ES2231472T3 - Sistema compacto con tecnologia de ondas milimetricas para deshelar y/0 prevenir la formacion de hielo en la superficie exterior de estructuras para espacios huecos o monocasco expuestas a los agentes meteorologicos. - Google Patents

Abstract

Estructuras para espacios huecos o estructuras monocasco estables dimensionalmente con un sistema compacto, incorporado, con tecnología de ondas milimétricas para deshelar y/o prevenir la formación de hielo en la superficie exterior, expuesta a los agentes meteorológicos, donde las paredes de las estructuras de los espacios huecos son de materiales compuestos, endurecidos, termoplásticos o duroplásticos con propiedades dieléctricas, dado el caso en combinación con otros materiales como espumas, cuyas formaciones fibrosas son de fibras de carbono, fibras de vidrio, fibras de polímero, fibras de poliamida, fibras de polietileno o fibras de aramida, y estan revestidas (las paredes) por sus superficies exteriores, expuestas a los agentes atmosféricos, con una película metálica como protección contra los rayos; y donde el sistema de tecnología de ondas milimétricas se compone de, al menos, una fuente de ondas milimétricas, que irradia en la región de frecuencias = 20 GHz y cuya potencia se puedecontrolar accionada por impulsos o continuamente, caracterizadas por que, al menos, el frente amenazado de formación de hielo de la correspondiente estructura tiene una conformación laminar, que se compone de una pieza moldeada, como estructura portante, de material compuesto dieléctrico de una resistencia al cizallamiento, a la presión y a la flexión adaptadas a la solicitación, y la película exterior metálica, que esta directamente expuesta al aire incidente, esta unida de forma eléctricamente conductora junto con otras estructuras constructivas colindantes o inmediatamente adyacentes de superficie metálica, de modo que se forme un espacio hueco/cámara metálica cerrado; por que se ha instalado en el espacio hueco o en las cámaras de cada uno de dichos cuerpos moldeados, al menos, un sistema de ondas milimétricas accionable individualmente, que se compone de, al menos, una fuente de ondas milimétricas con fuente de alimentación y mecanismo de desacoplamiento, compuesto de guiaondas y estructura de desacoplamiento; por que la estructura de desacoplamiento esta emplazada a lo largo del interior del cuerpo moldeado hacia el frente exterior, atacado por la corriente de aire, de modo que la onda milimétrica desacoplada choque interiormente a lo largo de ella con un frente de onda o casi con un frente de onda de la superficie libre interior del material compuesto, penetre en el y caliente la región frontal, que se encuentra allí, del volumen de material compuesto por la acción de las ondas milimétricas por calentamiento volumétrico, de tal modo que, por un lado, el material compuesto quede en cada punto, por la acción de la onda milimétrica, muy por debajo de la temperatura de exfoliación de aproximadamente 130°C del material compuesto y, por otro, pueda existir sin peligro, en la superficie del corte de cuerpo moldeado y película metálica, una densidad de potencia superficial prefijada de hasta mas de 60 kW/m2 con hielo transparente adherente, que mantenga la película metálica auna temperatura prefijable, correspondiente a los requerimientos atmosféricos, de +10°C a +70°C, y que mantenga también una velocidad de deshielo, con la que no se de con seguridad, en el frente atacado por la corriente de aire y con el sistema de ondas milimétricas conectado, formación de hielo alguna o que el hielo depositado en el frente, atacado por la corriente de aire en la superficie de contacto, se deshiele o comience a deshelarse al conectar el sistema de ondas milimétricas.

Description

Sistema compacto con tecnología de ondas milimétricas para deshelar y/o prevenir la formación de hielo en la superficie exterior de estructuras para espacios huecos o monocasco expuestas a los agentes meteorológicos.

El invento se refiere a un sistema de ondas milimétricas para deshelar frentes amenazados de formación de hielo en estructuras que forman espacios huecos y que están expuestas a los agentes atmosféricos por ataque de corrientes de aire.

El depósito de hielo en dichas estructuras perjudica el comportamiento de la circulación del aire sensiblemente, lo que puede conducir, en la navegación aérea, a un comportamiento defectuoso problemático desde el punto de vista aerodinámico.

Los esfuerzos por mantener libres de hielo los frentes amenazados por formación de hielo de dichas estructuras son múltiples. Van desde rociar o regar las superficies expuestas de dichos frentes con un líquido inhibidor de la formación de hielo, pasando por insuflar aire caliente en las superficies interiores, hasta calentar por resistencia óhmica dichas zonas, sistemas eléctricos de deshielo. El deshielo por líquidos está limitado por su depósito de líquido y está considerada además como poco fiable.

Se han de evitar las condiciones para la formación de hielo. Esto sucede solo transitoriamente en el deshielo por medio de líquidos, en especial, al utilizar líquido de deshielo en tierra antes del despegue. La película que se adhiere se arranca ya durante la fase de despegue y sólo permite temporalmente una corta ventana de seguridad en el paso del avión a través de las formaciones de nubes amenazadas de formación de hielo. Por ejemplo, la lluvia lava ya en tierra, más tarde o más temprano, un agente semejante según su fuerza.

En la navegación aérea, es técnica corriente insuflar durante el vuelo aire caliente tomado de los motopropulsores, aire de toma en terminología profesional, desde el interior de la estructura a las regiones de los planos sustentadores o bien del alerón delantero (en inglés: slat) importante aerodinámicamente, o bien de los frentes expuestos y de las puntas de ala. La transición de la temperatura en el alerón delantero está dada por las relaciones termodinámicas de la corriente de aire y las condiciones meteorológicas en función de la altura de vuelo, la temperatura exterior, la velocidad del avión, el tamaño de las gotas, la expansión lateral de las nubes, el contenido de agua, etc. Teniendo en cuenta esos parámetros, se estima la eficacia de un sistema de deshielo por aire caliente en un 30 a un 40%. Esta técnica se caracteriza por una elevada toma de energía y elevadas pérdidas en las tuberías del trayecto a la zona amenazada. En la técnica aeronáutica, en especial, en la moderna tecnología de motopropulsores, se producen limitaciones en la toma de aire de calentamiento suficientemente caliente de los turborreactores de doble flujo, de modo que ya no se puede tomar más aire caliente a voluntad.

Otra técnica consiste en la colocación de mallas o esteras de calentamiento metálicas en la pared o en la pared interior de dichas estructuras, con las que se calientan o se mantienen calientes según demanda dichas superficies por corriente eléctrica, o sea, por calentamiento óhmico. Ello requiere, a causa del elevado empleo de conducciones, la instalación de líneas eléctricas de alimentación de gran sección desde el generador de a bordo hasta las regletas de conexiones de las mallas. Un calentamiento homogéneo, es decir, la prevención de sobrecalentamientos locales, en especial, en la proximidad de las regletas de conexión, es siempre un problema en el caso de una circulación de aire superficial, a la que se ha de dedicar una atención muy cuidadosa, independientemente de la mala propagación del calor según la experiencia a la superficie del problema.

En el documento DE 197 45 621 C1, se describe un procedimiento de deshielo, en el que las superficies a deshelar tienen una capa delgada con propiedades hidrófobas de carbono diamantífero o hidrocarburo amorfo, que al presentarse una formación de hielo, se irradian con una fuente exterior de rayos infrarrojos o por medio de una estera de calentamiento, que descansa en la superficie, y, por consiguiente, se excitan y se calientan.

En el documento DE 197 50 198 C2, se describe una técnica de deshielo de aviones con ondas milimétricas, que se suministran desde una fuente central, muy alejada de la zona de deshielo, en el cuerpo del avión. Las zonas del avión importantes en tecnología de corrientes de aire, amenazadas de formación de hielo, están hechas de materiales compuestos, cuyas regiones dieléctricas son bien permeables para las ondas milimétricas por encima de 20 GHz. Para la conducción de las ondas milimétricas, se tienden guíaondas apropiados, comparables a las tuberías actuales de aire caliente, desde una fuente de ondas milimétricas en el cuerpo del avión hasta esas zonas del interior, donde entonces se desenclava la onda milimétrica y se mantiene libre de hielo esa zona por recalentamiento del dieléctrico o, por calentamiento de la película límite de la capa de hielo eventualmente ya existente, la libera nuevamente con rapidez.

En el documento WO 98/01340 se describe un procedimiento y un sistema para el deshielo de superficies de planos sustentadores de avión hechos de materiales compuestos. Para evitar la formación de hielo en aspas de molinos de viento de materiales compuestos, se utiliza energía de ondas micrométricas para el calentamiento del material compuesto. Esta energía se suministra desde generadores de ondas micrométricas, que están montados en el interior y se conectan en caso de peligro de formación de hielo por la presencia de condiciones climáticas para la formación de hielo. La superficie del aspa puede recubrirse, en algunas partes, de una capa reflectora de ondas micrométricas, con lo cual la microonda se propaga/expande también por reflexión en las cámaras de las aspas. Para calentar selectivamente, se pueden utilizar varios generadores de menor potencia. Los generadores son magnetrones, tal como se conocen por la técnica de cocinas de microondas domésticos, que irradian con una frecuencia de 2,45 GHz. Esto corresponde a una longitud de onda en espacio libre de 2,45 cm. Con este mecanismo, no se pueden ajustar frentes de onda, que se aproximen exacta o aproximadamente a los bordes o zonas superficiales meteorológicamente expuestas, por un lado, a causa de la gran longitud de onda y, por otro, a causa de la disposición del generador o de los generadores de microondas.

En la construcción de cuerpos ligeros se impone cada vez más la construcción de estructuras de cuerpos huecos o de estructuras monocasco por medio de productos preimpregnados, piezas compuestas reforzadas de fibra de carbono y de fibra de vidrio. Sin duda, dichos materiales compuestos, si bien muy estables o rígidos de forma y, por consiguiente, provistos de una resistencia o tenacidad mecánica muy alta, tienen una conductibilidad térmica anisótropa muy mala en comparación con el metal con el peligro de formación de acumulación térmica y sobrecalentamiento y, por tanto, con el peligro de exfoliación local al insuflar aire caliente, o bien la fuerte limitación, en lo que se refiere a seguridad de vuelo, de la posibilidad de poder colocar suficientes densidades de potencia superficial en la superficie expuesta a la corriente de aire, potencialmente amenazada por la formación de hielo.

Se le plantea al invento el problema de desarrollar un sistema de deshielo compacto y descentralizado para estructuras de cuerpos huecos o monocascos, que estén expuestos a las corrientes de aire exteriores y, por consiguiente, estén amenazadas por la formación de hielo.

El problema se resuelve por medio de un sistema de tecnología de ondas milimétricas según el preámbulo de la reivindicación 1 y sus características distintivas. Para ello, se emplaza, al menos, una fuente de ondas milimétricas regulable en su potencia suministrada por medio de una regulación de anchura de impulsos en el interior de la estructura del cuerpo hueco o monocasco, teniendo en cuenta el mecanismo de desacoplamiento embridado a la salida de las ondas milimétricas, inmediatamente o en la proximidad más cercana posible por detrás del frente exterior amenazado de formación de hielo o a mantener libre de hielo. Las estructuras de cuerpos huecos o monocasco mecánicamente estables se componen, por un lado, de material reforzado con fibras de carbono o, por otro lado, de material reforzado con fibras de vidrio o son una composición de ambos de material compuesto preimpregnado. La superficie exterior de la estructura se compone de una película metálica o bien de una lámina metálica, al menos la superficie exterior, expuesta aerodinámicamente, está recubierta de una de ellas, que entonces está unida continuamente por su borde a superficies o estructuras metálicas colindantes, de modo que este cuerpo hueco o monocasco sea estanco a las ondas milimétricas o bien a la alta frecuencia y que no posibilite irradiación electromagnética alguna al espacio exterior.

Por medio de la estructura desacoplada, irradia la onda milimétrica a lo largo del frente a calentar y calienta el volumen de material compuesto irradiado. Se establece en él, tras la puesta en marcha, de un gradiente de temperatura decreciente hacia la película exterior. La onda milimétrica irradia de forma regulable hasta una potencia tal que, por un lado, en cada punto del volumen de material compuesto irradiado se pueda mantener una distancia de seguridad según la temperatura de entre 35 y 75ºC con respecto a la temperatura de exfoliación de t_{DL} = 130ºC del material compuesto y, por otro, que exista en la superficie del corte hasta la película metálica una densidad de potencia superficial de hasta 46 kW/m^{2}, con la que el hielo adherente en su capa límite con la estructura se pueda deshelar y, por consiguiente, se desprenda o sea arrancado completamente por la corriente de aire.

La estructura de desacoplamiento del dispositivo de desacoplamiento es un guíaondas embridado en las fuentes de ondas milimétricas, que tiene, para la formación del necesario frente de ondas milimétricas, orificios de desacoplamiento adecuados de diferente tamaño y a diferente distancia para posibilitar un desacoplamiento de potencia constante a lo largo del guíaondas. La característica de radiación se ha suministrado de tal modo que, a lo largo del contorno del ala, estén en contacto frentes de fase considerablemente iguales, cuyo recubrimiento de amplitudes facilite la potencia superficial de deshielo local requerida. Así, pues, en la punta del ala pueden desearse densidades de potencia superficial con mucho de
hasta 60 kW/m^{2}, en las zonas traseras los requerimientos son más bajos hasta en un factor de 10 (reivindicación 2).

Para la protección de las fuentes de ondas milimétricas, están éstas aisladas por medio de circuladores de su pérdida de transmisión y de bloqueo (reivindicación 3).

Según la máxima potencia exigida de las ondas milimétricas, las fuentes de las ondas milimétricas son clistrones del mismo tipo o magnetrones o
"Extended Interaction Oscillators", EIO's (reivindicación 4).

La potencia de las ondas milimétricas sale pobre de atenuación en la dirección de desacoplamiento y calienta selectivamente la estructura monocasco circundante, que como resonador disipativo actúa con calidad muy baja. Por ello, el guíaondas o la guía de ondas con mecanismo de desacoplamiento es de un metal buen conductor eléctrico o si no, en caso de que se requieran ahorros de peso, de material compuesto, que está revestido de una malla metálica o está forrado con ella (reivindicaciones 5 y 6).

Un sistema de deshielo semejante de tecnología de ondas milimétricas se puede encontrar en dispositivos o superestructuras a mantener libres de hielo de un barco o un tren o un medio de transporte por carretera o similar, con una estructura de cuerpo hueco para acabar todas las condiciones meteorológicas (reivindicación 7).

Salta a la vista por razones técnicas de seguridad la importancia de un sistema de deshielo semejante en la técnica aeronáutica. Aviones y helicópteros requieren absolutamente una configuración aerodinámica adecuada, en especial, las estructuras para la sustentación y el control, como planos sustentadores, timones de ala y de fondo y el borde de la admisión del motopropulsor (reivindicaciones 8 a 11).

En aviones mayores, que presentan los llamados alerones delanteros en la zona relevante, para la sustentación, de los frentes de los planos sustentadores atacados por la corriente de aire, resulta indispensable para la continuada de vuelo un sistema de deshielo, que actúe con fiabilidad (reivindicación 12).

Otro campo de aplicación importante es la producción de energía con instalaciones de fuerza eólica, que tienen gigantescas aspas de rotor y están siempre expuestas al estado meteorológico terrestre. Para evitar la formación de hielo en las aspas del rotor, la fuente de ondas milimétricas queda en el centro de la rueda de aspas, desde ahí se extiende entonces un guíaondas, en cada caso, con estructura desacoplada a las aspas para los frentes amenazados de formación de hielo (reivindicación 13).

Los componentes constructivos para la técnica de ondas milimétricas están directamente en el lugar de la acción. Las fuentes de ondas miliométricas de un sistema se suministran a través de un único aparato alimentador para la red, de modo que un sistema de deshielo para suministro de energía sólo debe ser activado con una conducción de alimentación, a él se añade únicamente conducciones de control para el control y el gobierno. Se suprimen conducciones de guíaondas o bien de guías de ondas largos.

Con el sistema de deshielo de técnica de ondas milimétricas se consigue un aumento de la seguridad de vuelo por la elevada velocidad de los sistemas de deshielo/Anti-Icing. En la llamada operación rutinaria Anti-Icing, se requiere una demanda de potencia más baja. Además, se pueden controlar condiciones de formación de hielo existentes, que no se podrían combatir convencionalmente.

Por medio de la utilización de materiales compuestos para los alerones delanteros, se consiguen ahorros de peso sustanciales de más del 30% con respecto a la forma constructiva metálica actual. Junto a la seguridad prioritaria, se aumenta notablemente, con ellos, la economía por el ahorro de peso o bien por el ahorro de combustible. Además, se puede reducir verdaderamente en tierra el empleo de líquido de deshielo, que adolece de inseguridades y que contamina muy fuertemente el ambiente.

La tecnología de las ondas milimétricas rebaja sensiblemente las temperaturas que se producen en la estructura laminada en comparación con el deshielo convencional con soplado de aire caliente, por ello son posibles potencias superficiales mucho más altas en la película exterior para determinadas situaciones de deshielo, o bien es normal, en cada caso, una operación que no cargue térmicamente el material compuesto y la estructura. Incluso hoy, situaciones adherentes de formación de hielo transparente no superables por los sistemas existentes, se dominan sin peligro de sobrecalentamiento o exfoliación del material compuesto.

Por ejemplo, en el caso de deshielo de alerones delanteros, se suprimen las conducciones de tubo metálico soportadas por los planos sustentadores, así como los sistemas de tubería Piccolo, tal como se instalan hoy para el soplado de aire caliente. Esto implica otros ahorros de peso adicionales, notables. Además el alerón delantero se puede intercambiar fácilmente, como módulo, en el mantenimiento técnico en los aeropuertos - una ventaja en el curso del tiempo de las reparaciones.

El fallo de un alerón delantero de deshielo sólo lleva, en conjunto, a una pequeña pérdida en la capacidad de potencia, ya que los restantes sistemas de alerones delanteros autárquicos no son afectados por el fallo de un sistema y continúan trabajando independientemente - redundancia. En un sistema convencional, ha de ser extraído aire caliente a través de una conducción de alimentación de emergencia del otro plano sustentador, lo que lleva a una perturbación notable de potencia del sistema de deshielo conjunto.

Se ha resaltar aquí que la potencia eléctrica total se convierte hasta el 100% en potencia de deshielo activa y se elimina en la película metálica exterior de los alerones delanteros.

A lo largo del contorno del alerón delantero, son necesarias densidades de potencia superficial muy diferentes; la demanda más elevada queda en la propia punta del ala. Para evitar la formación de hielo
Runback, como se expresa en la jerga de los aviadores: masas de hielo que resbalan de la punta delantera hacia atrás y se congelan nuevamente, se ha de calentar también la parte trasera del alerón delantero. Según la distribución requerida, se produce un recubrimiento de campo a lo largo del contorno del alerón delantero por medio de un desacoplamiento del guíaondas, optimizado técnicamente por ondas milimétricas, con la correspondiente característica de radiación (adecuación de la potencia óptima a la geometría del alerón delantero, véase la figura 4).

El sistema conjunto, visto desde el punto de vista técnico de ondas milimétricas, está cerrado y sellado electromagnéticamente. El material compuesto/CFK está rodeado de una película metálica protectora, que presenta, en primer lugar, su importancia como protección antirrayos. No pasa hacia fuera del sistema de alerones delanteros acción de campo alguna. La estanqueidad del alerón delantero - el aire caliente necesita canales de salida - tiene aún, en especial aerodinámicamente, la ventaja de poder ajustar extensas condiciones de corriente laminar en la capa límite y evitar la perturbadora formación de remolinos.

El sistema de deshielo por ondas milimétricas está accionado por impulsos anchos regulados, de modo que se controla profilácticamente la formación de hielo desde pequeños requerimientos de potencia calorífica hasta la eliminación de hielo transparente con el requerimiento más elevado de potencia calorífica.

El sistema de deshielo por técnica de ondas milimétricas trabaja libre de pérdidas, la potencia tomada de la red y la onda milimétrica conducida al dispositivo de desacoplamiento se transforma completamente para el deshielo o bien el mantenimiento libre de hielo. La potencia productiva de semejante sistema aparece aún más clara, porque, en el caso de formación de hielo incidente, se puede desprender en poco tiempo el hielo de la superficie expuesta por acumulación de calor en la capa límite.

El sistema de deshielo por técnica de ondas milimétricas, que se compone de, al menos, una unidad de la representada a continuación, se explica más detalladamente a base del dibujo. El dibujo se compone de cinco figuras, que muestran:

Figura 1 la estructura esquemática del dispositivo de deshielo,

Figura 2 la sección a través del alerón delantero y de la zona delantera del plano sustentador,

Figura 3 la situación en la superficie sustentadora,

Figura 4 un detalle de la estructura del espacio hueco, y

Figura 5 el curso de la temperatura a través de la pared del espacio hueco.

El sistema de deshielo por técnica de ondas milimétricas se puede utilizar de múltiples formas y extensamente. Junto con la utilización en tierra y en el agua, su importancia en la navegación aérea es de lo más convincente. Por ello, se explicará, a continuación, más detalladamente en un ejemplo de construcción en el alerón delantero de una superficie de sustentación de un avión.

La figura 1 muestra la sección longitudinal a través de una sección de alerón delantero, como se ha indicado en la figura 4 por medio de la subdivisión gris del borde atacado por la corriente de aire de la superficie de sustentación de un avión. En el interior del alerón delantero, se ha montado, paralelamente al borde atacado por la corriente del alerón delantero de material de CFK (Prepreg Slat), el mecanismo de desacoplamiento tubular o guíaondas para la onda milimétrica. El frente de onda resultante se genera por superposición de las ondas individuales desacopladas a partir de las aberturas de desacoplamiento del guíaondas. Se han embridado aquí el guíaondas y el macanismo de desacoplamiento de una vez y directamente en las 13 fuentes de ondas milimétricas que quedan en línea y que son magnetrones. La situación de la sección transversal en la zona delantera de la superficie sustentadora la muestra la figura 2. El sistema de deshielo se encuentra en una cámara del alerón delantero, véase la vista en planta desde arriba de la figura 1.

El alerón delantero, véase la figura 3, es en conjunto un espacio interior cerrado, también las cámaras del mismo son espacios interiores separados por mamparos. Se los puede hacer estancos sencillamente por la técnica de ondas milimétricas, lo que es importante para el sistema del avión, ya que no debe ser afectada incontroladamente toda la electrónica del avión. En la región del frente atacado por la corriente de aire reina intencionadamente una gran acción térmica, que desciende en el sentido de la corriente de aire y que está presente en la forma requerida. Junto con el desarrollo de calor por generación de calor en el propio material CFK y por el funcionamiento de la fuente de ondas milimétricas, se mantendrá todo el alerón delantero a una temperatura tal que no se pueda formar un depósito de hielo en la superficie exterior, tampoco incluso en presencia de gotas de agua extremadamente sobreenfriadas, llamadas super cooled droplets.

En la figura 5, se representa una forma operativa con su acción térmica en la pared del alerón delantero en el frente atacado por la corriente de aire. Se compara en el diagrama, en el caso de una geometría del alerón delantero, el calentamiento convencional, aplicación de calor con soplado de aire caliente en la pared interior, - línea recta en el respectivo diagrama, "CFK calentado convencionalmente", con el calentamiento de CFK con ondas milimétrica, "CFK calentado por ondas milimétricas". La pared de la estructura de cuerpo hueco del alerón delantero es de 3 mm de espesor en la región del ataque de la corriente de aire. La pared se compone básicamente de material CFK y de la película exterior metálica delgada de aluminio, depositada inmediatamente encima. En el diagrama de la figura 5, se ha introducido la temperatura de exfoliación del material CFK de 130ºC como línea horizontal de puntos y trazos, que pone de relieve comparativamente la problemática del calentamiento con calentamiento convencional. En el calentamiento de la película metálica de 25 a 35ºC, debe insuflarse la pared interior de CFK del alerón delantero a una temperatura del aire caliente de aproximadamente 110ºC, para generar en la película de aluminio la misma temperatura, que se produce con el calentamiento por ondas milimétricas en la superficie de la pared interior de aproximadamente 80ºC. En el calentamiento convencional, se llega a cerca de aproximadamente 20ºC de la temperatura T_{DL} de exfoliación, es decir, el material CFK soplado llega en la superficie interior de la exfoliación con poca holgura, o sea, peligrosamente cerca. Puesto que al insuflar aire caliente, no se puede contar con una acción térmica homogénea, se ha de contar con exfoliación local. El calentamiento por ondas milimétricas aún queda, en este caso de solicitación, siempre 50ºC por debajo de esa temperatura de exfoliación peligrosa, es decir, existe una distancia de seguridad apreciable. Las mediciones muestran que en material estructural de CFK no se producen puntos de sobrecalentamiento en absoluto, los llamados hot spots.

Con el sistema de ondas milimétricas, se pueden deshelar, pues, y ser mantenidas libres de hielo las regiones de acción, sin que los materiales compuestos constructivos ligeros deban soportar temperaturas, que impliquen una destrucción de la estructura, aunque sólo fuese local. Con el calentamiento por ondas milimétricas, se consigue justamente una temperatura máxima en la pared de CFK de aproximadamente algo más de 80ºC, así, pues, ningún tipo de carga térmica del material de CFK por calentamiento con ondas milimétricas de longitud de onda = 20 GHz.

En el diagrama, aparece con el calentamiento por las ondas milimétricas una temperatura más elevada en la proximidad de la superficie interior del interior de la pared. Debe atribuirse esto al efecto del calentamiento volumétrico de la onda milimétrica, que actúa sobre el volumen de CFK, y pone de relieve, por consiguiente, la eficiencia de calentamiento esencialmente elevada con respecto de las técnicas de calentamiento habituales.

Las bajadas de temperatura significativas al utilizar ondas milimétricas en comparación con el calentamiento convencional, en el caso por lo demás de iguales requerimientos de funcionamiento y de potencia se han de atribuir a que una entrada de potencia volumétrica instantánea tiene lugar por penetración de la onda por la solicitación en el primer tercio del laminado, y se aplica allí la potencia sin la necesidad de una operación de gradiente dependiente de la conducción del calor. Desde allí fluye la potencia aplicada por la conducción de calor hasta la película exterior. Por el calentamiento volumétrico, son posibles además cuotas de calor muy elevadas para llevar la película exterior de los alerones delanteros a la correspondiente temperatura de deshielo y a la densidad de potencia superficial requerida. Esto muestra una elevada dinámica para todas las situaciones eventuales.

Claims (13)

1. Estructuras para espacios huecos o estructuras monocasco estables dimensionalmente con un sistema compacto, incorporado, con tecnología de ondas milimétricas para deshelar y/o prevenir la formación de hielo en la superficie exterior, expuesta a los agentes meteorológicos, donde las paredes de las estructuras de los espacios huecos son de materiales compuestos, endurecidos, termoplásticos o duroplásticos con propiedades dieléctricas, dado el caso en combinación con otros materiales como espumas, cuyas formaciones fibrosas son de fibras de carbono, fibras de vidrio, fibras de polímero, fibras de poliamida, fibras de polietileno o fibras de aramida, y están revestidas (las paredes) por sus superficies exteriores, expuestas a los agentes atmosféricos, con una película metálica como protección contra los rayos; y donde el sistema de tecnología de ondas milimétricas se compone de, al menos, una fuente de ondas milimétricas, que irradia en la región de frecuencias = 20 GHz y cuya potencia se puede controlar accionada por impulsos o continuamente, caracterizadas por que, al menos, el frente amenazado de formación de hielo de la correspondiente estructura tiene una conformación laminar, que se compone de una pieza moldeada, como estructura portante, de material compuesto dieléctrico de una resistencia al cizallamiento, a la presión y a la flexión adaptadas a la solicitación, y la película exterior metálica, que está directamente expuesta al aire incidente, está unida de forma eléctricamente conductora junto con otras estructuras constructivas colindantes o inmediatamente adyacentes de superficie metálica, de modo que se forme un espacio hueco/cámara metálico cerrado; por que se ha instalado en el espacio hueco o en las cámaras de cada uno de dichos cuerpos moldeados, al menos, un sistema de ondas milimétricas accionable individualmente, que se compone de, al menos, una fuente de ondas milimétricas con fuente de alimentación y mecanismo de desacoplamiento, compuesto de guíaondas y estructura de desacoplamiento; por que la estructura de desacoplamiento está emplazada a lo largo del interior del cuerpo moldeado hacia el frente exterior, atacado por la corriente de aire, de modo que la onda milimétrica desacoplada choque interiormente a lo largo de ella con un frente de onda o casi con un frente de onda de la superficie libre interior del material compuesto, penetre en él y caliente la región frontal, que se encuentra allí, del volumen de material compuesto por la acción de las ondas milimétricas por calentamiento volumétrico, de tal modo que, por un lado, el material compuesto quede en cada punto, por la acción de la onda milimétrica, muy por debajo de la temperatura de exfoliación de aproximadamente 130ºC del material compuesto y, por otro, pueda existir sin peligro, en la superficie del corte de cuerpo moldeado y película metálica, una densidad de potencia superficial prefijada de hasta más de 60 kW/m^{2} con hielo transparente adherente, que mantenga la película metálica a una temperatura prefijable, correspondiente a los requerimientos atmosféricos, de +10ºC a +70ºC, y que mantenga también una velocidad de deshielo, con la que no se dé con seguridad, en el frente atacado por la corriente de aire y con el sistema de ondas milimétricas conectado, formación de hielo alguna o que el hielo depositado en el frente, atacado por la corriente de aire en la superficie de contacto, se deshiele o
comience a deshelarse al conectar el sistema de ondas milimétricas.

2. Estructuras para espacios huecos o estructuras monocasco estables dimensionalmente con un sistema compacto, incorporado, con tecnología de ondas milimétricas según la reivindicación 1, caracterizadas por que la estructura de desacoplamiento se compone del guíaondas embridado a la, al menos, una fuente de ondas milimétricas o a las fuentes de ondas milimétricas, cuyo guíaondas tiene a lo largo de su superficie exterior orificios de desacoplamiento dirigidos hacia el borde atacado por la corriente de aire, que los que, en cada caso, se desacoplan, que se superponen al frente de onda solicitado.

3. Estructuras para espacios huecos o estructuras monocasco estables dimensionalmente con un sistema compacto, incorporado, con tecnología de ondas milimétricas según la reivindicación 2, caracterizadas por que la/s fuente/s de ondas milimétricas está/n cerrada/s, adaptada/s como consumidor, por medio de circuladores en su pérdida de transmisión y atenuación de bloqueo con la estructura compuesta a acoplar con las ondas milimétricas.

4. Estructuras para espacios huecos o estructuras monocasco estables dimensionalmente con un sistema compacto, incorporado, con tecnología de ondas milimétricas según la reivindicación 3, caracterizadas por que las fuentes de ondas milimétricas, irradiantes monocromáticamente de forma homogénea, son clistrones o un magnetrón o Extended Interaction Oscillators, EIO, orientados a la potencia a emitir en la región de frecuencias prevista.

5. Estructuras de espacios huecos o estructuras monocasco estables dimensionalmente con un sistema compacto, incorporado, con tecnología de ondas milimétricas según la reivindicación 4, caracterizadas por que el guíaondas y las estructuras de desacoplamiento tienen paredes metálicas, buenas conductoras de la electricidad.

6. Estructuras para espacios huecos o estructuras monocasco estables dimensionalmente con un sistema compacto, incorporado, con tecnología de ondas milimétricas según la reivindicación 4, caracterizadas por que el guíaondas y las estructuras de desacoplamiento de aluminio ligero o también optimizadas en peso son de material de CFK, que están revestidas, en cada caso, con una malla delgada de material metálico, buen conductor eléctrico, de la anchura de malla, a través de la cual la onda milimétrica a conducir no se deforme indeseablemente.

7. Estructuras para espacios huecos o estructuras monocasco estables dimensionalmente con un sistema compacto, incorporado, con tecnología de ondas milimétricas según las reivindicaciones 4 y 6, caracterizadas por que un sistema semejante se encuentra en las estructuras de los frentes de barco amenazados de formación de hielo, atacados por la corriente de aire y rociados por la espuma de las olas.

8. Estructuras para espacios huecos o estructuras monocasco estables dimensionalmente con un sistema compacto, incorporado, con tecnología de ondas milimétricas según una de las reivindicaciones 4 y 6, caracterizadas por que un sistema semejante se encuentra en, al menos, una de las estructuras aerodinámicamente importantes de los frentes de un ingenio volador a mantener libres de hielo, atacados por la corriente de aire, como los de un avión o un helicóptero.

9. Estructuras para espacios huecos o estructuras monocasco estables dimensionalmente con un sistema compacto, incorporado, con tecnología de ondas milimétricas según la reivindicación 8, caracterizadas por que un sistema semejante se encuentra en las regiones importantes para el empuje aerostático de los planos sustentadores por detrás de los frentes atacados por la corriente de aire.

10. Estructuras para espacios huecos o estructuras monocasco estables dimensionalmente con un sistema compacto, incorporado, con tecnología de ondas milimétricas según la reivindicación 8 ó 9, caracterizadas por que un sistema semejante se encuentra en las regiones importantes para la dirección del avión en los timones de profundidad y/o de dirección, por detrás de los frentes atacados por la corriente de aire.

11. Estructuras para espacios huecos o estructuras monocasco estables dimensionalmente con un sistema compacto, incorporado, con tecnología de ondas milimétricas según la reivindicación 8 ó 10, caracterizadas por que un sistema semejante se encuentra detrás del frente anular, atacado por la corriente de aire, de la carena del motopropulsor de la admisión del motopropulsor.

12. Estructuras para espacios huecos o estructuras monocasco estables dimensionalmente con un sistema compacto, incorporado, con tecnología de ondas milimétricas según la reivindicación 9, caracterizadas por que un sistema semejante se ha instalado en el respectivo alerón delantero de los planos sustentadores.

13. Estructuras de espacios huecos o estructuras monocasco estables dimensionalmente con un sistema compacto, incorporado, con tecnología de ondas milimétricas según la reivindicación 9, caracterizadas por que un sistema semejante se ha instalado en un aspa del rotor de una instalación de energía eólica.