面上的低粘附材料。低粘附材料可以根据需要采用蚀刻法、涂覆法等方法设置在有除冰需求表面上。低粘附材料需要根据表面基材等因素具体选择，如聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚硅氧烷基粘弹性材料、聚二甲基硅氧烷等。

优选地，本发明所述用于减弱粘附力的装置也可以为加热装置。加热装置包括传统电加热装置、与复合材料融合的一体式电加热装置、光热材料、脉冲电加热装置等，具体方法及加热功率可根据待除冰表面特性、结冰气象等因素进行选择。

优选地，本发明所述等离子体高能激励器设置在有除冰需求表面的下方，有除冰需求表面上开设有等离子体高能激励器出口。等离子体高能激励器包括包括主壳体和电极，电极设置在主壳体上，电极的一端伸入主壳体的内部腔体中。将等离子高能激励器安装到有除冰需求表面时，其腔体的出口上方对应有除冰需求表面。主壳体采用六方氮化硼陶瓷、树脂或尼龙等强度高且绝缘的材料制作，主壳体其内部腔体的体积较小，以保证升压效果。所述等离子体高能激励器所用电极采用耐高温且导电性好的金属如金属钨制作，电极长度与直径可根据布置需要进行调整。

优选地，等离子体高能激励器的数目根据有除冰需求表面的尺寸大小而定。具体地根据有除冰需求表面的几何特性以及结冰温度、厚度等因素，多个等离子体高能激励器按一定间距采用阵列式布置。

进一步地，所述等离子体高能激励器在较为恶劣的飞行结冰条件下需要解决密封防水的问题，因此等离子体高能激励器出口处可以根据飞机表面特点采用半刚性材料制成的半刚性变形罩密封。半刚性变形罩，其制作材料需要满足强度大且有一定弹性的要求。在等离子体高能激励器其腔体内产生高压时，变形罩本身不会被破坏，且可以使腔体内高压驱动变形罩对外部的冰造成快速冲击使其破坏。变形罩在除冰结束后，随着腔体的冷却，依靠弹性复原。

另外，对于等离子体高能激励器在较为恶劣的飞行结冰条件下需要解决密封防水的问题，也可以在等离子体高能激励器出口处设置微型活塞作动机构对出口进行密封。具体地，等离子高能激励器包括主壳体、电极以及作动机构，电极设置在主壳体上，电极的一端伸入主壳体的内部腔体中，腔体的出口上方设置有作动机构。所述作动机构包括顶壳、弹簧、活塞、绝缘垫片、绝缘垫圈和缓冲垫片，顶壳设置在主壳体上方，顶壳内的腔体内设置有活塞，活塞的底部与主壳体的腔体出口相对，活塞与顶壳上侧内壁之间设置有缓冲单元，活塞的顶部对应伸入顶壳上开设的通孔内。所述缓冲单元包括设置在活塞与顶壳上侧内壁之间的弹簧以及缓冲垫片。进一步地，所述顶壳与主壳体之间设置有绝缘垫圈。绝缘垫圈的中部设置有绝缘垫片，绝缘垫片的下方对应主壳体的腔体出口，绝缘垫片的上方对应活塞的底部。进一步地，等离子高能激励器安装到有除冰需求表面时，其顶壳与有除冰需求表面齐平，这样顶壳与有除冰需求表面融为一体，既不突出也不凹陷。弹簧可采用普通金属弹簧等。活塞采用低密度高强度金属材料如铝，或采用复合材料制成。绝缘垫圈及绝缘垫片采用聚四氟乙烯、树脂、陶瓷等材料制成。缓冲垫片采用橡胶等材料制备而成。

基于上述任一种粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置的除冰方法，具体包括以下步骤：

步骤一：在有除冰需求表面设置用于减弱粘附力的装置，降低冰与基底之间的粘附力；如用于减弱粘附力的装置包括加热装置，则开启加热装置融化交界面处的冰，融冰厚度较薄，仅需减弱粘附力；

步骤二：通过电弧放电，在短时间内将一定能量注入到等离子体高能激励器内，使腔体内的温度及压强迅速上升；

步骤三：等离子体高能激励器其腔体内的增压气体直接冲击冰面，或通过推动激励器出口处的半刚性变形罩或作动机构给冰造成快速冲击，在极短时间内使出口以外较大范围的冰破碎并脱离表面；

步骤四：等离子体高能激励器内的气体通过热传导迅速降温直至温度恢复初始状态，半刚性变形罩或作动机构复原；如用于减弱粘附力的装置包括加热装置(如电加热装置)，则可以根据需要停止该加热装置工作，等待下一次除冰。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明中的等离子体高能激励器的作用方式为机械除冰方式。本发明这种机械除冰方式与介质阻挡放电除冰的区别在于：目前介质阻挡放电(DBD)除冰方式中需要产生电弧，这个电弧产生加热效应，即利用热效应融冰。本发明中等离子体高能激励器同样依靠电弧放电，但是该电弧是用于加热升温腔体内的气体使其压强迅速升高，随后高压通过其他部件像子弹一样打击冰面，即依靠的是机械力。本发明这种机械除冰方式与传统机械除冰方式的区别在于：目前，飞机采用的机械除冰方法如电磁脉冲、膨胀管等，无不依靠蒙皮振动对冰施加载荷。其具体原理为：蒙皮高频振动带动冰振动，产生法向与切向力，进而使冰脱粘破碎并脱离表面。然而蒙皮振动容易导致结构疲劳，并且现有机械除冰方法结构复杂，制作成本高，并且传统机械除冰方法去除较薄的冰效果不好。而本发明中的等离子体高能激励器装置简单，体积小，制作成本低，且其载荷是直接作用于冰面的集中载荷，不需要振动蒙皮造成结构疲劳。本发明充分利用了冰在高应变率载荷下会出现脆性破坏的特点。在使用粘附力减弱装置降低冰与基底之间的粘附力之后，等离子体高能激励器会如同锤子锤击玻璃一般将冰大面积打碎，即载荷作用面积远远小于冰面破碎面积。目前，飞机所用的机械除冰方式包括最新研究的记忆合金等，采用的方法都是依靠蒙皮振动，依照这种思路，机械除冰装置覆盖面积与需要除冰表面的面积相当、装置复杂、成本高、需要振动蒙皮造成结构疲劳的问题在很长一段时间内将无法有效解决(如电磁脉冲除冰方法自1939年提出，目前仍没有得到大范围实际应用；而现代高速飞机几乎不再采用膨胀管除冰方式)。另外，人们目前所想到的将等离子体用于防除冰的技术都是基于热效应，如介质阻挡放电防除冰，却忽略了可以利用其瞬时升压所带来的机械除冰潜力。

2、本发明在有除冰需求表面设置用于减弱粘附力的装置，所述用于减弱粘附力的装置可以为加热装置。传统飞机电加热除冰系统需要在机翼驻点线附近布置“热刀”这样的连续加热模块将冰分为区域，否则的话，即使交界面的冰被融化，受几何外形影响，冰也会像帽子一样扣在机翼上，无法去除，即“冰帽”现象。热刀需要覆盖整个驻点线且需要连续加热，消耗了大量能量。而本发明的主动加热装置仅需要融化基底冰层，等离子体高能激励器的单次放电能耗极低，就可将脱粘的冰打碎，随后冰受重力和风载作用脱离表面，整个装置除冰能耗较低。类似的通过去除热刀以达到节能目的的组合式除冰方式为电热-电磁脉冲组合式除冰装置，相比本发明中的除冰方法，它的机械子系统为电磁脉冲装置，结构复杂，制作成本较高，需要振动蒙皮容易导致结构疲劳。本发明这种组合式除冰方式与介质阻挡放电除冰方式相比，介质阻挡放电除冰虽然不需要采用预先采用热刀策略控制结冰区域，但是在除冰过程中仍然依靠正极附近较高的温度将冰切成块儿，否则的话也会遭遇上述“冰帽”问题。目前介质阻挡放电除冰方式仅对温度较高且较薄的冰进行了去除，对于温度较低且较厚的冰去除能力有待考证。另一方面，介质阻挡放电除冰这种除冰方式需要大量融化交界面以外的冰以达到将冰切成块儿的目的，放电甚至会发生在冰内部的空气中，增大了能耗。除此之外，介质阻挡放电方法将电极布置在机翼表面容易损坏。而本发明中加热部分仅仅需要融化冰交界面的冰，虽然附加机械装置有能耗，但是机械除冰能耗远远小于加热除冰能耗，整体上能耗仍然较低。并且其机械部件主体为等离子体高能激励器，结构复杂性仍然较低。

3、本发明在有除冰需求表面设置用于减弱粘附力的装置，所述用于减弱粘附力的装置可以为设置在有除冰需求表面上的低粘附材料。低粘附材料覆盖在有除冰需求表面，与表面完全贴合，不会对其表面的气动外形造成影响。目前低粘附材料本身不能做到零粘附，需要与其他手段配合使用。目前，与低粘附材料结合的加热方法虽然相比纯加热手段能耗降低，但是与机械除冰方式相比，加热手段的能耗仍然较高，亦高于本发明的除冰方法。然而其他与低粘附力材料结合的机械除冰方法如电磁脉冲与低粘附材料组合式除冰方法，其结构复杂、造价高，并且要求低粘附材料本身具备较高的刚度。低粘附材料本身较为脆弱，与传统机械除冰方式配合容易发生损坏。等离子体高能激励器属于机械除冰装置，有机械除冰装置能耗低的优点，同时结构简单，安装制造成本低，对低粘附材料的刚度要求小，扩大了选材范围，同时不会造成蒙皮振动进而损坏低粘附材料。两者配合使用，结构简单，成本低，功耗小，除冰迅速彻底。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图。

图2为实施例2的结构示意图。

图3为实施例3的结构示意图。

图4为一种出口处采用微型活塞作动机构的等离子体高能激励器的结构示意图。

图中标号：

1、有除冰需求表面；2、主壳体；3、电极；4、电源控制系统；5、用于减弱粘附力的装置；6、半刚性变形罩；7、微型活塞作动机构；7.1、顶壳；7.2、弹簧；7.3、活塞；7.4、绝缘垫片；7.5、绝缘垫圈；7.6缓冲垫片。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例1：

粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置，包括用于减弱粘附力的装置5、等离子体高能激励器和电源控制系统4。

在有除冰需求表面1设置用于减弱粘附力的装置5。本发明所述用于减弱粘附力的装置5可以为设置在有除冰需求表面上的低粘附材料。低粘附材料可以根据需要采用蚀刻法、涂覆法等方法设置在有除冰需求表面上。低粘附材料需要根据表面基材等因素具体选择，如聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚硅氧烷基粘弹性材料、聚二甲基硅氧烷等。本发明所述用于减弱粘附力的装置5也可以为加热装置(图中未示出)。加热装置包括传统电加热装置、与复合材料融合的一体式电加热装置、光热材料、脉冲电加热装置等，具体方法及加热功率可根据待除冰表面特性、结冰气象等因素进行选择。

同时在有除冰需求表面1设置有等离子体高能激励器，等离子体高能激励器连接电源控制系统4，电源控制系统4为等离子体高能激励器提供工作电源并且控制等离子体高能激励器工作。

如图1所示，等离子体高能激励器设置在有除冰需求表面的下方，有除冰需求表面1上开设有等离子体高能激励器出口。等离子体高能激励器包括包括主壳体2和电极3，电极3设置在主壳体2上，电极3的一端伸入主壳体2的内部腔体中。将等离子高能激励器安装到有除冰需求表面时，其腔体的出口(即等离子体高能激励器出口)上方对应有除冰需求表面1。主壳体2采用六方氮化硼陶瓷、树脂或尼龙等强度高且绝缘的材料制作，主壳体2其内部腔体的体积较小，以保证升压效果。所述等离子体高能激励器所用电极3采用耐高温且导电性好的金属如金属钨制作，电极长度与直径可根据布置需要进行调整。

各领域很多设备上都有除冰需求，本发明所述有除冰需求表面不限，可以广泛应用于各领域各设备上用于除冰，如飞行器上，具体如机翼上。在实际应用中，等离子体高能激励器的数目根据有除冰需求表面的尺寸大小而定。具体地根据有除冰需求表面的几何特性以及结冰温度、厚度等因素，多个等离子体高能激励器按一定间距采用阵列式布置。

实施例2：

粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置，包括用于减弱粘附力的装置5、等离子体高能激励器和电源控制系统4。

在有除冰需求表面1设置用于减弱粘附力的装置5。本发明所述用于减弱粘附力的装置5可以为设置在有除冰需求表面上的低粘附材料。低粘附材料可以根据需要采用蚀刻法、涂覆法等方法设置在有除冰需求表面上。低粘附材料需要根据表面基材等因素具体选择，如聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚硅氧烷基粘弹性材料、聚二甲基硅氧烷等。本发明所述用于减弱粘附力的装置5也可以为加热装置(图中未示出)。加热装置包括传统电加热装置、与复合材料融合的一体式电加热装置、光热材料、脉冲电加热装置等，具体方法及加热功率可根据待除冰表面特性、结冰气象等因素进行选择。

同时在有除冰需求表面1设置有等离子体高能激励器，等离子体高能激励器连接电源控制系统4，电源控制系统4为等离子体高能激励器提供工作电源并且控制等离子体高能激励器工作。

如图2所示，等离子体高能激励器设置在有除冰需求表面的下方，有除冰需求表面1上开设有等离子体高能激励器出口。等离子体高能激励器包括包括主壳体2和电极3，电极3设置在主壳体2上，电极3的一端伸入主壳体2的内部腔体中。将等离子高能激励器安装到有除冰需求表面时，其腔体的出口(即等离子体高能激励器出口)上方对应有除冰需求表面1。主壳体2采用六方氮化硼陶瓷、树脂或尼龙等强度高且绝缘的材料制作，主壳体2其内部腔体的体积较小，以保证升压效果。所述等离子体高能激励器所用电极3采用耐高温且导电性好的金属如金属钨制作，电极长度与直径可根据布置需要进行调整。

本实施例中，过冷水会在激励器喉道内少量结冰，但是不会凝结在腔体内，在开启激励器时又会被破除。在可能遭遇的结冰条件非常恶劣，可能导致腔体内完全结冰时，在等离子体高能激励器出口处或者出口处对应的通孔处可以根据有除冰需求表面特点采用半刚性材料制成的半刚性变形罩6密封，如图2所示。半刚性变形罩6，其制作材料需要满足强度大且有一定弹性的要求。在等离子体高能激励器其腔体内产生高压时，半刚性变形罩6本身不会被破坏，且可以在腔体内高压驱动下对外部的冰造成快速冲击使其破坏。半刚性变形罩6在除冰结束后，会随着腔体的冷却，依靠弹性复原。这样解决了等离子体高能激励器在恶劣结冰条件下需要解决的密封防水问题。这样的话，等离子体高能激励器腔体与外界将没有空气交换。在制作激励器时，可以通过合理调节制作环境的压强达到调整腔体内压强的效果，并且在制作完成时腔体内压强不再改变。据此，腔体内的放电特性不再受到外界较为苛刻的气压环境影响(如飞行器在万米高空时外界环境压强较低，影响放电能量及升压特性，最终影响破冰效果)。

实施例3：

一种等离子高能激励器包括主壳体2、电极3以及作动机构7，电极3设置在主壳体2上，电极3的一端伸入主壳体2的内部腔体中，腔体的出口上方设置有作动机构。

对于等离子体高能激励器在恶劣的结冰气象下需要解决的密封防水的问题，本实施例在等离子体高能激励器出口处设置微型活塞作动机构7对出口进行密封。

参照图4，给出了一种微型活塞作动机构7具体的实现方式。如图4所示，所述作动机构7包括顶壳7.1、弹簧7.2、活塞7.3、绝缘垫片7.4、绝缘垫圈7.5和缓冲垫片7.6，顶壳7.1设置在主壳体2上方，顶壳7.1内的腔体内设置有活塞7.3，活塞7.3的底部与主壳体2的腔体出口相对，活塞7.3与顶壳7.1上侧内壁之间设置有缓冲单元，活塞7.3的顶部对应伸入顶壳7.1上开设的通孔内。所述缓冲单元包括设置在活塞7.3与顶壳7.1上侧内壁之间的弹簧7.2以及缓冲垫片7.6。所述顶壳7.1与主壳体2之间设置有绝缘垫圈7.5。绝缘垫圈7.5的中部设置有绝缘垫片7.4，绝缘垫片7.4的下方对应主壳体2的腔体出口，绝缘垫片7.4的上方对应活塞7.3的底部。

等离子高能激励器安装到有除冰需求表面时，其顶壳7.1与有除冰需求表面1齐平，这样顶壳与有除冰需求表面融为一体，既不突出也不凹陷，对气动性能几乎没有影响。弹簧7.2可采用普通金属弹簧等。活塞7.3采用低密度高强度金属材料如铝，或采用复合材料制成，在非工作状态下，活塞7.3的位置可以通过对弹簧7.2的合理选型控制，使得活塞7.3与飞机表面齐平。绝缘垫圈7.5及绝缘垫片7.4采用聚四氟乙烯、树脂、陶瓷等材料制成。缓冲垫片7.6采用橡胶等材料制备而成。在激励器放电时，绝缘垫片7.4及绝缘垫圈7.5确保了放电仅在腔体内部发生，保证了放电安全。随后，腔体内部高压气体推动活塞7.3迅速撞击冰面使冰破碎，随后活塞7.3被缓冲垫片7.6减速滞止。随着腔体热量逐渐耗散，活塞7.3在弹簧7.2的作用下复原至初始状态，准备下一次除冰。

实施例4：

实施例1、实施例2及实施例3所述粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置的除冰方法，具体包括以下步骤：

步骤一：在有除冰需求表面设置用于减弱粘附力的装置，降低冰与基底之间的粘附力；如用于减弱粘附力的装置包括加热装置，则开启加热装置融化交界面处的冰，融冰厚度较薄，仅需减弱粘附力。

步骤二：通过电弧放电，在短时间内将一定能量注入到等离子体高能激励器内，使腔体内的温度及压强迅速上升。

步骤三：等离子体高能激励器其腔体内的增压气体直接冲击冰面，或通过推动激励器出口处的半刚性变形罩或作动机构给冰造成快速冲击，在极短时间内使出口以外较大范围的冰破碎并脱离表面。

步骤四：等离子体高能激励器内的气体通过热传导迅速降温直至温度恢复初始状态，半刚性变形罩或作动机构复原；如用于减弱粘附力的装置包括加热装置(如电加热装置)，则可以根据需要停止该加热装置工作，整个装置等待下一次除冰。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置，其特征在于：包括用于减弱粘附力的装置、等离子体破除冰装置和电源控制系统，在有除冰需求表面设置用于减弱粘附力的装置，同时在有除冰需求表面设置有等离子体高能激励器，等离子体高能激励器连接电源控制系统，电源控制系统为等离子体高能激励器提供工作电源并且控制等离子体高能激励器工作；

所述等离子体高能激励器出口处采用半刚性材料制成的半刚性变形罩密封；或者在等离子体高能激励器出口处设置作动机构对出口进行密封，等离子体高能激励器工作时其腔体内的增压气体通过推动激励器出口处的半刚性变形罩或作动机构给冰造成快速冲击，在极短时间内使出口以外较大范围的冰破碎并脱离表面。

2.根据权利要求1所述的粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置，其特征在于：所述用于减弱粘附力的装置为设置在有除冰需求表面上的低粘附材料或设置在有除冰需求表面上或表面内的加热装置。

3.根据权利要求2所述的粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置，其特征在于：所述低粘附材料为聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚硅氧烷基粘弹性材料或聚二甲基硅氧烷；所述加热装置是电加热装置、光热材料或脉冲电加热装置。

4.根据权利要求1所述的粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置，其特征在于：所述等离子体破除冰装置设置在有除冰需求表面的下方，在有除冰需求表面上开设有等离子体破除冰装置出口；等离子体破除冰装置包括主壳体和电极，电极设置在主壳体上，电极的一端伸入主壳体的内部腔体中，电极的另一端连接电源控制系统；将等离子体破除冰装置安装到有除冰需求表面时，其腔体的出口上方对应有除冰需求表面。

5.根据权利要求1所述的粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置，其特征在于：粘附力减弱装置覆盖整个有除冰需求的表面，在有除冰需求表面设置有多个等离子体高能激励器，多个等离子体高能激励器按一定间距采用阵列式布置。

6.根据权利要求1所述的粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置，其特征在于：等离子高能激励器包括主壳体、电极以及作动机构，电极设置在主壳体上，电极的一端伸入主壳体的内部腔体中，腔体的出口上方设置有作动机构；所述作动机构包括顶壳、弹簧、活塞、绝缘垫片、绝缘垫圈和缓冲垫片，顶壳设置在主壳体上方，顶壳内的腔体内设置有活塞，活塞的底部与主壳体的腔体出口相对，活塞与顶壳上侧内壁之间设置有缓冲单元，活塞的顶部对应伸入顶壳上开设的通孔内；所述顶壳与主壳体之间设置有绝缘垫圈；绝缘垫圈的中部设置有绝缘垫片，绝缘垫片的下方对应主壳体的腔体出口，绝缘垫片的上方对应活塞的底部。

7.根据权利要求6所述粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置，其特征在于：等离子高能激励器安装到有除冰需求表面时，其顶壳与有除冰需求表面齐平。

8.如权利要求1至7中任一项权利要求所述的粘附力减弱与等离子体高能激励器组合式除冰装置的除冰方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在有除冰需求表面设置用于减弱粘附力的装置，降低冰与基底之间的粘附力；如用于减弱粘附力的装置包括加热装置，则开启加热装置融化交界面处的冰，融冰厚度较薄，仅需减弱粘附力；

步骤二：通过电弧放电，在短时间内将一定能量注入到等离子体高能激励器内，使腔体内的温度及压强迅速上升；

步骤三：等离子体高能激励器其腔体内的增压气体通过推动激励器出口处的半刚性变形罩或作动机构给冰造成快速冲击，在极短时间内使出口以外较大范围的冰破碎并脱离表面；

步骤四：等离子体高能激励器内的气体通过热传导迅速降温直至温度恢复初始状态，半刚性变形罩或作动机构复原；如用于减弱粘附力的装置包括加热装置，则根据需要停止该加热装置工作，等待下一次除冰。

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