DE2713080A1

DE2713080A1 - Enteisungsvorrichtung und -verfahren

Info

Publication number: DE2713080A1
Application number: DE19772713080
Authority: DE
Inventors: Bertram Magenheim
Original assignee: System Development Corp
Current assignee: System Development Corp
Priority date: 1976-04-01
Filing date: 1977-03-24
Publication date: 1977-10-13
Also published as: CA1078026A; GB1517135A; FI771006A; DD129974A5; NO143266B; NL7703302A; SE7703665L; FI59963B; DK147177A; FR2346217B1; US4060212A; NO143266C; NO771145L; JPS52121299A; FR2346217A1; FI59963C

Description

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PATENTANWÄLTE · ~· ■ f

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Fi, Wl. I...J ..,..IJlJf: 2 München 80

SYSTEM DEVELOPMENT CORPORATION 25OO Colorado Avenue
Santa Monica, Kalifornien Veuänigte Staaten von Amerika

"Enteisungsvorrichtung und -verfahren"

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Enteisungssysteme für Plugzeuge und insbesondere auf Enteisungsanlagen zur Verwendung in Hubschraubern.

Die Ausbildung von Eis an Plugzeugen ist seit den ersten Tagen der Luftfahrt bekannt. Unter bestimmten klimatischen Bedingungen bildet sich Εΐε,besonders an der Vorderkante von Tragflächen in Schichten von bedeutender Dicke aus. Das Eis erhöht nicht nur das Gewicht des Plugzeugs sondern kann auch den Luftwiderstand erhöhen und damit die von der Tragfläche gelieferte Auftriebskraft verringern.

In der Vergangenheit sind verschiedene Verfahren, mit denen das Vereisen von Plugzeugen vermieden werden soll, verwendet worden. Prühe Vorrichtungen zur Enteisung waren rein mechanisch; in einigen von ihnen wurden aufblasbare Überzüge verwendet, um die Eisschicht abzusprengen. In anderen bekannten Enteisungsvorrichtungen werden aus Widerständen aufgebaute elektrische Heizelemente, die unter den Trugflächen-Oberflächen angebracht sind, verwendet.

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Dac Hauptproblem bei ihnen ist, daß sie· einen großen Teil der Flügeloberfläche erwärmen, ganz unabhängig davon, ob dieser mit Eis bedeckt ist oder nicht. Da die Oberfläche normalerweise aus Metall besteht und damit einen guten Wärmeleiter darstellt, haben die Enteisungsvorrichtungen mit Widerstandsheizung einen sehr geringen Wirkungsgrad, verbrauchen viel elektrische Energie, und sind schwer und kostspielig. Bei Abnutzung oder Beschädigung lassen sich die Heizelemente außerdem nicht in einfacher V/eise ersetzen.

Bei Hubschraubern treten Vereisungsprobleme ebenso wie bei Plugzeugen mit unbeweglichen Tragflächen auf. Tatsächlich werden Hubschrauber eher noch unter Bedingungen geflogen, die zur Vereisung führen können, als Plugzeuge mit feststehenden Tragflächen. Außerdem ist es schwieriger, die zur Enteisung notwendige Leistung einer rotierenden Oberfläche zuzuführen statt einer in Bezug auf den Flugzeugrumpf ortsfesten Plugzeug-Oberfläche. Wegen des oben erwähnten geringen Wirkungsgrads, des hohen Leistungsbedarfs, des hohen Gewichts und der Unauverlässigkeit von Enteisungssystemen mit elektrischen Widerständen war bisher kein zufriedenstellendes Enteisungssystem zur Verwendung in Hubschraubern verfügbar.

Es besteht damit ein Bedarf an einem Enteisungsverfahren, bei dem die Nachteile bekannter derartiger Vorrichtungen nicht auftreten oder nur in sehr geringem Maße zur Geltung kommen und das sich außerdem besonders in Hubschraubern verwenden läßt. Die vorliegende Erfindung erfüllt diese

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Anforderungen.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Enteisungsvorrichtung für Plugzeuge und ein Verfahren zu ihrer Verwendung, wobei elektromagnetische Mikrowellenenergie in eine Oberflächenschicht aus Eis übertragen und in ihr als Wärme verbraucht wird, sodaß die Eisschicht geschmolzen wird oder daß mindestens ihre Temperatur in sehr wirksamer V/eise erhöht wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt Einrichtungen zur Erzeugung elektromagnetischer Mikrowellenenergie, zur Verteilung und Übertragung der Mikrowellenenergie an die Plugzeug-Oberfläche, an der sich Eis ausbilden kanri, und Ankopplungseinrichtungen, mit denen die Mikrowellenenergie in die Oberflächenschicht aus Eis so eingestrahlt wird, daß die Mikrowellenenergie sich durch die als Oberflächen-Wellenleiter wirkende Eisschicht fortpflanzt. Die Mikrowellenenergie wird hierbei als Wärme verbraucht und das Eis wird geschmolzen oder zumindest soweit erhitzt, daß seine Haftung an der Oberfläche des Plugzeugs unterbrochen wird.

Ein weiteres Kennzeichen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine am zu enteisenden Gebiet angebrachte dielektrische Oberflächenschicht, mit der die Mikrowellenenergie an die Eisschicht angekoppelt wird. Die Dicke der dielektrischen Oberflächenschicht wird so gewählt, daß im eisfreien Zustand eine leicht angekoppelte Oberflächenwelle sich mit geringen Verlusten über die Schicht ausbreiten kann. Bei

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der Anriarainlung von Eis auf der dielektrischen Schicht entsteht ein zusammengesetzter Wellenleiter von zunehmender Dicke, und die Oberflächenwelle wird stärker angekoppelt und erfährt stärkere Verluste, besonders in dem zu starken Verlusten führenden Eis.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird elektromagnetische Mikrowellenenergie erzeugt, an die zu enteisende Oberfläche übertragen, an die auf der zu enteisenden Oberfläche angebrachte dielektrische Schicht angekoppelt, und dadurch das Eis mit Hilfe der Wärme geschmolzen, die bei der Übertragung der Mikrowellenenergie durch die Eisschicht auftritt.

Beim Enteisungsverfahren für Hubschrauber enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung Verteilereinrichtungen, mit denen die Mikrowellenenergie vom Rumpf des Hubschraubers an die beiden rotierenden Tragflügel übertragen wird. Die Übertragungsvorrichtungen umfassen eine drehbare Verbindung, eine um die gleiche Achse wie die Rotorblätter rotierende Zuführung, einen Leistungsverteiler, der die Leistung von der Zuführung erhält und sie in etwa gleiche Teilen aufspaltet, und ein biegsames Übertragungsteil, mit dem der Leistungsverteiler an die Rotorblätter angeschlossen ist.

Es ergibt sich damit, daß die vorliegende Erfindung eine becfeutende Verbesserung bei der Enteisung von Plugzeugen schafft. Die erfindungsgemäße Enteisungsvorrichtung hat insbesondere einen geringen Leistungsbedarf, geringes Gewicht, und geringere Herstellungskosten als bisher bekannte Entei-

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sungsvorrichtungen. Die erfindungsgemäße Enteisungsvorrichtung ist außerdem zuverlässiger und leichter zu warten als bekannte Enteisungsvorrichtungen. Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.

Figur 1 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Enteisungssystems bei seiner Verwendung an einem Hubschrauber.

Figur 2 zeigt schematisch die Übertragung der Mikrowellenenergie durch eine dielektrische Schicht und eine an der Flugzeug-Oberfläche befindliche Eisschicht.

Figur 3 ist ein teilv/eiser Querschnitt durch ein Rotorblatt eines Hubschraubers und zeigt den Oberflächen-Wellenleiter an der Rotorblatt-Oberfläche.

Figur 4 ist eine Abwicklung des in Figur 3 dargestellten Oberflächen-Wellenleiters.

Figur 5 ist ein teilweiser Aufriß des Oberflächen-Wellenleiters und zeigt die typische Ausbildung von Eis auf ihm.

Figur 6 ist ein teilv/eiser Querschnitt eines Rotorblatts und zeigt einen Oberflächen-Wellenleiter in der Form von Segmenten.

Figuren 7a und 7b zeigen andere Bauweisen bei der Verbindung benachbarter Segmente des Oberflächen-Wellenleiters.

Figur 8 ist eine Abwicklung einer anderen Form des Oberflächen-Wellenleiters.

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Figur 9 ist ein Aufriß und teilweiser Querschnitt eines Kopplungsteils, mit dem Mikrowellenenergie in den Oberflächen-Wellenleiter übertragen wird.

Figur 10 ist eine Aufsicht und ein teilweiser Querschnitt und ist dem in Figur 9 dargestellten Aufriß zugeordnet.

Figur 11 ist ein Aufriß eines anderen Kopplers, mit den Mikrowellenenergie in den Oberflächen-Wellenleiter übertragen wird.

Figur 12 ist schließlich ein teilweiser Querschnitt der in Figur 11 dargestellten Anordnung.

Wie in den Zeichnungen zur Erläuterung dargestellt, besieht sich die vorliegende Erfindung hauptsächlich auf ein neuartiges Verfahren zur Entfernung von Eisschichten, die sich auf den Außenflächen von Flugzeugen, besonders auf Tragflächen, ausbilden. Die im folgenden im einzelnen unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel beschriebene Erfindung ist insbesondere auf die Entfernung von Eis von den Rotorblättern von Hubschraubern abgestellt. Bis jetzt war kein ganz zufriedenstellendes Verfahren zur Enteisung der Rotorblätter von Hubschraubern verfügbar.

Erfindungsgemäß wird elektromagnetische Mikrowellenenergxe in die Eisschicht 20 (Figur 2) so übertragen, daß der Einfallswinkel der übertragenen Energie an der Luft-Eis-Grenzfläche größer als der kritische Winkel ist, oberhalb dessen Totalreflexion im Innern auftritt. Die Mikrowellenenergie wird hauptsächlich in der Eisschicht 20 in Wärme umgesetzt und

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!schmilzt hierbei das Eis soweit, daß die Zentrifugalkräfte die Haftung des Eises an den Rotorblättern bei deren Betrieb unterbrechen.

Da eine sehr dünne Eisschicht keine Mikrowellenenergie übertragen könnte, ist eine dielektrische Schicht 22 fest an der zu enteisenden Oberfläche 24 angebracht. Pur Schicht 22 wird ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante gewählt, die etwa gleich der der Eisschicht ist. Wie in Figur 2 dargestellt, erfährt die Mikrowellenenergie innere Totalreflexion an der Luft-Eis-Grenzfläche und an der Grenzfläche zwischen der dielektrischen Schicht 22 ur.id der .Oberfläche 24 des Rotorblatts. Die Mirkowellenenergie wird an der Grenzfläche zwischen der Eisschicht 20 und der dielektrischen Schicht 22 nur leicht abgebeugt. Die dielektrische Schicht 22 kann aus einem Material bestehen, das für alle praktischen Anwendungen so gut wie verlustfrei ist. Die Eisschicht 20 enthält ihrerseits zahlreiche Verunreinigungen, so einen großen Anteil von nicht gefrorenem Wasser, und führt damit zu einer schnellen Dämpfung der Mikrowellenenergie, die in der Eisschicht in der Form von Wärme zerstreut und verbraucht wird. Dieses Verfahren hat den gewünschten Effekt, d.h. die Mikrowellenenergie wird als Wärme hauptsächlich in der Eisschicht selbst verbraucht und nur sehr wenig oder fast überhaupt keine Wärme wird in der dielektrischen Schicht 22 oder der Oberfläche 24 des Rotorblatts vergeudet. Zum Enteisen der Rotorblätter von

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Hubschraubern muß die Eisschicht 20 nicht über den Schmelzpunkt hinaus erwärmt werden, sondern nur über eine Temperatur erhitzt werden, bei der die durch Haftung bewirkte Bindung der Eisschicht 20 an der dielektrischen Schicht durch die Zentrifugalkräfte unterbrochen wird, die beim Betrieb der Rotorblätter auf die Eisschicht wirken.

Wellenleiter in der Form geschlossener Rohre mit zylindrischem oder rechteckigem Querschnitt sind an sich bekannt. V/eniger bekannt ist das Prinzip einer Struktur mit einer "offenen Grenzfläche" zur Weiterleitung von elektromagnetischen Wellen längs Oberflächen. Eine derartige Struktur kann Wellen aufrechterhalten, die an die Oberfläche des Wellenleiters gebunden sind. Elektrische und magnetische Felder existieren außerhalb des Oberflächen-Wellenleiters, doch nehmen sie in der Richtung senkrecht zur Oberfläche exponentiell ab.

Die Fortpflanzung elektromagnetischer Wellen in einem Oberflächen-Wellenleiter läßt sich durch die Lösungen der Maxwellschen Gleichungen beschreiben, doch sind die entsprechenden, ins einzelne gehenden theoretischen Überlegungen nicht zum Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig. Die Theorie der Oberflächen-Wellenleiter ist in mehreren Standardwerken dargelegt worden, so in R. Colin, "Field Theory of Guided Waves", McGraw Hill Verlag, New York, 1960, und in Ramo, Whinnery und Van Duzer, "Fields and Waves in Communication Electronics", John Wiley Sons Verlag, New York,

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1965. Bei den Schwingungsformen, die zur Enteisung in Hubschraubern verwendet werden können, handelt es sich um magnetische und elektrische Transversalwellen der I¹M₀, TM-j, TE und TE₁ Schwingungsformen.

Wie aus Figur 1 ersichtlich, umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Enteisen der Rotorblätter von Hubschraubern eine Stromversorgung und Zuordnungseinrichtung 30, mit der Strom und Steuersignale an eine in den nicht dargestellten Hubschrauberrumpf eingebaute Mikrov/ellenrölire 32 geliefert werden. Zur Vorrichtung gehört ferner das Schaltbrett 34, das an die Stromversorgung 30, an einen Eis-Detektor 36 und ein Meßgerät 38 der Lufttemperatur angeschlossen ist. Die Vorrichtung kann von Hand vom Schaltbrett 34 des Piloten aus betätigt v/erden, wobei dieser den Eis-Detektor 36 oder das Meßgerät 38 der Lufttemperatur beobachtet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch für automatischen Betrieb ausgeführt werden, der einsetzt, wenn der Eis-Detektor 36 Eis nachweist; hierbei v/erden Vorkehrungen getroffen, daß wahlweise der automatische Betrieb unwirksam gemacht und durch manuellen Betrieb ersetzt werden kann.

Bei Mikrowellenröhre 32 handelt es sich um einen bekannten Oszillator, beispielsweise ein Magnetron oder ein Klystron; die Stromversorgung 30 ist eine an sich für derartige Röhren bekannte Einheit. Die Betriebsfrequenz der Röhre 32 wird entsprechend den jeweiligen Anforderungen und den staatlichen Vorschriften für Mikrowellensender gewählt. Die

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Frequenzen liegen typischerweise im Bereich von 2000 bis 22 000 Megahertz. Der Betrieb bei höheren Frequenzen kann andere Verteiler für die Mikrowellen notwendig machen, wie weiter unten noch beschrieben. Pur die Wahl der Betriebsfrequenz ist ferner entscheidend, daß die Abstrahlung von Mikrowellenenergie vom Hubschrauber ausgeschaltet oder auf sehr geringen V/erten gehalten wird. Höhere Frequenzen werden in stärkerem Maß in zur Vereisung führenden atmosphärischen Bedingungen gedämpft und können deshalb für gewisse militärische Flugzeugtypen vorzuziehen sein.

Die Ausgangssignale der Mikrowellenröh.re 32 v/erden über eine Drehverbindung 40 (Figur 1) übertragen, die clie Mikrowellenenergie der drehbaren Zuführung 42 zuführt. Zuführung 42 ist in der Achse der Rotorblätter angebracht und rotiert mit ihnen. Die Zuführung 42 überträgt die Mikrowellenenergie vom Hubschrauberrumpf an die Nabe der Rotorblätter, wo dann ein Leistungsverteiler 44 die Energie in zwei praktisch gleiche Komponenten aufteilt, die an die beiden gegenüberliegenden Rotorblätter verteilt werden. Die Drehverbindung 40 und Zuführung 42 ähneln bekannten Teilen, die in Radar-Sendern verwendet werden. Leistungsverteiler 44 besteht aus bekannten Mikrowellenverteiler-Elementen, die die Mikrowellenenergie aufteilen und an die beiden Rotorblätter verteilen. Bei verhältnismäßig geringen Mikrowellen-Frequenzen von bis zu 5 oder 6 Megahertz kann ein Teiler und Verteiler für koachsiale Leitungen verwendet werden, während bei

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höheren Frequenzen, beispielsweise bei 22 000 Megahertz, ein Teiler für Wellenleiter benötigt wird.

Die Rotorblätter eines Hubschraubers sind einerseits drehbar, um Auftriebskräfte und eine Vorwärtsbewegung zu erzeugen; außerdem sind die Rotorblätter um v/eitere Achsen beweglich, um verschiedene Steuerfunktionen zu erhalten. Die Mikrowellenenergie muß deshalb durch Einrichtungen verteilt werden, die diese zusätzlichen Bewegungen der Rotorblätter zulassen. Bei verhältnismäßig niedrigen Mikrowellen-Frequenzen läßt sich die Verteilung von der Nabe der Rotoranordnung an die Rotorblätter selbst mit Koachsialkabeln durchführen, die von einem bekannten koachsialen T-Verteiler ausgehen. Bei höheren Mikrowellenfrequenzen kann diese koachsiale Verteilung nicht mehr anwendbar sein, und es müssen dann drehbare Wellenleiterverbindungen eingesetzt werden, um die Mikrowellenenergie an die Rotorblätter zu übertragen.

Wie ferner aus Figur 1 ersichtlich, umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung zwei Koppler 46, die vom Leistungsver-"teiler 44 Energie empfangen und die Mikrowellenenergie an die beiden Überzüge 22 abgeben; diese Überzüge 22 sind aus dem unter Bezugnahme auf Figur 2 beschriebenen dielektrischen Material hergestellt und an den beiden Rotorblättern angebracht.

Wie aus der in Figur 3 dargestellten Querschnittsansicht eines Rotorblatts mit typischen Abmessungen ersichtlich,

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bildet jeder Überzug 22 eine oberflächliche Schicht auf einem beträchtlichen Teil des Rotorblatts 24 in der Nähe seiner Vorderkante. Der Überzug 22 deckt etwa 10 Prozent der Sehnenbreite des Rotorblatts an der Oberfläche und etwa 25 Prozent der Sehnenbreite des Rotorblatts an der Unterseite ab. Natürlich sind diese Maßverhältnisse nicht kritisch, sind jedoch auf die typische Eisausbildung an einem Rotorblatt abgestellt (siehe Figur 5). Die Eisschicht 20 bildet sich ferner quer über die Breite des Rotorblatts an seiner Unterseite aus und ist dort stärker als an der Oberseite. Die Oberkante und die Unterkante des Überzugs 22 sind abgeschrägt, um einen glatten Übergang zur Oberfläche 24 des Rotorblatts zu ergeben.

V/ie aus der in Figur 4 dargestellten Abwicklung des Überzugs 22 ersichtlich, besteht der Überzug jeweils aus einem Streifen mit einer verhältnismäßig geringen Breite an der Vorderkante des Rotorblatts am ansatzseitigen Ende desselben; der Überzug vergrößert sich dann allmählich auf seine volle Breite im Abschnitt 50. Das für den Überzug 22 verwendete Material muß nicht nur in Bezug auf seine dielektrischen Eigenschaften ausgewählt werden, d.h., es muß nicht nur eine Dielektrizitätskonstante haben, die etwa der des Eises gleicht, sondern es muß auch fest genug sein, um Regen und Erosion durch Sand und Staub standhalten zu können, wie sie an Rotorblättern auftreten. Geeignete Materialien sind Aluminiumoxyd, Polyäthylen mit sehr hohem Molekulargewicht, z.B.

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das unter der Handelsmarke LENIIITE verkaufte Polyäthylen, Silikon-Laminate mit hohem Quarzfaoergehalt, gesinterter Quarz und Epoxy-Glas- und Silikon-Glass-Laminate. Zusätzlich kann eine etwa 0,31 mm dicke Erosionsbeschichtung aus Polyurethan auf einigen dieser Materialien angebracht werden. Polyurethan allein für sich kann wegen seiner dielektrischen Eigenschaften nicht als Beschichtungsmaterial verwendet werden. Da die der Spitze des Rotorblatts 22 näher gelegenen Abschnitte wegen der höheren Geschwindigkeit und des größeren Auftreffwinkels der zur Erosion führenden Teilchen stärker abgenutzt "werden, können diese Außenabschnitte aus einem Material wie Aluminiumoxyd hergestellt werden, v/ährend die anderen Abschnitte des Überzugs aus einem anderen Material, beispielsweise Polyäthylen, hergestellt werden.

Zur Zeit werden normalerweise Erosionsabdeckungen aus Nickel an den Rotorblättern von Hubschraubern verwendet. Die Verwendung von Beschichtungen aus Aluminiumoxyd oder Polyäthylen für Ent ei sung s zv/ecke bringt als weiteren Vorteil mit sich, daß im Vergleich zu bekannten Erosionsbeschichtungen aus Nickel eine wesentliche Gewichtsersparnis erzielt wird.

Wie aus Figuren 6, 7a und 7b ersichtlich, kann der Überzug 22 aus mehreren stranggepreßten Streifen des Materials hergestellt werden; die Streifen werden miteinander durch geeignete Strukturelemente verbunden, von denen zwei mögliche Formen in Figuren 7a und 7b dargestellt sind. Die Funktion

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der Streifen ist es außerdem, die magnetischen Transversalwellen des TM -Schwingungstyps in dem als Oberflächen-Wellenleiter wirkenden Überzug 22 zu unterdrücken und zur Entstehung der Polarisation und der elektrischen Transversalwellen des TE₁-Schwingungstyps beizutragen. Die Streifenanordnung dient außerdem zur Befestigung des Überzüge 22 an der Oberfläche 24 des Rotorblatts. Figur 8 stellt die Abwicklung des gleichen Überzugs 22 dar, der für den Betrieb im TE₁-Schwingungstyp geeignet ist. Statt sich gleichförmig über die ganze Breite zu verjüngen, findet die Verjüngung von der vollen Breite aus schrittweise statt, wobei die Abstufungen den getrennten Auflageteilen der Figur 6 entsprechen.

Figuren 9 und 10 zeigen eine Ausführungsform eines Kopplers 46, mit dem die Mikrowellenenergie an den Überzug 22 bzw. den Wellenleiter angekoppelt wird. Koppler 46 besteht aus einem hohlen, rechteckigen Wellenleiter 60 mit einem Flansch 62 an einem Ende, mit dem der Wellenleiter an den Leistungsverteiler 44 (Figur 1) in bekannter Weise angeschlossen wird. Wellenleiter 60 ist am anderen Ende verschlossen, doch geht ein kreisrunder Stift von einer Seitenwand des Wellenleiters aus und durch eine Ankopplungsöffnung in der gegenüberliegenden Seitenwand; der Stift ist teilweise vom Material des Überzugs 22 umgeben. Der in Figuren 9 und 10 dargestellte Koppler eignet sich zur Ankopplung von Mikrowellenenergie der TE-j-Schwingungsform an den Oberflächen-

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V/ellenleiter 22.

Figuren 11 und 12 zeigen eine andere Ausführung.forra des Kopplers 46, mit dem in der TM -Schwingungcform auftretende Energie an den Oberflächen-Wellenleiter in Form des Überzugs 22 angekoppelt wird. Der in Figuren 11 und 12 dargestellte Koppler besteht aus einem koachsialen Wellenleiter, von dem ein Abschnitt 70 dargestellt ist; dieser Wellenleiter hat einen Mittelleiterstift 72, der durch einen Teil der metallischen Oberfläche 24' und durch das darauf aufgebrachte dielektrische Material 22' verläuft und über die äußere Oberfläche den dielektrischen Materials aufragt. Ein Abschnitt 74 der metallischen Oberfläche 24' ist unter einem rechten Winkel abgebogen, sodaß sich an der Ansatzseite des Iiotorblatts eine reflektierende Platte für den Stift 72 ergibt.

Aus den obigen Ausführungen folgt, dai3 die vorliegende Erfindung eine bedeutende Verbesserung auf dem Gebiet der Systeme zur Enteisung von Flugzeugen schafft. Insbesondere schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und Vorrichtungen zum Enteisen von Tragflächen, beispielsweise auch von Rotorblättern an Hubschraubern, wobei Mikrowellenenergie zum Schmelzen des Eises oder zur Erhöhung seiner Temperatur auf Werte benutzt wird, die ausreichen, die Haftbindung mit der Oberfläche des Rotorblatts zu unterbrechen. Ein Überzug aus einem dielektrischen Material auf der zu enteisenden Oberfläche ermöglicht et·», sogar sehr dünne Eisschichten

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zu entfernen. Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen, die sich insbesondere zum Enteisen von Hubschrauber-Rotorblättern eignen, beschrieben, doch kann sie auch an Plugzeugen mit festen Tragflächen zum Einsatz kommen. Im Rahmen der Erfindung, deren Umfang
ausschließlich durch die folgenden Patentansprüche definiert ist, sind verschiedene Abänderungen an den beschriebenen
Ausführungsbeispielen möglich.

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Leerseite

Claims

2713030 PATENTA N SP KU Ό Η Β

1. Enteisungsvorrichtung für Flugzeuge, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Erzeugung von elektromagnetischem Mikrowellenenergie; Verteilereinrichtungen zur Übertragung der Mikrowellenenergie an eine zu enteisende Oberfläche; und Kopplungseinrichtungen, mit denen die Mikrov/ellenenergie von den Verteilereinrichtungen an eine oberflächliche Eisschicht angekoppelt werden kann und die so bemessen sind, daß die Mikrowellenenergie durch die Eisschicht in der Art eines Oberflächen-Wellenleiters übertragen wird, wobei die Energie·dann als Wärme hauptsächlich in der Eisschicht verbraucht wird, wodurch die Temperatur der Eisschicht genügend erhöht v/ird, um die Entfernung der Eisschicht vora Plugzeug zu bewirken.

2. Enteisungsvorrichtung für Plugzeuge nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch einen auf der zu enteisenden Oberfläche angebrachten Oberflächen-Wellenleiter aus einem Material, dessen Dielektrizitätskonstante der des Eises ähnelt, wodurch sogar äußerst dünne Eisschichten entfernt werden können durch die Übertragung von Mikrowellenenergie in den Oberflächen-Wellenleiter und die Eisschicht, die zusammen als zusammengesetzter Wellenleiter wirken.

3. Enteisungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch Steuereinrichtungen zur Auslösung der Einrichtungen zur Erzeugung von elektromagnetischer Mikrowellen-

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energie beim Nachweis von Eis auf der Oberfläche des Flugzeuge.

4. Enteisungsvorrichtung für Plugzeuge nach Anspruch 1, zur Entfernung von Eis von mehreren Rotorblätter-Oberflächen, ferner gekennzeichnet durch eine mit den Rotorblättern des Hubschraubers rotierende Zuführung (42) zur Übertragung der Mikrowellenenergie längs der Drehachse der Rotorblätter; eine Drehverbindung (40) zur Übertragung der Mikrowellenenergie in die drehbare Zuführung (42) ; und einen an die Zuführung (42) angekoppelten Leistungsverteiler (44) zur Aufteilung der Mikrowellenenergie in mehrere im wesentlichen gleiche Teile, wobei die Verteilereinrichtungen die gleichen Energieanteile an die Rotorblätter übertragen und die Kopplungseinrichtungen die Mikrowellenenergie durch das auf den Rotorblättern vorliegende Eis schicken.

5. Enteisungsvorrichtung für Flugzeuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oberflächen-Wellenleiter aus einem dielektrischen Material auf der Oberfläche jedes zu enteisenden Rotorblatts angebracht ist, daß die Kopplungseinrichtungen so angeordnet sind, daß sie die Mikrowellenenergie in den Oberflächen-Wellenleiter allein übertragen, wenn kein Eis vorhanden ist, und daß der Oberflächen-Wellenleiter eine Dielektrizitätskonstante hat, die der des Eises gleicht, und verhältnismäßig geringe dielektrische Verluste aufv/eist, sodaß die Mikrowellenenergie hauptsächlich in der Eisschicht verbraucht wird.

7 Π '"! R Λ 1 / Π 7 2 5

6. Enteisungsvorrichtung für Flugzeuge naoli Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eich der Oberfluchenwellenleiter über einen beträchtlichen Teil der Vorderkante jedes Rotorblatts erstreckt und gleichzeitig als Erosionsschutz und als Oberflächen-Wellenleiter für die Enteisung wirkt.

7. Verfahren zum Enteisen der Außenflächen von Flugzeugen, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: Erzeugung von elektromagnetischer Mikrowellenenergie; Übertragung der Mikrowellenenergie in die Nähe einer zu enteisenden Oberfläche; und Ankopplung der Mikrowellenenergie an eine Oberflächenschicht aus Eis, in der sich die Mikrowellenenergie wie in einem Wellenleiter fortpflanzt, wobei das Eis erhitzt und entfernt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ankopplung die Mikrowellenenergie an einen auf der zu enteisenden Oberfläche fest angebrachten Oberflächen-Wellenleiter angekoppelt wird, sodaß sich die Mikrowellenenergie selbst in sehr dünne Eisschichten fortpflanzen kann.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellenenergie beim Nachweis einer Eisschicht eingeschaltet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7 zur Enteisung der Rotorblätter von Hubschraubern, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übertragungsschritt die Mikrowellenenergie über eine mit den Rotorblättern rotierende Zuführung übertragen wird, daß die Mikrowellenenergie in mehrere etwa gleiche Teile aufgeteilt

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wird, und daß die gleichen Teile an die Umgebung der jeweils zugeordneten Rotorblätter verteilt v/erden.

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