CN208134635U - 一种用于中大型固定翼无人机的防除冰系统 - Google Patents
一种用于中大型固定翼无人机的防除冰系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种用于中大型固定翼无人机的防除冰系统包括集热系统、循环系统、控制系统和热管防除冰系统，所述集热系统设置于无人机的头部，所述集热系统包括发动机、热交换器和连通管，所述发动机和所述热交换器通过连接管相连通。本实用新型的用于中大型固定翼无人机的防除冰系统具有以下有益效果：1）利用了发动机冷却液的余热，对空气进行加热，实现了有效的除冰作业，能耗低；2）循环动力装置中的电动螺旋桨能够将加热后的空气从热流管推送至热流流经管，对机翼前缘的蒙皮进行有效的加热，除冰作业效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及固定翼无人机技术领域，尤其涉及一种用于中大型固定翼无人机的防除冰系统。
背景技术
随着固定翼无人机的迅速发展，要求固定翼无人机适应不同的大气飞行环境。大气温度，湿度、风级等都会影响飞机的飞行。当大气温度偏低，湿度较大时，飞机表面会出现结冰，从而降低飞机的气动性能和飞行品质，影响飞行安全。无人机机翼前缘是易结冰区域，当大气环境达到结冰的条件时，会很快的形成冰层。据结冰风洞试验数据可知，在积冰情况严重时，五分钟内就可以形成2-3英寸的积冰厚度。机翼前缘形成的积冰会影响整个机翼的气动外形，改变飞机的飞行品质，因此需要较好的解决无人机的结冰问题。
目前用于无人机的防冰系统，大体可以分为两类。一类是喷涂防冰液，存在重量大，死重多的缺点；一类是电阻丝加热，存在结构复杂，耗电量大的缺点。本实用新型基于以上问题设计了一种用于中大型固定翼无人机的防除冰系统，在达到可靠防除冰的同时，有效的避免了以上缺点。
综上所述，为解决现有的固定翼无人机前缘易于结冰，在无人机防冰系统结构上的不足，本实用新型设计了一种除冰作业效率高、利用发动机冷却液的余热加热空气，能耗低的用于中大型固定翼无人机的防除冰系统。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种除冰作业效率高、利用发动机冷却液的余热加热空气，能耗低的用于中大型固定翼无人机的防除冰系统。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于中大型固定翼无人机的防除冰系统包括集热系统、循环系统、控制系统和热管防除冰系统，所述集热系统设置于无人机的头部，所述集热系统包括发动机、热交换器和连通管，所述发动机和所述热交换器通过连通管相连通。发动机冷却液流出经过连通管到达热交换器，产生的热量到达循环动力系统，为防除冰提供条件。
优选的，所述循环系统包括设置于机身内的热流管，循环动力装置，热流隔断阀，所述热流管包括热流管一和热流管二，所述热流管一和所述热流管二平行设置，所述热流管的一端与循环动力装置相连，所述热流管的另一端设置有热流隔断阀。经过热流管的热流在循环动力装置的作用下，流经隔断阀进入热管防除冰系统，对热量的利用及流入率进行有效控制。
优选的，所述的控制系统包括温度传感器、结冰强度信号器和隔断阀控制器，所述温度传感器设置于所述热流流经管上，所述结冰强度信号器8设置于机翼表面，所述热流流经管的一端与热流隔断阀相连。温度传感器和结冰强度信号器的信号被置于机身内部的控制装置接收并分析信号给定控制期望值，从而定义通断阀的开口大小以及循环动力装置的动力大小，来确定流入热量多少和流入速度。
优选的，所述热管防除冰系统包括热流流经管，所述热流流经管设置于无人机的机翼上，所述热流流经管包括正面和背面，所述正面沿径向设置有若干平行通孔，所述通孔朝向尾翼前缘。
优选的，所述循环动力装置包括电动螺旋桨，该电动螺旋桨用于将加热后的空气从热流管推送至热流流经管。
优选的，所述热交换器包括通道一、通道二和容纳腔，所述容纳腔的两端分别设置有通道一，并通过两端设置的所述通道一与热流管相连，通道二贯穿设置与所述容纳腔上，所述通道一和容纳腔供空气通过，所述通道二为供发动机的废气及冷却液流通的通道。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1)利用了发动机冷却液的余热，对空气进行加热，实现了有效的除冰作业，能耗低；2)循环动力装置中的电动螺旋桨能够将加热后的空气从热流管推送至热流流经管，对机翼前缘的蒙皮进行有效的加热，除冰作业效率高。
附图说明
图1为本实用新型用于中大型固定翼无人机的防除冰系统全机布置结构示意图；
图2为本实用新型前缘防冰腔结构示意图；
图3为本实用新型热流流经管的结构示意图；
图4为本实用新型热交换器结构示意图；
图5为本实用新型循环动力系统结构示意图。
附图标记说明：1-发动机，2-热交换器，21-通道二，22-容纳腔，3-连通管， 4-热流管，41-热流管一，42-热流管二，5-循环动力装置，501-电动螺旋桨，6- 热流隔断阀，7-温度传感器，8-结冰强度信号器，9-隔断阀控制器，10-通道一， 11-防冰腔，12-热流循环路径，13-热流流经管，131-通孔。
具体实施方式
下面结合附图1～5和实施例对本实用新型作进一步的描述。
一种用于中大型固定翼无人机的防除冰系统包括集热系统、循环系统、控制系统和热管防除冰系统，所述集热系统设置于无人机的头部，所述集热系统包括发动机1、热交换器2和连通管3，所述发动机1和所述热交换器2通过连通管3相连通。发动机1冷却液流出经过连通管到达热交换器，产生的热量到达循环动力系统，为防除冰提供条件。
如图5所示，所述循环系统包括设置于机身内的热流管4，循环动力装置，热流隔断阀6，所述热流管4包括热流管一41和热流管二42，所述热流管一41 和所述热流管二42平行设置，所述热流管4的一端与循环动力装置5相连，所述热流管4的另一端设置有热流隔断阀6。经过热流管的热流在循环动力装置的作用下，流经隔断阀进入热管防除冰系统，对热量的利用及流入率进行有效控制。具体的，循环动力装置为电动螺旋桨501，该电动螺旋桨501用于将加热后的空气从热流管推送至热流流经管。
作为进一步的改进，所述的控制系统包括温度传感器7、结冰强度信号器8 和隔断阀控制器9，所述温度传感器7设置于所述热流流经管13上，所述结冰强度信号器8设置于机翼表面，所述热流流经管13的一端与热流隔断阀6相连。温度传感器和结冰强度信号器的信号被置于机身内部的控制装置接收并分析信号给定控制期望值，从而定义通断阀的开口大小以及循环动力装置的动力大小，来确定流入热量多少和流入速度。
如图3所示，所述热管防除冰系统包括热流流经管13，所述热流流经管13 设置于无人机的机翼上，所述热流流经管13包括正面和背面，所述正面沿径向设置有若干平行通孔131，所述通孔131朝向尾翼前缘。如图2所示，如图2中所示为机翼防冰腔的结构，被加热的空气在螺旋桨501的推动下，通过热流隔断阀6，再进入笛形管，由于笛形管包括正面和背面，该背面设置有通孔，所述通孔朝向尾翼前缘设置，当被加热的空气从笛形管上通孔中流出，就进入了机翼防冰腔11，被加热的空气如图2所示，沿着热流开环路径12进行流动，对机翼前缘蒙皮进行加热。
如图1所示为本实用新型用于中大型固定翼无人机的防除冰系统全机布置结构示意图，防除冰系统的主要热交换装置均布置在无人机的机身后段，包括发动机1、热交换器和连通管3。如图4所示，热交换器2包括通道一10、通道二21和容纳腔22，所述容纳腔22的两端分别设置有通道一10，并通过两端设置的通道一10与热流管4相连，通道二21贯穿设置与所述容纳腔22上，通道一10和容纳腔22供空气通过，通道二21为供发动机的废气及冷却液流通的通道。具体的为：在运作过程中，发动机1中的冷却液进入连通管3，与热交换器 2中的空气进行热交换。加热后的空气进入热流管4，其中，热流管4包括热流管一41和热流管二42，被加热后的空气在循环动力装置5内设置的螺旋桨501 的推动下，通过热流隔断阀6进入设置于机翼内的热流流经管13。
进一步的，隔断阀控制器9在无人机运行过程中，接收设置于于机翼表面的结冰探测器8和设置于热流流经管13上的温度传感器7的信号，与期望值进行比较进而控制热流隔断阀6的开闭程度，从而控制进入笛形管和放冰腔11的热气的流量。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种用于中大型固定翼无人机的防除冰系统，其特征在于：包括集热系统、循环系统、控制系统和热管防除冰系统，所述集热系统设置于无人机的头部，所述集热系统包括发动机(1)、热交换器(2)和连通管(3)，所述发动机(1)和所述热交换器(2)通过连通管(3)相连通。
2.根据权利要求1所述的用于中大型固定翼无人机的防除冰系统，其特征在于：所述循环系统包括设置于机身内的热流管(4)，循环动力装置，热流隔断阀(6)，所述热流管(4)包括热流管一(41)和热流管二(42)，所述热流管一(41)和所述热流管二(42)平行设置，所述热流管(4)的一端与循环动力装置(5)相连，所述热流管(4)的另一端设置有热流隔断阀(6)。
3.根据权利要求1所述的用于中大型固定翼无人机的防除冰系统，其特征在于：所述的控制系统包括温度传感器(7)、结冰强度信号器(8)和隔断阀控制器(9)，所述温度传感器(7)设置于热流流经管(13)上，所述结冰强度信号器(8)设置于机翼表面，所述热流流经管(13)的一端与热流隔断阀(6)相连。
4.根据权利要求3所述的用于中大型固定翼无人机的防除冰系统，其特征在于：所述热管防除冰系统包括热流流经管(13)，所述热流流经管(13)设置于无人机的机翼上，所述热流流经管(13)包括正面和背面，所述正面沿径向设置有若干平行通孔(131)，所述通孔(131)朝向尾翼前缘。
5.根据权利要求2所述的用于中大型固定翼无人机的防除冰系统，其特征在于：所述循环动力装置为电动螺旋桨(501)，该电动螺旋桨(501)用于将加热后的空气从热流管推送至热流流经管。
6.根据权利要求1所述的用于中大型固定翼无人机的防除冰系统，其特征在于：所述热交换器(2)包括通道一(10)、通道二(21)和容纳腔(22)，所述容纳腔(22)的两端分别设置有通道一(10)，并通过两端设置的所述通道一(10)与热流管(4)相连，通道二(21)贯穿设置与所述容纳腔(22)上，所述通道一(10)和容纳腔(22)供空气通过，所述通道二(21)为供发动机的废气及冷却液流通的通道。
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