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Erfindungsgebiet
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Diese
Erfindung bezieht sich generell, wie angedeutet, auf einen Flugzeugflügel mit
einer elektrothermischen Enteisungs- und/oder Anti-Vereisungsvorrichtung,
und spezieller auf einen Flugzeugflügel mit einer Vorflügelklappe
und einer elektrothermischen Vorrichtung, um ein einwandfreies Ausfahren
der Klappe bei Vereisungsbedingungen zu gewährleisten.
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Hintergrund
der Erfindung
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Ein
Flugzeugflügel
ist speziell gestaltet, den notwendigen Auftrieb zu erzeugen, um
das Gewicht des Flugzeuges bei gewünschten Geschwindigkeiten und/oder
Flughöhen
zu tragen. Bei hohen Reisegeschwindigkeiten ist die benötigte Flügelfläche wesentlich
kleiner als die bei niedrigen Landegeschwindigkeiten benötigte. Aus
diesem Grund ist es allgemein üblich,
dass ein Flugzeugflügel
eine Vorflügellappe
umfasst (oft als eine Kreuger Flap bezeichnet), die sich zwischen
einer verstauten Position für
hohe Reisegeschwindigkeiten und einer ausgefahrenen Position für langsame
Landegeschwindigkeiten bewegt. In der verstauten Position liegt
die Vorflügelklappe
bündig
an der unteren Fläche
des Flügels oder
bildet einen Teil von ihr. In der ausgefahrenen Position ist die
Klappe nach außen
geschwenkt und bildet faktisch eine Verlängerung der konvexen oberen
Fläche
des Flügels,
um so die Flügelfläche zu vergrößern.
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Es
ist wichtig, dass die Vorflügelklappe
zur richtigen Zeit während
des Fluges ausfährt,
auch unter kalten Klimabedingungen, wo eine Vereisung unvermeidbar
ist. Wenn Eis-Aufbau an einem Teil der Klappe auftritt (wie an einem
vorderen Teil, welches der anfälligste
Teil für
Eis-Aufbau sein kann), kann dies ein einwandfreies Ausfahren der
Klappe verhindern. Außerdem
ist die Klappe oft aus einer dünnen Verbundwerkstoffstruktur
gebaut, wodurch ein solcher Eis-Aufbau zur Zerstörung der Klappe während eines
Ausfahrversuches führen
könnte.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung offenbart einen Flugzeugflügel der speziell geeignet ist,
sowohl die Eis-Aufbau über
einem vorderen Teil einer beweglichen Klappe, als auch an anderen
vereisungsanfälligen
Gebieten des Flügels
zu verhindern.
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Spezieller
offenbart die vorliegende Erfindung einen Flugzeugflügel, der
ein strukturelles Bauteil umfasst, das die Vorflügelverkleidung des Flügels bildet,
eine Klappe, die sich relativ zu dem strukturellen Bauteil zwischen
einer verstauten und einer ausgefahrenen Position bewegt, und einer
elektrothermischen Vorrichtung, die an dem strukturellen Bauteil befestigt
(z.B. intern befestigt) ist. Der hintere Teil des strukturellen
Bauteils des Flügels
ist inwärts
gebogen um eine Nut zu bilden, und der vordere Teil der Klappe passt
in die Nut und bildet eine Fuge dazwischen. Die elektrothermische
Vorrichtung versorgt den hinteren Teil des strukturellen Bauteils
unter Vereisungsbedingungen mit Wärme und schützt dadurch die bewegbare Klappe
gegen jeden Aufbau von Eis, der ein Ausfahren verhindern würde. Die
elektrothermische Vorrichtung kann den Flügel mit Enteisungs- und Anti-Vereisungszonen ausstatten,
oder sie kann nur Anti-Vereisungszonen bereitstellen.
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Die
Beheizung des hinteren Teils des strukturellen Bauteils kann erreicht
werden durch die Bereitstellung einer Anti-Vereisungszone in der
Nutumgebung, die kontinuierlich beheizt wird, um einen das Ausfahren
der Klappe hemmenden Eis-Aufbau
zu verhindern. Die Anti-Vereisungszone und die Fugengeometrie verhindern,
dass Rücklauf
(z.B. zurücklaufendes
geschmolzenes Eis) auf den unbeheizten hinteren Flächen des
Flügels
wieder gefriert. Insbesondere wirkt die Nut als eine beheizte Rinne,
die die zurücklaufende
Flüssigkeit
in Richtung Spannweite leitet, zur Emission in den passierenden
Luftstrom. Die Fugengeometrie erlaubt es außerdem, Befestigungsbolzen
aus der Eis-Aufprallzone heraus zu nehmen; ein signifikanter Vorteil
in soweit, als solche Bolzen oft Metallschrauben sind, die unglücklicherweise
aufgrund ihrer Wärmespeichercharakteristik
doppelt als Eisanker wirken. Weiterhin kann die Fugengeometrie dazu
führen,
dass eine Annietmutter für
die untere Reihe von Befestigungsbolzen überflüssig wird.
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Die
elektrothermische Vorrichtung kann auch so gebaut sein, dass sie
eine oder mehrere Zonen umfasst, die an die Anti-Vereisungszonen
der Nut anschließen,
um jede Ingangsetzungsverzögerung
auszugleichen. Eine Ingangsetzungsverzögerung ist die Zeit, die ein
automatischer Eisfühler
benötigt,
um auf eine Vereisungssituation zu reagieren und ein „EIN" Signal zu geben.
Eine kurze Verzögerung
(z.B. 15 Sekunden) kann zum Beispiel auftreten, wenn die Enteisungs-/Anti-Vereisungsvorrichtung
während des
Fluges sich im „AUS"-Modus befand, und
das Flugzeug plötzlich
in eine Vereisungswolke fliegt. Eine lange Verzögerung (z.B. zwei Minuten)
kann auftreten, wenn das automatische Eiserfassungssystem versagt,
und der Pilot nicht sofort erkennt, dass sich das Flugzeug in einem
Vereisungszustand befindet. In jedem Fall kann eine Ingangsetzungsverzögerung dazu
führen,
dass sich eine Eiskappe zwischen dem strukturellen Bauteil und dem
beweglichen Klappenteil bildet. Wenn die Vereisungsbedingungen verhältnismäßig kalt
sind und/oder die Verzögerung
relativ lang dauert, könnte
die Anti-Vereisungszone der Nut nicht mehr dazu in der Lage sein,
die Eiskappe komplett zu schmelzen. Die anschließende(n) Enteisungs- und/oder
Anti-Vereisungszone(n) kann/können
gleichzeitig oder nach einander aktiviert werden, um relativ warmes
Rücklaufwasser
für die
teilweise geschmolzene Eiskappe bereit zu stellen. Zusätzlich oder
alternativ kann die Klappe etwas ausgefahren werden, um die teilweise
geschmolzenen Eiskappe zu entfernen, und dann in ihre Verstauposition
zurückkehren.
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Wenn
das Flugzeug einen großen
Flügelpfeilwinkel
(z.B. größer als
30°) hat,
kann die elektrothermische Vorrichtung ausgebildet sein, um eine
primäre
Enteisungszone zu bilden, die einen bedeutenden Prozentteil des
Flächengebietes
des strukturellen Bauteils unterlegt, einschließlich der Spitze des strukturellen
Bauteils. Eine obere Enteisungs-"Fang"-Zone kann vorhanden
sein, die angeordnet ist und betrieben wird, um das Wiedergefrieren
des Rücklaufs
auf unbeheizten oberen hinteren Flächen des Flügels zu verhindern. Speziell
wenn Rücklauf
(z.B. geschmolzenes Eis) von der ersten Enteisungszone in Richtung
nach hinten fließt,
gefriert es in der Auffangzone wieder und kann von dort durch Aktivierung
dieser zweiten Enteisungszone abgeworfen werden.
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Wenn
das Flugzeug keinen großen
Flügelpfeilwinkel
hat, kann die elektrothermische Vorrichtung ausgebildet sein, um
einen über
die Spannweite reichenden Anti-Vereisungstrennstreifen
bereit zu stellen, der nahe der Spitze des strukturellen Bauteils angebracht
ist und dieses Gebiet kontinuierlich über Gefriertemperatur hält. Zusätzlich oder
alternativ kann die elektrothermische Vorrichtung drei obere Enteisungszonen
aufweisen, die unabhängig
kontrollierbar sind. Unter bestimmten Bedingungen (z.B. große Anstellwinkel)
können
die vordersten Enteisungszonen im gleichen Intervall betrieben werden und
die hinteren Enteisungszonen können
in Intervallen betrieben werden, um das Wiedergefrieren von Rücklauf zu
verhindern. Bei anderen Bedingungen (z.B. kleine Anstellwinkel)
können
die oberen Enteisungszonen in überlappenden
Intervallen betrieben werden.
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Diese
und andere Merkmale der Erfindung sind vollständig beschrieben und speziell
in den Ansprüchen
herausgestellt. Die folgende Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen
zeigen im Detail bestimmte veranschaulichende Ausführungsformen der
Erfindung; die Ausführungsformen
zeigen beispielhaft nur wenige der verschiedenen Wege, wie die Grundsätze der
Erfindung angewendet werden können.
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Zeichnungen
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Die 1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Flugzeuges mit Flugzeugflügeln entsprechend der
vorliegenden Erfindung.
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Die 2 und 3 sind
perspektivische Nahansichten der Vorderkante eines der Flugzeugflügel mit
einer beweglichen Klappe, gezeigt in einer verstauten Position bzw.
einer ausgefahrenen Position.
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Die 4 ist
eine Querschnittsansicht eines Flugzeugflügels.
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Die 5 ist
eine vergrößerter Teilquerschnittansicht
eines Flugzeugflügels,
der die Schichten der elektrothermischen Enteisungs-/Anti-Vereisungsvorrichtung
zeigt.
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Die 6 ist
eine Draufsicht auf die Heizelemente der elektrothermischen Enteisungs-/Anti-Vereisungsvorrichtung.
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Die 7 ist
eine Querschnittsansicht eines anderen Flugzeugflügels entsprechend
der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung
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Wie
aus den Zeichnungen, zunächst
aus 1, hervorgeht, wird ein Flugzeug 10 mit
Flugzeugflügeln 12 entsprechend
der vorliegenden Erfindung gezeigt. In der dargestellten Ausführungsform hat
das Flugzeug 10 einen Pfeilwinkel α der größer als 30° ist, und genauer um die 34° beträgt. Während des
Flugs streicht Luft über
die Vorderkanten 14 des Flügels 12 in einer Richtung
von vorne nach hinten.
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In
den 2 und 3 weist jeder Flügel 12 eine
starre Klappe 16 auf, die sich zwischen einer verstauten
Position und einer ausgefahrenen Position bewegt. In der verstauten
Position liegt die Klappe 16 flach an der unteren Oberfläche des
Flügels 12 an oder
bildet einen Teil davon (2). In der ausgefahrenen Position
ist die Klappe 16 nach auswärts geschwenkt, um im Wesentlichen
eine Erweiterung der konvexen oberen Fläche des Flügels 12 zu bilden (3).
(Klappenpositionen zwischen den dargestellten verstauten/ausgefahren
Positionen sind, in der Technik wohl bekannt, ebenfalls möglich).
Die Klappe 16 kann eine dünne Verbundwerkstoff-Konstruktion oder
jedes andere geeignete Material aufweisen. Für zukünftige Bezugnahme ist zu bemerken,
dass die Klappe 16 einen vorderen Teil 18 hat, der
anschließend
an die Vorderkante 14 des Flügels 12 angeordnet
ist, wenn die die Klappe 6 in der verstauten Position ist
(2).
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In 4 weist
der Flügel 12 ein
strukturelles Bauteil 20 auf, das die Vorflügelverkleidung
bildet und ein strukturelles Bauteil 22, das den hinteren Körper des
Flügels
bildet. Die strukturellen Bauteile 20 und 22 können aus
Metall hergestellt sein (z. B. Aluminium), aus einem faserverstärktem Kunststoff (z.B.
glasfaserverstärktem
Epoxydharz) oder aus jedem anderen geeigneten Material. Die obere
hintere Kante des strukturellen Bauteils 20 ist mit einem
Befestigungsholm des strukturellen Bauteils 22 durch geeignete
Mittel verbunden, wie zum Beispiel durch eine Reihe von Befestigern 24 (z.
B. Metall-Flachkopfschrauben). Die Bauteile 20 und 22 sind
vorzugsweise so geformt, dass die äußere Fläche des strukturellen Bauteils 20 nahtlos
in die äußere Hautfläche des
strukturellen Bauteils 22 übergeht.
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Die
untere hintere Kante des strukturellen Bauteils 20 ist
mit dem unteren Befestigungsholm durch geeignete Mittel verbunden,
wie zum Beispiel durch eine Reihe von Befestigern 26 (z.
B. Metall-Flachkopfschrauben). Die äußere Fläche des strukturellen Bauteils 20 geht
an dieser unteren Befestigungszone nicht nahtlos in die äußere Hautfläche des
strukturellen Bauteils 22 über. Stattdessen ist ein hinterer
Abschnitt 30 des strukturellen Bauteils 20 einwärts gebogen
(d.h. in Richtung der Sehne des Flügels 12), um eine
Kontur oder Aussparung zu bilden, die hier auch als Nut 32 bezeichnet
wird. Der vordere Abschnitt 18 der Klappe 16 passt
in die Nut 32 und bildet eine Fuge dazwischen. Auf diese
Weise sind die Anbaubefestiger 26 von dem vorderen Abschnitt 18 abgedeckt,
wodurch diese Befestiger (die unerwünscht als Eisanker dienen können) weg
von der mit Eis beaufschlagten Zone positioniert sind. Diese Anbauanordnung
schließt
auch die Notwendigkeit für
eine Annietmutter für
die untere Reihe der Befestiger 26 aus.
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Der
Flügel 12 umfasst
in der dargestellten Ausführungsform
weiterhin eine elektrothermische Enteisungs-/Anti-Vereisungsvorrichtung 34,
die in dem strukturellen Bauteil 20 eingebaut ist. Wie
am besten in 5 zu sehen ist, kann die Enteisungs-/Anti-Vereisungsvorrichtung 34 eine äußere elektrisch
isolierende Schicht 36 umfassen, eine innere elektrisch
isolierende Schicht 38 und eine Vielzahl von Heizelementen 40,
die zwischen diesen liegen. Die isolierenden Schichten 36 und 38 können aus
elastomerem oder plastischem Material gebildet sein, oder aus faserverstärktem Kunststoff,
wie zum Beispiel glasfaser- oder polyesterfaserverstärktem Epoxydharz.
Die unterschiedlichen Schichten und Elemente der Enteisungs-/Anti-Vereisungsvorrichtung 34 können verklebt
oder auf andere Art als eine einheitliche Struktur zusammengefügt sein,
und diese einheitliche Struktur könnte in bestimmten Situationen
das strukturelle Bauteil des Flügels
umfassen.
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In 6 ist
zu sehen, dass die Heizelemente 40 aus leitenden Streifen
(z. B. Metall) bestehen, und die gewünschte Heizkraft kann durch
die Wahl eines Streifenmaterials mit der entsprechenden Widerstandscharakteristik,
durch variierende Streifengrößen und/oder
durch die Wahl geeigneter Separation in den Streifen (intra-strip
separation) erreicht werden. In jedem Fall sind die Heizelemente 40a bis 40e angeordnet,
um verschiedene Zonen 50a bis 50e zu bilden. Die
Enteisungs-/Anti-Vereisungsvorrichtung 34 umfasst
auch Heizelemente 42, die gurtartig abgeteilte Streifenzonen 52 definieren,
angeordnet an den Innen- und Außenkanten
des Flügels 12.
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Obwohl
in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
jede Zone 50/52 von einem einzigen Heizelement 40/42 gebildet
wird, sind mehrere Heizelemente innerhalb von Zonen bei der vorliegenden
Erfindung sicherlich möglich
und angedacht. In jedem Fall sind die Heizelemente 40/42 einzeln
steuer- bzw. regelbar, wodurch sie zu verschiedenen Zeiten aktiviert und
deaktiviert werden können.
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In 4 stellt
die Enteisungs-/Anti-Vereisungsvorrichtung 34 für die Vorderkante 14 des
Flugzeugflügels 12 die
Enteisungszonen 50a, 50b, 50c und 50d und
die Anti-Vereisungszone 50e bereit.
Bei Vereisungsbedingungen werden sofort die Enteisungszonen 50a, 50b, 50c und 50d aktiviert,
um akkumuliertes Eis von den aufliegenden Abschnitten des strukturellen
Bauteils 20 zu entfernen. Die Anti-Vereisungszone 50e ist bei
Vereisungsbedingungen kontinuierlich aktiviert, um die Eis-Aufbau
an dem aufliegenden Abschnitt des strukturellen Bauteils 20 zu
verhindern. Die gurtartig abgeteilten Streifenzonen 52 (nicht
gezeigt in 4) sind ebenfalls Anti-Vereisungszonen,
die bei Vereisungsbedingungen kontinuierlich aktiviert sind.
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Die
Enteisungszone 50a (Heizelement 40a) unterlegt
einen großen
prozentualen Anteil der Oberfläche
des strukturellen Bauteils 20 und erstreckt sich über und
um dessen Spitze. Die Enteisungszone 50b (Heizelement 40b)
unterlegt den Flächenabschnitt, der
sich dem oberen Umfang der Enteisungszone 50a zu dem Befestigungsholm
des strukturellen Bauteils 22 erstreckt. Die Enteisungszone 50c (Heizelement 40c)
unterlegt den Flächenabschnitt,
der sich vom unteren Umfang der Enteisungszone 50a bis
ca. 1 inch vor die Nut 32b erstreckt. Die Enteisungszone 50d (Heizelement 40d)
erstreckt sich von der Enteisungszone 50c bis genau vor
die Nut 32. Die Anti-Vereisungszone 50e (Heizelement 40e)
erstreckt sich von der Enteisungszone 50d entlang der Nut 32 (und
dadurch teilweise flächengleich
mit dem verstauten Klappenteil 18) und zu der unteren hinteren Kante
des strukturellen Bauteils 20.
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Die
Enteisungszone 50a ist eine primäre Enteisungszone, die intermittierend
aktiviert wird, um angesammeltes Eis abzustoßen. Bei Eiskanaltests war für den Flugzeugflügel 12 der
vorliegenden Erfindung ein, über
die Spannweite abgeteilter Anti-Vereisungsstreifen nahe der Kante
des Flügels
(der diesen Bereich konstant über
Gefriertemperatur hält)
nicht notwendig. Die Energie die für den über die Spannweite abgeteilten
Streifen genutzt wird, kann so gespart werden, um die Energie, die
für die
Anti-Vereisungszone 50e benötigt wird, zu kompensieren.
(FAA Regeln/Leitlinien verlangen nicht, dass Flugzeuge mit Pfeilwinkeln
von größer als
30° einen über die Spannweite
abgeteilten Anti-Vereisungsstreifen nutzen und, wie oben erwähnt, der
Pfeilwinkel α für das Flugzeug 10 ist
ungefähr
34°).
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Die
Enteisungszone 50b wird als Auffangzone genutzt, um das
Wiedergefrieren von Rückfluss an
der unbeheizten, oberen hinteren Fläche des Flügels 12 zu verhindern.
Speziell darf Rückfluss
(d.h. geschmolzenes Eis von der primären Enteisungszone 50a)
strategisch in dieser Zone wieder gefrieren, und dann wird die Enteisungszone 50b aktiviert,
um die Schicht des wieder gefrorenen Eises abzuwerfen. Diese Zone 50b arbeitet
in einem Arbeitszyklus mit geringer Last, basierend auf der Menge
des wieder gefrorenen Rückflusses.
Zum Beispiel könnte
die Zone 50b bei +4° F
so getaktet sein, dass sie einmal pro vier Betätigungen der primären Enteisungszone 50a betätigt wird.
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Die
unteren Enteisungszonen 50c und 50d können intermittierend
mit der primären
Enteisungszone 50a aktiviert werden, und bilden daher eine
Erweiterung dieser Zone während
der Enteisungsoperationen im normalen Flug. Jedoch können sie
unabhängig
von der primären
Enteisungszone 50a und von jeder anderen aktiviert werden,
wenn gegenläufige
Intervalle zu besserer Eisentfernung und/oder effizienterem Energieverbrauch
führen.
Wie unten erklärt
ist, ist eine unabhängige
Aktivierung der Enteisungszonen 50c und 50d speziell
vorgesehen, um Ingangsetzungsverzögerungen zu kompensieren.
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Die
Anti-Vereisungszone 50e ist unter Vereisungsbedingungen
kontinuierlich aktiviert, um eine Eis-Aufbau zu verhindern, die
ein Ausfahren der beweglichen Klappe 16 im Flug behindern
würde.
Diese Anti-Vereisungszone 50e, in Kombination mit der Fuge
zwischen dem Klappenteil 16 und der Nut 32, kontrolliert
auch Rücklaufwege,
indem sie ein Wiedergefrieren in unerwünschten Abschnitten verhindert.
Speziell wärmt
die Anti-Vereisungszone 50e die Nut 32, um eine
beheizte Rinne zu definieren, die die Rücklaufflüssigkeit in Spannweitenrichtung
leitet, zur Abgabe in den vorbeiziehenden Luftstrom. Dies trifft speziell
bei Flugzeugen mit großen
Pfeilwinkeln zu (d.h. größer als
30°), da
solche Pfeilwinkel einen Flüssigkeitsfluss
in Richtung der Spannweite fördern.
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Wir
oben angedeutet wurde, sind die Enteisungszonen 50c und 50d vorzugsweise
vorgesehen, um Ingangsetzungsverzögerungen zu kompensieren. Die
Ingangsetzungsverzögerung
kann zu einer Eiskappe zwischen dem strukturellen Bauteil 20 und dem
beweglichen Klappenabschnitt 18 führen. Auf Ingangsetzung der
Enteisungs-/Anti-Vereisungsvorrichtung 34 nach einer solchen
Verzögerung,
wird die Anti-Vereisungszone 50e aktiviert, um das nahe
der Nut 32 und/oder des Klappenabschnitts 18 liegende Eis
zu schmelzen. Mit einer kurzen Verzögerung (z.B. 15 Sekunden) und
relativ warmen Vereisungsbedingungen, kann die Anti-Vereisungszone 50e fähig sein,
die Eiskappe nach der Aktivierung durchzuschmelzen. Jedoch mag dies
bei kälteren
Bedingungen (+4°F
oder niedrigeren Temperaturen) oder längeren Verzögerungen nicht möglich sein.
Stattdessen wird die Anti-Vereisungszone 50e nur das Eis, das
an das strukturelle Bauteil 20 grenzt, wegschmelzen und
dabei eine hohle Grube unter der Eiskappe bilden. Wenn sich die
hohle Grube mit Luft füllt,
die ein schlechtes Wärmeleitmedium
ist, wird das weitere Schmelzen der Eiskappe schwieriger.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die Enteisungszonen 50c und 50d aktiviert,
um warmes Rücklaufwasser
zu bilden, das in die hohle Grube unter der Eiskappe fließt und dadurch
das weitere Schmelzen erleichtert. Mit einer kurzen Verzögerung (z.B.
15 Sekunden) wird die Enteisungszone aktiviert und dadurch Eis,
das sich in dem entsprechenden Abschnitt während der Verzögerung gebildet
hat, geschmolzen, und das entstehende Wasser erwärmt. Dieses relativ warme Wasser
fließt
nach hinten in die hohle Grube und schmilzt weiter die Eiskappe.
Bei einer langen Verzögerung
(z.B. zwei Minuten) und einer großen Eiskappe wird die Enteisungszone 50d aktiviert,
entweder gleichzeitig mit der Enteisungszone 50c oder danach
folgend, um mehr wärmendes Wasser
zum weiteren Abschmelzen der Eiskappe zu bilden. Wenn normale Enteisungsoperationen
Haltezeiten beinhalten, in denen die anderen Enteisungszonen nicht
angeschaltet sind, können
diese Haltezeiten genutzt werden, um die Zonen 50c und 50d an-
und auszutakten, so dass insgesamt keine Leistungszunahme erfolgt.
Zusätzlich
oder alternativ kann der Abschnitt, der von den Enteisungszonen 50c und 50d abgedeckt
ist, in drei oder mehr Zonen eingeteilt und sequentiell aktiviert
werden, um eine Anpassung an Leistungsanforderungen vorzunehmen.
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In
jedem Fall sind die Heizelemente 42 in den gurtartig abgeteilten
Streifenzonen 52 (4) ausgeschaltet
(oder werden nicht direkt nach einer Ingangsetzungsverzögerung eingeschaltet)
um Eis in diesen Innen/Außen-Bordabschnitten zu
erhalten. Wenn Eis in den gurtartigen Zonen 52 geschmolzen wird,
kann das Rückflusswasser
dazu tendieren in Spannweitenrichtung in den Luftstrom zu fließen, ohne
die das Ausfahren verhindernde Eiskappe genügend zu wärmen. Durch anfängliches
Nichtbeheizen der gurtartig abgeteilten Streifenabschnitte wird ein
Eisdamm gebildet, der das sofortige Weglaufen des warmen Rücklaufwassers
verhindert.
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Zusätzlich oder
alternativ kann die Klappe 16 selbst genutzt werden, um
Eis vom Flugzeugflügel 12 abzuwerfen.
Speziell wird die Anti-Vereisungszone 150e genutzt, um
die haftende Schicht zwischen der Eiskappe und der Vorf1ügelverkleidung
zu schmelzen und dadurch die Eiskappe einigermaßen zu „lösen". Die Klappe 16 kann gerade
genug ausgefahren werden, um das Eis vom Flügel 12 weg zu brechen, und
dann in ihre verstaute Lage zurückgefahren
werden.
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Nachdem
alle Ingangsetzungsverzögerungen
behandelt wurden und jedes das Ausfahren behindernde Eis vom Flügel 12 entfernt
wurde, kann die Enteisungs-/Anti-Vereisungsvorrichtung 34 zum
Normalbetrieb für
Vereisungsbedingungen zurückkehren (oder
damit beginnen).
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An
diesem Punkt sei bemerkt, dass die elektrothermische Vorrichtung 34 stattdessen
ausschließlich
mit Anti-Vereisungszonen ausgelegt sein oder betrieben werden kann.
Speziell die Zonen 50a, 50b, 50c und 50d würden kontinuierlich
(eher als intermittierend) betrieben, um die Bildung von Eis an den
aufliegenden Breichen des strukturellen Bauteils 20 zu
verhindern. In diesem Fall könnten
die Zonen 50a und 50b in einer Zone zusammengefasst
werden, da gegenläufige
oder unterschiedliche Intervalle bedeutungslos werden. Die Zonen 50c und 50d könnten unabhängige Zonen
bleiben, so dass sie separat aktiviert werden können um Ingangsetzungsverzögerungen
der Anti-Vereisungsvorrichtung 34 zu behandeln.
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Die 7 zeigt
einen anderen Flugzeugflügel 112 entsprechend
der vorliegenden Erfindung. Der Flügel 112 ist in vielem
dem Flügel 12 ähnlich, wodurch ähnliche
Bezugszeichen (mit einer „1" als Präfix oder
einer hinzuaddierten „100") zur Bezeichnung
gleicher Teile benutzt werden. Die Zoneneinteilung des Flügels 112 ist
jedoch unterschiedlich zur Zoneneinteilung des Flügels 12.
Speziell umfasst der Flügel 112 eine
Anti-Vereisungszone 150a, drei obere Enteisungszonen 150b, 150c und 150d,
drei untere Enteisungszonen 150e, 150f und 150g und
eine untere Anti-Vereisungszone 150h.
Die Anti-Vereisungszone 150a ist ein über die Spannweite abgeteilter
Streifen, aufgelegt nahe dem Scheitel der Tragfläche, welcher diesen Abschnitt
kontinuierlich über
Gefriertemperatur hält.
So kann die Enteisungs-/Anti-Vereisungsvorrichtung 34 an
einem Flugzeug genutzt werden, an dem ein die Spannweite unterteilender
Streifen notwendig (z.B. sein Pfeilwinkel ist kleiner als 30°) oder aus
anderem Grund wünschenswert ist.
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Die
Enteisungszonen 150b, 150c und 150d sind
drei gleich breite Zonen, die sich folgerichtig von dem oberen Umfang
des über
die Spannweite abgeteilten Streifens 150a zur hinteren
Kante der Strömungskantenstruktur 20 erstrecken.
Wenn das Flugzeug mit hohem Anstellwinkel fliegt (z.B. größer als 5°), können die
Zonen 150b und 150c gemeinsam aktiviert werden,
um effektiv Eis abzuwerfen, und die hinterste Zone 150d kann
als Fangzone für
wieder gefrierenden Rückfluss
genutzt werden, wie die Zone 50b beim Flügel 12.
Bei einem niedrigen Anstellwinkel (z.B. 5° oder weniger) jedoch kann der
vordere Teil der Zone 150d mit etwas Eis beaufschlagt sein, welches
verhindert, dass Eis von den Zonen 150b und 150c abgeworfen
wird. Um den Energiebedarf zu vermeiden, der nötig ist, wenn alle drei oberen Enteisungszonen
zusammen aktiviert werden, kann ein überlappender Zyklus eingesetzt
werden. Zum Beispiel könnten
bei +4°F
die Zonen 150b und 150c in einem gewissen Intervall
eingeschaltet werden, und dann sofort auf dieses Intervall folgend
könnten
die Zonen 150c und 150d eingeschaltet werden,
um effektiv und effizient Eis von der oberen Fläche des Flügels 112 abzuwerfen.
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Die
unteren Enteisungszonen 150e, 150f und 150g und
die untere Anti-Vereisungszone 150h können im
Wesentlichen in der gleichen Weise betrieben werden, wie die entsprechenden
Zonen (oder der untere Teil der Zone 50a) beim Flügel 12.
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Es
ist erkennbar, dass die vorliegende Erfindung einen Flugzeugflügel vorstellt,
der speziell dafür geeignet
ist, Eis-Aufbau über
einem vorderen Teil einer beweglichen Klappe ebenso wie an anderen
für Eis-Aufbau
anfälligen
Bereichen zu verhindern.