CN114104298B - 一种基于微波定向技术的飞机防除冰装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提出了一种基于微波定向技术的飞机防除冰装置及方法,包括多个微波发生器和多个微波接收器;多个微波发生器设置在机翼内蒙皮的下侧前缘和后缘;多个微波接收器设置在机翼内蒙皮的上侧前缘和后缘;所述微波接收器与蒙皮上的吸波材料贴合;本公开利用飞机上的吸波材料产生的热量来辅助飞机防除冰,在避免对机翼过多改进的基础上,实现并提高了防除冰效率,节省了能源。
Description
技术领域
本公开属于飞机防除冰技术领域,尤其涉及一种基于微波定向技术的飞机防除冰装置及方法。
背景技术
飞机结冰是导致飞行安全事故的主要隐患之一;飞行过程中,机翼前缘等部件表面结冰不仅增加了飞机的重量,而且会破坏飞机表面的气动外形,改变绕流流场,使得飞机最大升阻比下降、失速攻角减小,影响飞机的操作性和稳定性,严重时甚至会造成安全事故;现有的飞机防除冰方法包括膨胀管除冰、普通电热防除冰、气热防除冰和防冻液防除冰等,采用上述方法随之带来影响气动外形、能量耗损巨大和污染环境等新问题;随着信息化进程的不断推进,飞机隐身技术越来越受到关注,其隐身性能主要依靠外形设计和吸波材料,而某些吸波材料在吸收电磁波辐射后,可以将其转化为热量。
本公开发明人发现,现有的飞机防除冰技术中,1.没有很好的利用吸波材料可以将电磁波转化为热量的特性进行防除冰;2.虽然有在机翼上设置吸波负载进行除冰的方法,具体的为:吸波负载内安装了尖劈型吸波材料,输入到波导负载腔内的微波能够被匹配吸收,微波能转化成热能,但是,上述方法需要单独的设置吸波负载,没有实现对飞机上吸波材料的直接利用,也没有实现根据实际情况进行除冰作业的控制,并且对微波转化为热能的利用率偏低。
发明内容
本公开为了解决上述问题,提出了一种基于微波定向技术的飞机防除冰装置及方法,本公开利用飞机上的吸波材料产生的热量来辅助飞机防除冰,在避免对机翼过多改进的基础上,实现并提高了防除冰效率,节省了能源。
为了实现上述目的,第一方面,本公开提供了一种基于微波定向技术的飞机防除冰装置,采用如下技术方案:
一种基于微波定向技术的飞机防除冰装置,包括多个微波发生器和多个微波接收器;
多个微波发生器设置在机翼内蒙皮的下侧前缘和后缘;多个微波接收器设置在机翼内蒙皮的上侧前缘和后缘;
所述微波接收器与蒙皮上的吸波材料贴合。
进一步的,所述微波接收器内部设置相位调制器,所述相位调制器用于将收到的微波相位统一,使微波叠加。
进一步的,所述机翼内蒙皮上方设置有温度传感器,当所述温度传感器监测到的温度处于零度以下或者低于设定值,所述微波发生器工作。
进一步的,所述内蒙皮的前缘和后缘分别设置有多个温度传感器。
进一步的,多个微波发生器和多个微波接收器设置在机翼的同一截面内。
进一步的,多个微波发生器和多个微波接收器交错设置;微波接收器设置在内蒙皮的下侧两端处两个微波发生器之间。
进一步的,所述微波发生器倾斜设置在内蒙皮的下侧,所述微波发生器的微波发射方向指向所述微波接收器。
进一步的,所述微波发生器的发射波为频率小于频率GHz2,且大于18GHz的微波。
为了实现上述目的,第二方面,本公开还提供了一种基于微波定向技术的飞机防除冰方法,采用如下技术方案:
一种基于微波定向技术的飞机防除冰方法,采用了如第一方面中所述的基于微波定向技术的飞机防除冰装置;包括:
温度传感器检测到内蒙皮上方的温度处于零度以下或者低于设定值,所述微波发生器工作;
所述微波接收器接收所述微波发生器发出的微波,所述微波接收器接收微波的同时,将接收到的微波进行处理后发射给机翼上的吸波材料;
吸波材料将吸收的微波转化为热量,进行机翼的防除冰。
进一步的,所述微波接收器对收到的微波进行处理,是指将收到的微波相位统一,使微波叠加。
与现有技术相比,本公开的有益效果为:
1.本公开利用飞机上的吸波材料产生的热量来辅助飞机防除冰,在避免对机翼过多改进的基础上,实现并提高了防除冰效率,节省了能源;
2.本公开设置了相位调制器,用于将收到的微波相位统一,使其能够叠加,提高了微波转化热能的利用率;
3.本公开中设置了温度传感器,当温度传感器监测到的温度处于零度以下或者低于设定值,即机翼表面结冰时,该传感器就会将结冰信号发送给微波发生器,微波发生器工作,否则不工作;实现了根据实际情况进行除冰作业的控制。
附图说明
构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解,本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例,并不构成对本实施例的不当限定。
图1为本公开实施例1的结构示意图;
图2为本公开实施例1的工作原理图;
图3为本公开实施例1的相位调制器结构示意图;
其中,1、吸波材料,2、微波发生器,3、微波接收器,4、温度传感器,5、温度传感器,6、棱柱主体,7、小孔。
具体实施方式:
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
实施例1:
如图1所示,本实施例提供了一种基于微波定向技术的飞机防除冰装置,包括多个微波发生器2和多个微波接收器3;
多个微波发生器2设置在机翼内蒙皮的下侧前缘和后缘;多个微波接收器3设置在机翼内蒙皮的上侧前缘和后缘;
所述微波接收器3与蒙皮上的吸波材料贴合;所述接收器3紧贴飞机吸波材料,使其发射微波时能够最大程度地减少功率损耗;
可以理解的,所述微波发生器2和所述微波接收器3通过支架、螺栓等部件连接到蒙皮上,根据实际需求也可以选用其他固定方式,在此不再详述;
具体的,所述吸波材料可以设置为以环氧树脂为基体和以羰基铁粉为吸波剂的复合材料,还可以根据实际需求设置为其他类型的吸波材料;可以理解的,所述吸波材料与内蒙皮贴合。
在本实施例中,微波发生器2位于飞机机翼内蒙皮的下侧边缘处,可以在每侧机翼设置4个微波发生器,前缘2个,后缘2个,等距分布;微波接收器3于飞机机翼内蒙皮的上侧边缘处,可以在每侧机翼设置4个微波接收器,前缘2个,后缘2个,等距分布。
在本实施例中,所述微波接收器3内部设置相位调制器4,所述相位调制器4用于将收到的微波相位统一,使微波叠加;
具体的,所述相位调制器4可以设置为多孔耦合的中空四棱柱状的相位叠加器,耦合臂厚度为2mm,孔径分别为2.8mm、2.6mm、2.2mm和1.6mm,间距6mm;小孔分布在一侧棱柱面上,为通孔;耦合方式为波导小孔耦合;6为叠加器的棱柱主体,7为小孔。
可以理解的,所述微波接收器3由相位叠加器和两端的喇叭形接收口组成,由叠加器本身的形状特点实现同向波叠加、反向波抵消;微波经过耦合器后会叠加或抵消,叠加后的波继续传播,进入飞机吸波材料,并被转化为热量。
在本实施中,需要说明的是,微波发生器发出的微波有两种途径,一是自由传播,进入吸波材料并被吸收转化,而是由微波接收器作为中转并调节相位,叠加后进入吸波材料并被吸收转化;该接收器只是作为一种增强装置,并非唯一途径。
微波在机翼内部向四周辐射,到达微波接收器时,不同相位的微波会在所述接收器3内部被调制成统一相位,从而实现微波的叠加,达到功率放大的目的。
在本实施例中,所述机翼内蒙皮上方设置有温度传感器5,当所述温度传感器5监测到的温度处于零度以下或者低于设定值,所述微波发生器2工作。
在本实施例中,所述内蒙皮的前缘和后缘分别设置有多个温度传感器5;
所述温度传感器5设置在机翼内蒙皮上方,用于实时监测机翼表面的温度变化;当温度传感器监测到的温度处于零度以下,即机翼表面结冰时,该传感器就会将结冰信号发送给微波发生器;可以理解的,微波发生器2接收到结冰信号时,会启动开关,产生微波;其中温度信号的处理以及微波发生器2的开关启动等通过PLC控制器等现有技术实现,在此不再详述。
在本实施例中,多个微波发生器2和多个微波接收器3设置在机翼的同一截面内;多个微波发生器2和多个微波接收器3交错设置;微波接收器2设置在内蒙皮的下侧两端处两个微波发生器之间。
在本实施例中,所述微波发生器2倾斜设置在内蒙皮的下侧,所述微波发生器2的微波发射方向指向所述微波接收器3。
在本实施例中,所述微波发生器3的发射波为频率小于频率GHz2,且大于18GHz的微波;频率在2到18GHz之外,避开常用雷达扫描频段,不影响飞机本身的隐身性能。
当飞机机翼挂上水滴并结冰时,所述温度传感器5将结冰信号传给所述微波发生器2,所述微波发生器2产生微波,向四周辐射,由所述微波接收器3接收,并通过所述相位调节装置4将不同相位的微波统一成同相位的微波,使其能够叠加,从而提高微波功率;所述微波接收器3将叠加后的微波近距离辐射到吸波材料上,由吸波材料吸收微波并转化为热量,以融化积冰;本实施例提高了能量传递效率,节省了成本,提高了机翼防除冰的工作效率。
实施例2:
本实施例提供了一种基于微波定向技术的飞机防除冰方法,采用了如实施例1中所述的基于微波定向技术的飞机防除冰装置;包括:
温度传感器5检测到内蒙皮上方的温度处于零度以下或者低于设定值,所述微波发生器2工作;
所述微波接收器3接收所述微波发生器2发出的微波,所述微波接收器3接收微波的同时,将接收到的微波进行处理后发射给机翼上的吸波材料;所述微波接收器3根据实际需求进行设计,在本实施例中,所述微波接收器3主要由两端喇叭状接收口和内部的多孔耦合叠加器组成,只对接收到的微波进行叠加或抵消处理,不影响微波的继续传播;
吸波材料将吸收的微波转化为热量,进行机翼的防除冰;吸波材料产生的热量较少时,单独工作时尚不足以去除积冰,所以该热量可以作为辅助飞机传统防除冰系统进行防除冰工作。
进一步的,所述微波接收器对收到的微波进行处理,是指将收到的微波相位统一,使微波叠加。
以上所述仅为本实施例的优选实施例而已,并不用于限制本实施例,对于本领域的技术人员来说,本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实施例的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于微波定向技术的飞机防除冰装置,其特征在于,包括多个微波发生器和多个微波接收器;
多个微波发生器设置在机翼内蒙皮的下侧前缘和后缘;多个微波接收器设置在机翼内蒙皮的上侧前缘和后缘;
所述微波接收器与蒙皮上的吸波材料贴合;
所述微波接收器内部设置相位调制器,所述相位调制器用于将收到的微波相位统一,使微波叠加;
所述相位调制器设置为多孔耦合的中空四棱柱状的相位叠加器;
所述微波接收器由相位叠加器和两端的喇叭形接收口组成;
多个微波发生器和多个微波接收器设置在机翼的同一截面内;
多个微波发生器和多个微波接收器交错设置;微波接收器设置在内蒙皮的下侧两端处两个微波发生器之间;
所述微波发生器倾斜设置在内蒙皮的下侧,所述微波发生器的微波发射方向指向所述微波接收器。
2.如权利要求1所述的一种基于微波定向技术的飞机防除冰装置,其特征在于,所述机翼内蒙皮上方设置有温度传感器,当所述温度传感器监测到的温度处于零度以下或者低于设定值,所述微波发生器工作。
3.如权利要求1所述的一种基于微波定向技术的飞机防除冰装置,其特征在于,所述内蒙皮的前缘和后缘分别设置有多个温度传感器。
4.一种基于微波定向技术的飞机防除冰方法,其特征在于,采用了如权利要求1-3任一项所述的基于微波定向技术的飞机防除冰装置;包括:
温度传感器检测到内蒙皮上方的温度处于零度以下或者低于设定值,所述微波发生器工作;
所述微波接收器接收所述微波发生器发出的微波,所述微波接收器接收微波的同时,将接收到的微波进行处理后发射给机翼上的吸波材料;
吸波材料将吸收的微波转化为热量,进行机翼的防除冰。
5.如权利要求4所述的一种基于微波定向技术的飞机防除冰方法,其特征在于,所述微波接收器对收到的微波进行处理,是指将收到的微波相位统一,使微波叠加。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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