JP2016094186A - 回転翼機用の多区域ヒーターのシステム及び動作方法 - Google Patents

回転翼機用の多区域ヒーターのシステム及び動作方法 Download PDF

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Abstract

【課題】回転翼機用の多区域ヒーターのシステム及び動作方法を提供する。【解決手段】回転翼機100用の例示的なシステムは、ローター108、118に連結された複数のブレード110、112、120、122及び部分に分割された複数のブレードの領域を含む。所与のブレードは、ローター108、118から外向きに延在する内側部分と、内側部分から所与のブレードの先端まで延在する外側部分とを含む。また、複数のブレードの各外側部分に含まれる複数の第1の翼長ヒーターシステム114,124、複数のブレードの各内側部分に含まれる複数の第2の翼長ヒーターシステム116,126、並びに複数の第1の翼長ヒーターシステム及び複数の第2の翼長ヒーターシステムに接続された制御ユニット102も含む。複数のブレードの各ヒーターシステムは、外気温に基づいた順番で通電される。【選択図】図1

Description

本開示は、一般に、着氷防止又は除氷を提供する、航空機又は回転翼機のシステムに関する。別の例で、単一及び複数ローター式の乗物を除氷するための方法及びシステムは、必要なときにシステムに電力を集中させることによって提供される。
氷点近い気温、高速度及び雲水の高濃度凝縮が組み合わさったときに、過冷却水滴は、ローターブレードの前縁又は回転翼機に衝突して凍結する場合がある。氷点未満の気温で動作しているヘリコプター及びティルトローターのブレード、又は回転翼機は、ブレードの前縁の大部分に沿って、氷が集まる傾向がある。氷の堆積によって、ブレードのよどみ点の形状が変化し、乗物の性能が低下する。不均一に分布したローターの氷付着は、抵抗の増加、流れの剥離及び高い振動レベルをもたらす可能性がある。付着した氷によって生じた抵抗の増加によって、乗物の揚力条件の維持に必要なトルクが増加する。氷の厚さが増加するにつれて、トランスミッション又はエンジンの限界に達する可能性があり、パイロットが所与の飛行条件を維持することを困難とする。
氷の飛散は、回転するブレードへの着氷によってもたらされる別の問題である。氷と翼の前縁との間の境界面で、遠心力によって生成される剪断応力は、氷の厚さに伴って、線形的に増加する。剪断応力が、氷の最終的な接着剪断強度を超えると、氷の破片を剥離する。飛散した氷が衝突することは、航空機に損傷を引き起こす場合がある。氷が不均一に飛散すると、ローターの質量不均衡によって、望ましくない振動や、乗物の操作の変化が発生する。
ローターブレードに大量の氷が形成されるのを回避するために、業界では、限定数のヘリコプターモデルに、標準的な除氷システムを採用してきた。業界標準の除氷システムは、付着した氷を溶かすために、熱エネルギーを使用している。電熱式除氷システムは、唯一、アメリカ連邦航空局(FAA)に認証され、アメリカ国防総省(DoD)に承認された、回転翼機用の防氷システムである。
熱による除氷のメカニズムは、大量の電力消費、又は前縁ブレードの過熱を回避するために、周期的に作動するのみである。熱システムをオンにする前には、氷の厚さは1cmにまで達する場合がある。このようなシステムは、大量のエネルギー(例えば、3.9W/cmすなわち25W/in)を必要とし、ブレードの総重量及びコストの望ましくない増加の一因である。除氷システムは、過酷な着氷速度には追いつけないため、着氷下での飛行範囲(icing envelope)の全体を通じて、安全な運航を可能としないことがある。このような欠点のために、多くのヘリコプターが、いずれの除氷機能も採用することができず、これらの乗物の悪条件下での動作が制限されている。
除氷システムを採用する回転翼機について、このような電熱式除氷システムを動作させるためにかなりの量の電力を必要とするため、複数ローターの航空機は、通常はそのローターを順番に除氷している。これにより、航空機のピーク電力需要が削減されるが、この電力要求は、なお除氷システムの使用を制限している。また、交替で除氷する手法は、過酷な着氷速度には追いつくことができず、最終的には、航空機の全天候機能を制限する場合がある。
一例で、ローターに連結された複数のブレード及び部分に分割された複数のブレードの領域を含み、所与のブレードが、ローターから外向きに延在する内側部分と、内側部分から所与のブレードの先端まで延在する外側部分とを含む、回転翼機用のシステムが提供される。本システムは、また、複数のブレードの各外側部分に含まれる複数の第1の翼長ヒーターシステム、複数のブレードの各内側部分に含まれる複数の第2の翼長ヒーターシステム、並びに複数の第1の翼長ヒーターシステム及び複数の第2の翼長ヒーターシステムに接続された制御ユニットも含む。複数のブレードの部分の各ヒーターシステムは、外気温及び着氷の度合いに基づいた順番で通電される。
別の例で、ローターに連結された複数のブレード及び部分に分割された複数のブレードの領域を含み、所与のブレードが、ローターから外向きに延在する内側部分と、内側部分から所与のブレードの先端まで延在する外側部分とを含むシステムが提供される。本システムは、また、複数のブレードの各外側部分に含まれる複数の第1の翼長ヒーターシステム、複数のブレードの各内側部分に含まれる複数の第2の翼長ヒーターシステム、並びに複数の第1の翼長ヒーターシステム及び複数の第2の翼長ヒーターシステムに接続された制御ユニットも含む。制御ユニットは、複数のブレードの部分の各ヒーターシステムが、内側か外側である部分に基づいた、又はシステムの周囲の1以上の着氷条件に基づいた順番で通電されるように構成される。
更に別の例で、回転翼機の周囲の1以上の着氷条件を検知するステップであって、回転翼機が、ローターに連結された複数のブレードを備え、複数のブレードが、第1の組のブレード及び第2の組のブレードを含み、所与のブレードがローターから外向きに延在する内側部分と、内側部分から所与のブレードの先端まで延在する外側部分とを含むように、複数のブレードの領域が部分に分割される、検知するステップを含む方法が提供される。本方法は、また、制御ユニットによって、第1の組のブレード及び第2の組のブレードの各外側部分に含まれる複数の第1の翼長ヒーターシステムに電力を供給するステップと、制御ユニットによって、第1の組のブレードの各内側部分に含まれる複数の第2の翼長ヒーターシステムに電力を供給するステップとを含む。本方法は、更に、制御ユニットによって、第1の組のブレード及び第2の組のブレードの各外側部分に含まれる複数の第1の翼長ヒーターシステムに電力を供給するステップと、制御ユニットによって、第2の組のブレードの各内側部分に含まれる複数の第2の翼長ヒーターシステムに電力を供給するステップとを含む。
これまで述べてきた特徴、機能及び利点は、種々の実施形態において別個独立に達成することができ、又は以下の説明及び図面を参照して更なる詳細を見ることができる、更に別の実施形態で組み合わせることができる。
例示の実施形態に特有であると考えられる新規な特徴を添付の特許請求の範囲に記載する。しかしながら、例示の実施形態、並びにそれらの好ましい使用の態様、更なる目的及び説明は、本発明の例示の実施形態の以下の詳細な説明を参照し、添付の図面と併せて検討することによって、最もよく理解されるであろう。
一実施形態による、例示的な航空機のブロック図である。 一実施形態による、例示的な演算装置の概略図を示す。 一実施形態による、例示的なブレードを示す。 一実施形態による、ヒーターシステムを有する例示的なブレードの側面図を示す。 一実施形態による、単一のメインローターと4枚のブレードとを有する、例示的な回転翼機である。 一実施形態による、図4Aの回転翼機の例示的なブレードを示す。 一実施形態による、単一ローターの航空機用のヒーターシステムの例示的な動作の順番を示す。 一実施形態による、単一ローターの航空機用のヒーターシステムの例示的な動作の順番を示す。 一実施形態による、単一ローターの航空機用のヒーターシステムの例示的な動作の順番を示す。 一実施形態による、単一ローターの航空機用のヒーターシステムの例示的な動作の順番を示す。 一実施形態による、複数のローターと各ローターに対する3枚のブレードとを有する例示的な回転翼機である。 一実施形態による、図6Aの回転翼機の、前方ローターの例示的なブレードと後方ローターの例示的なブレードとを示す。 一実施形態による、複数ローターの航空機用のヒーターシステムの例示的な動作の順番を示す。 一実施形態による、複数ローターの航空機用のヒーターシステムの例示的な動作の順番を示す。 一実施形態による、複数ローターの航空機用のヒーターシステムの例示的な動作の順番を示す。 一実施形態による、複数ローターの航空機用のヒーターシステムの例示的な動作の順番を示す。 一実施形態による、回転翼機のヒーターシステムの動作の例示的な方法のフローチャートを示す。
添付の図面を参照しながら、開示される実施形態を以下でより完全に説明し、開示される実施形態の全てではなく、その一部を示す。実際に、いくつかの異なる実施形態が提供されるが、本明細書で説明される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、当業者に対して、本開示が十分かつ完全になるように、また、本開示の範囲を完全に伝えるように提供される。
例の中で、除氷システム及び動作方法を回転翼機で使用するために提供する。例示的なローター除氷システムは、ブレードの前縁に取り付けられたヒーターを含み、ヒーターは、約0.0025インチの厚さで、複合材ブレードの積層材の上方スパーに組み込まれる。ヒーターの目的は、除氷動作のため、氷とローターとの境界面の温度を、華氏約32度より上に急速に上昇させることである。通常、華氏約40度よりも高い温度が求められる。加熱工程によって氷の境界面を溶かし、回転するブレードに存在する遠心力で、ブレードの表面から氷が除去されるようにする。このため、氷の層は通常、ヒーターが作動する前に検知される。ゆっくりとした加熱、又は薄い着氷への加熱では、遠心力が氷とローターとの結合を上回るほど十分に大きくならないため、氷を除去することができない。この場合、氷が局所的に溶けて、液水がブレードの他の部分に流れて再凍結することがある。このプロセスはランバックと呼ばれ、再凍結箇所がヒーターで保護されている領域の外側になることがあり、ヒーターのパルスを追加しても氷を除去することができないため、問題となる場合がある。
ブレードの構造に応じて、電熱式防氷システムは、最小限の電源投入時間で必要な表面温度に達するために、約25WSI(Watts per square inch、平方インチあたりのワット数)の範囲のパワー密度を必要とする場合がある。これにより、航空機の電気システムに大きな需要が生じる。例の中で、ピーク電力需要を削減するために、ヒーターは、領域又は区域に分割される。これらの区域は、ブレードを特定の順番で除氷するように通電され、この順番は、着氷条件に即して調整することができる。
例示的なブレードの区域は、内側区域と外側区域との2つの翼長区域を含む。翼長の構成は、ブレードの根元からブレードの先端まで延びる区域を有してもよい。複数のブレードのヒーターは、ブレードの設計によって、三相AC電源システム又はDC電源を使用して、ある順番で除氷される。ヒーター間のサイクルタイムは、ブレードに連続的に付着する氷を除去し、氷の積層を防止するように制御される。ブレードの根元の部分は、通常は氷の付着する率が低いため、ヒーターが加熱を開始する合間に、より長時間の耐性を有することができる。
ここで図面を参照すると、図1は、一実施形態による、例示的な航空機100のブロック図である。航空機100は、電源104及び(1以上の)センサー106に接続された制御ユニット102を備える。制御ユニット102は、ブレード110及び112に連結するローター108に、更に接続される。ブレード110及び112は、それぞれ、外側ヒーターシステム114及び内側ヒーターシステム116を含むことができる。いくつかの例の中で、航空機100は、(前方ローター及び後方ローターのような)複数のローターを備え、そのため、図1は、制御ユニット102に連結され同様にブレード120及び122を備える任意の第2のローター118を示している。ブレード120及び122もまた、それぞれ外側ヒーターシステム124及び内側ヒーターシステム126を含む。
航空機100は、したがって、偶数の複数のブレード(例えば、合計4枚のブレード、すなわち2組のブレード)を備える単一ローターの回転翼機を、又は、複数ローターの回転翼機(例えば、前方ローターと後方ローターとを含み各ローターが3枚以上のブレードを備え得る2つのローター、左ローターと右ローターとを有し、各ローターが3枚以上のブレードを備え得るラテラルツインヘリコプター、又は、上方ローターと下方ローターとを有し、各ローターが3枚以上のブレードを備え得る同軸ヘリコプター)を、表すことができる。
制御ユニット102は、ブレード110、112、120及び122のヒーターシステムを動作させ、これを行うために、電源104から電力を供給するように構成することができる。制御ユニット102は、ヒーターシステムの動作をいつ開始するか判定するために、センサー106からの出力を受けることができる。センサー106は、外気温を検知するための気温センサー、又は空気中の水分量を検知するための水分センサーを含むことができる。センサー106は、より一般的には、航空機100の周囲の着氷条件を判定するためのセンサーを含むことができる。
ブレード110、112、120及び122は、それぞれ例示的な外側ヒーターシステム及び例示的な内側ヒーターシステムを含む。例えば、ブレードの領域は、ローターから外向きに延在する内側部分と内側部分から所与のブレードの先端まで延在する外側部分とを含む部分に分割することができる。外側ヒーターシステム114及び124、並びに内側ヒーターシステム116及び126は、それぞれ、翼長ヒーターシステムとして構成することができ、制御ユニット102は、外気温、検知された周囲の着氷条件、又はある方式に基づいた順番でヒーターシステムの動作を制御することができ、その結果、動作は、部分が外側か内側か、及び、システムの周囲の1以上の着氷条件、に基づく。
図2は、例示的な演算装置200の概略図を示す。図2の演算装置200は、図1に示す制御ユニット102を表すことができる。いくつかの例で、図2に示されているいくつかの構成部品は、複数の演算装置にわたって分配されてもよい。しかしながら、例示のために、構成部品を1つの例示的な装置200の一部として示しかつ説明する。
演算装置200は、インターフェース202、無線通信部品204、(1以上の)センサー206、データ記憶装置208及びプロセッサ210を含むことができる。図2に示されている構成部品は、通信リンク212によって繋がれ得る。演算装置200は、また、演算装置200内での通信並びに演算装置200とサーバーエンティティ等の別の演算装置(図示せず)との間の通信を可能にするハードウェアも含むことができる。ハードウェアは、例えば送信機、受信機及びアンテナを含むことができる。
インターフェース202は、演算装置200が、サーバー又は地上にある装置等の別の演算装置(図示せず)と通信できるように構成することができる。したがって、インターフェース202は、1以上の演算装置から入力データを受信するように構成することができ、また、1以上の演算装置に出力データを送信するように構成することもできる。いくつかの例で、インターフェース202は、また、演算装置200によって受信及び送信されたデータの記録を維持管理することもできる。インターフェース202は、また、データを送受信するための受信機及び送信機も含むことができる。
無線通信部品204は、1以上の無線通信規格によって、演算装置200用に無線通信を容易にするように構成された通信インターフェースであってもよい。例えば、無線通信部品204は、Wi−Fi通信部品、又は移動体通信部品を含むことができる。専有の無線通信装置等の他の例もまた可能である。
センサー206は、1以上のセンサーを含むことができ、又は演算装置200に含まれる1以上のセンサーを表すことができる。例示的なセンサーは、外気温センサー、水分センサー等、又は演算装置200に組み込むことができる、図1に示す任意のセンサーを含む。各ヒーターシステムに対して、図1に示す、電源の電力出力を監視するための電力監視センサー等の別のセンサーも含むことができる。
データ記憶装置208は、プロセッサ210によってアクセス及び実行できるプログラムロジック214を記憶することができる。データ記憶装置208は、また、所望の順番でヒーターシステムに通電するために、収集されたセンサーデータ又はヒーターの順番データ216も記憶することができる。
図3Aは、一実施形態による、例示的なブレード300を示す。翼長軸線及び翼弦軸線を示しており、前縁は、よどみ線の側方にある一方、後縁は、前縁の反対側にある。ヒーターシステムは、ブレードの表面又は内部に設けることができる。
図3Bは、ヒーターシステムを有する例示的なブレード300の側面図を示す。内側ヒーターシステム302は、ローターから外向きに延在する内側部分に設けられ、外側ヒーターシステム304は、内側部分からブレード300の先端まで延在する外側部分に設けられる。
図4Aは、一実施形態による、単一のローター402及び4枚のブレード404、406、408及び410を有する、例示的な回転翼機400である。図4Bは、一実施形態による、図4Aの回転翼機400の例示的なブレード404、406、408及び410を示す。
図4Bで、各ブレードは、ローターから外向きに延在する内側部分412と内側部分412からブレード404の先端まで延在する外側部分414とに分割されている。(各ブレードの)内側部分412及び外側部分414のそれぞれは、ヒーターがブレードの長さに沿って延在するように、翼長方式で構成されたヒーターシステムを含む。例えば、ブレード404に見られるように、内側部分412は、翼長ヒーターシステム416、418及び420を含み、外側部分414は、翼長ヒーターシステム422、424及び426を含む。ブレードは全て、同一の方式で構成することができる。また、各部分に3つのヒーターシステムのみが示されているが、より多い又はより少ないヒーターが設けられてもよい。ヒーターシステム416〜426のそれぞれは、図1に示すように制御ユニットに接続される。ヒーターシステム416〜426は、除氷動作中に消費される電力を制限するために、それぞれ個別に制御することができる。
ブレード404〜410のそれぞれのヒーターシステム416〜426の動作は、着氷の度合いを示す測定された水分及び/又は外気温に基づいた順番で実行することができる。例えば、華氏32度未満の(又はほぼ凍結条件、又はそれを下回る)外気温に基づいて、ヒーターシステムを始動することができる。動作の順番は、着氷条件が終了してシステムが停止するまで繰り返される。
図5A〜図5Dは、単一ローターの航空機用のヒーターシステムの例示的な動作の順番を示す。図5A〜図5Dに示されたブレードは、図4A及び図4Bで説明されたブレード404〜410である。複数のブレードは、(互いに対向する)第1の組のブレード404及び408と、(互いに対向する)第2の組のブレード406及び410と、を含むことができる。
第1のステップで、図5Aに示すように、第1の組のブレード404及び408の外側部分と第2の組のブレード406及び410の外側部分とに通電することができる。したがって、外側部分の全てのヒーターシステムに通電することができる。例の中で、各ヒーターシステムは、各ブレードの前縁から後縁まで、翼弦方式で通電される。例えば、ブレード404で示すように、外側部分414内で、ヒーター426が最初に通電され、続いてヒーター424、その次にヒーター422に通電することができる。ブレード406、408及び410の残りの外側ヒーターは、図5Aに示されている矢印が示す順序で通電することができる。この方式で、全てのヒーターを同時に通電するのに必要な電力がより少なくなり、ブレードの前縁に最初に通電することができる。
図5Bに示すように、第2のステップで、1組のブレード406及び410の内側部分に通電することができる。したがって、全ての外側部分に通電するステップの後に、1組のブレードの各内側部分に通電することができる。例えば、ブレード410は、外側部分430及び内側部分428を有することが示され、内側部分428は、ヒーターシステム432、434及び436を含む。内側ヒーターシステム432、434及び436は、最初にヒーター432、続いてヒーター434、その次にヒーター436という順序で通電することができ、それにより、図5Bに示すように、ローターがブレードを反時計回りに回転させるときに前縁から後縁まで通電する。
図5Cに示すように、第3のステップで、第1の組のブレード404及び408の外側部分と、第2の組のブレード406及び410の外側部分と、を再び通電する。これは、図5Aに示すようなステップ1の繰り返しである。
図5Dに示すように、第4のステップで、1組のブレード404及び408の内側部分に通電することができる。したがって、第2のステップで通電されなかった残りの2つの内側部分がここで通電され、全てのブレードの全ての部分を経由して循環する。図5Dに示すように、内側部分412は、最初にヒーター420、次にヒーター418、その次にヒーター416というように通電することができる。
図5A〜図5Dに示す例示的な順番を用いて、複数のブレードの部分のヒーターシステムは、外気温及び着氷の度合いに基づいた順番で通電され、この順番は、複数のブレードの外側部分を、複数のブレードの内側部分よりも頻繁に加熱することを含む。この順番では、外側部分は2倍加熱される。内側部分の加熱に続いて、全ての外側部分を加熱する。各組のブレードの内側部分は、内側部分の加熱量を削減するように1回おきの順番でのみ加熱され、これによって、総電力の使用を少なくしながら、外側部分で追加の加熱を実行することが可能になる。
図5A〜図5Dに示すステップ1〜4は、例えば、航空機が過冷却雲から出るまで、又は着氷条件が存在しなくなるまで繰り返される。いくつかの例の中で、例えば華氏40度の閾値を上回る外気温に基づいて、複数のブレードの部分の各ヒーターシステムは、ある順番で通電することができ、ブレードの各外側部分に含まれるヒーターシステムは、この順番から除去される。この例では、温暖な天候下での着氷条件に関しては、ブレードの先端の加熱が必要でなくてもよく、電力を節約できる。他の例の中で、例えば華氏10度の閾値を下回る外気温に基づいて、複数のブレードの部分の各ヒーター区域は、ある順番で通電することができ、ブレードの各内側部分に含まれるヒーターシステムは、この順番から除去される。この例では、極度の着氷条件のため、外側部分に一層の注意を払うことができる。部分を順番から除外するのは、この順番を通じて、1(又はそれ以上の)サイクルの間のみであり、この部分は、後のサイクルでこの順番に再導入することができる。
図6Aは、一実施形態による、複数のローター602及び604、並びに各ローターに3枚のブレードを有する例示的な回転翼機600である。図6Aで、回転翼機600は、前方ローター602と後方ローター604とを備える。示されているように、前方ローター602は、回転翼機600の前部に近接して設けることができ、後方ローター604は、回転翼機600の後部に近接して設けることができる。図6Bは、一実施形態による、前方ローターの例示的なブレード606、608及び610と、後方ローターの例示的なブレード628、630及び632と、を示す。図6Aは、前方ローターと後方ローターとを備える航空機を示しているが、以下で説明するヒーターシステムは、これに替えて、又はこれに加えて、複数ローターの航空機で実施することができ、この航空機において、例えば、ローターは、左及び右ローターとして、又は上方及び下方ローターとして構成されている。
図6Bで、各ブレードは、ローターから外向きに延在する内側部分612と内側部分612からブレード610の先端まで延在する外側部分614とに分割されている。(前方及び後方の)各ローターの各ブレードは、同一の方式で構成することができる。(各ブレードの)内側部分612及び外側部分614のそれぞれは、ヒーターがブレードの長さに沿って延在するように、翼長方式で構成されたヒーターシステムを含む。例えば、ブレード610に見られるように、内側部分612は、翼長ヒーターシステム616、618及び620を含み、外側部分614は、翼長ヒーターシステム622、624及び626を含む。ブレードは全て、同一の方式で構成することができる。また、各部分に3つのヒーターシステムのみが示されているが、より多い又はより少ないヒーターが設けられてもよい。ヒーターシステム616〜626のそれぞれは、図1に示すように制御ユニットに接続される。各ブレード及び各ローターのためのヒーターシステム616〜626は、除氷動作中に消費される電力を制限するために、それぞれ個別に制御することができる。
ブレード606〜610及び628〜632のそれぞれのヒーターシステムの動作は、着氷の度合いを示す測定された水分及び/又は外気温に基づいた順番で実行することができる。例えば、華氏32度未満の(又はほぼ凍結条件、又はそれを下回る)外気温に基づいて、ヒーターシステムを始動することができる。動作の順番は、着氷条件が終了してシステムが停止するまで繰り返される。
図7A〜図7Dは、複数ローターの航空機用のヒーターシステムの例示的な動作の順番を示す。図7A〜図7Dに示されたブレードは、図6A〜図6Bで説明したブレード606、608、610、628、630及び632である。前方ローター及び後方ローターは、それぞれ、1組のブレードを備える。
図7Aに示すように、第1のステップで、前方ローター及び後方ローターの複数のブレードの外側部分が通電される。したがって、外側部分の全てのヒーターシステムに通電することができる。例の中で、各ヒーターシステムは、各ブレードの前縁から後縁まで、翼弦方式で通電される。例えば、ブレード610で示すように、外側部分614内で、ヒーター622が最初に通電され、次にヒーター624、その次にヒーター626に通電することができる。もう1つのブレードの残りの外側ヒーターは、図7Aに示されている矢印が示す順序で通電することができる。この方式で、全てのヒーターを同時に通電するのに必要な電力がより少なくなり、ブレードの前縁に最初に通電することができる。また、この順番で第1のステップを実行するために、3つのサイクルを実行することができるが、部分ごとのヒーターシステムの数に応じて、より多い又はより少ないサイクルを使用することができる。
図7Bに示すように、第2のステップで、後方ローターの1組の複数のブレードの内側部分が通電される。したがって、全ての外側部分に通電するステップの後に、後方ローターは、それぞれの内側部分に通電する。例えば、ブレード632は、外側部分634及び内側部分636を有することが示され、内側部分636は、ヒーターシステム638、640及び642を含む。内側ヒーターシステム638、640及び642は、最初にヒーター642、次にヒーター640、その次にヒーター638というような順序で通電することができ、残りの内側部分は、図7Bの矢印で示す順序で通電される。後方の内側部分に3つのヒーターシステムが取り付けられていることにより、第2のステップをこの順番で実行するために、再び、3つのサイクルが使用される。
図7Cに示すように、第3のステップで、前方ローター及び後方ローターの1組の複数のブレードの外側部分が再び通電される。これは、図7Aに示すように、ステップ1の繰り返しである。
図7Dに示すように、第4のステップで、前方ローターの複数のブレードの組の内側部分が通電される。したがって、第2のステップで通電されなかった残りの2つの内側部分がここで通電され、全てのブレードの全ての部分を経由して循環する。図7Dに示すように、前方ローターの内側部分612は、最初にヒーター616、次にヒーター618、その次にヒーター620というように通電することができる。前方ローターのブレードの残りの内側部分は、図7Dの矢印が示す順番で通電される。
図7A〜図7Dに示すステップ1〜4は、例えば、航空機が過冷却雲から出るまで、又は着氷条件が存在しなくなるまで、繰り返される。いくつかの例の中で、本明細書で説明した区域分割の概念によって、(二重の加熱区域のないシステムと比較して)最大40%のピーク電力需要の削減を達成することができる。
図7A〜図7Dに示す構成を用いて、複数のブレードの部分の各ヒーターシステムは、各ローターの回転方向に基づいて、前方ローターの複数のブレードの組の外側部分及び内側部分に対して、部分が、各ブレードの前縁から後縁まで通電され、後方ローターの複数のブレードの組の外側部分及び内側部分に対して、部分が、各ブレードの前縁から後縁まで通電されるように、翼弦方式で通電される。
暖かい天候下(例えば、外気温が華氏約32度近く)での防氷等のいくつかの例で、ブレードの外側部分(例えば先端)は、運動による加熱のために、加熱を必要としない場合があり、それにより、このような部分に通電しないことによって、電力を節約することができる。このような例で、前方及び後方ローターブレードのヒーターシステムは、後方ローターの内側部分(例えば、3つの独立したヒーターを網羅するための3つのサイクル)、次に前方ローターの内側部分(例えば、3つの独立したヒーターを網羅するための3つのサイクル)を含む順番で通電することができる。
他の例で、複数のブレードの内側部分の加熱がこの順番から除去されることによって、外気温が閾値を下回るときに、かつ/又は、より過酷な着氷条件が存在するときに、前方ローター及び後方ローターの複数のブレードの組の外側部分が、より頻繁に通電されることが可能になる。
例の中で、要素のラベル付けのサンプルが下記の表1で提供され、前方及び後方ローターの内側及び外側部分が区域に分割され、1〜6の(ローターから始まり、先端へと移動する)ラベルを付けられた区域が含まれている。根元及び先端部分には、より多い又はより少ない区域が含まれていてもよい。
外気温が摂氏−20度の場合の例示的な通電の順番は、内側部分の区域2、3、4、1、5、6(内側を最初に、次に外側の領域を加熱するため)を含むことができ、外側の区域は、2、3、1、4の順番で加熱が開始される。(内側及び外側の)分割区域システムによって、先端のヒーターが、前方又は後方ヒーターの順番のそれぞれの合間に加熱を開始されることが可能になり、ブレード先端に氷が付着しないように保つ。高パルス率によって、ブレードの作動部分が、著しい着氷を受けないようにし、これによって性能を維持する。上述したように、いくつかの例で、必要な場合は、後方内側区域は、除氷の順番から除去することができる。これにより、より多くのパルスがブレード先端に付加され、付着した氷の大部分を除去することによって、航空機が更に過酷な着氷条件に入ることを可能にする。氷のかけら(ice feather)が、最終的に内側領域の後方部分に蓄積して性能を損なう可能性があるため、これによって耐えられるのは限られた期間であり、したがって、完全なヒーターサイクルが予備的に必要となる。
更に別の例の中で、この分割区域の配列は、また別の利点も有する。ブレードの外側部分の着氷が低減される低い温度では、先端の除氷パルスを1サイクルに1度のみもたらすように、必要に応じて先端のパルスを削減することができる。
更に別の例の中で、この分割区域の配列は、また別の利点も有する。本システムは、ブレードの内側部分で、低熱伝導で高比熱の浸食防止材料を許容することができる。1つの例示的な使用において、システムは、性能を維持するためにローターブレードの先端をより頻繁に加熱する傾向があるため、根元の部分は、サイクルの合間に冷却される時間がより多い。除氷サイクルの合間にブレードを冷却することによって、ブレードの内部構造の耐熱クリープ及び氷のランバックを回避するのに役立てることができる。更に、低熱伝導で高比熱の浸食防止材料は、冷却に時間がかかる場合があり、例示的な使用の中では、多区域ヒーターシステムは、より長い冷却時間に適応することができる。
複数の例の中で、上述した加熱を開始する順番の使用によって、制御ユニットが、翼長ヒーターシステム間で、各ブレードを加熱する電力を分割することが可能にない、それにより、ピーク電力の出力を削減する。制御ユニットは、外側翼長ヒーターシステムと、内側翼長ヒーターシステムとの間で、例えば、それぞれ約3分の2〜3分の1の配分で、電力を分割することができる。電力が、内側区域と外側区域との間で、3分の2、3分の1の配分でそれぞれ分割される場合、両方のローターハブ(例えば、前方と後方)のローターの先端は、共に加熱を開始することができ、ピーク電力需要は増加しない。
電熱防氷システムのピーク電力削減は、したがって、分割区域の配列によって達成することができ、2組の素子がブレードに取り付けられ、個別に加熱を開始する。ブレードの外側領域をより頻繁に加熱することによって、例えば、ブレードの作動部分内で、氷の厚さが(平均で)より小さく維持される。ヒーターシステムに通電するとき、素子のオン時間(element on time、EOT)は、外気温の作用につれて変化する場合があり、その結果、より低い気温では、EOTは長くなる場合がある。
図8は、一実施形態による、回転翼機のヒーターシステムの動作の例示的な方法800のフローチャートを示す。図8に示す方法800は、ある実施形態にかかる方法を表しており、この方法は、例えば、図1に示すシステムで使用でき、例えば、演算装置(又は演算装置の構成部品)で実行でき、又は、演算装置によって提供された命令に従って、回転翼機の構成部品で実行できる。したがって、例示的な装置又はシステムは、図8に表す論理機能を実行するように、使用又は構成することができる。場合によっては、装置及び/又はシステムの構成部品は、この機能を実行するように構成でき、その結果、構成部品がこのような性能を可能にするように、(ハードウェア及び/又はソフトウェアを用いて)実際に構成及び構築される。他の例で、装置及び/又はシステムの構成部品は、この機能の実行に適応し、実行を可能にし、適合するように配置することができる。方法800は、ブロック802〜810のうちの1以上によって示される、1以上の動作、機能、又はアクションを含むことができる。ブロックは、所定の順番通りに示されているが、これらのブロックは、また、並行して実行されてもよく、及び/又は、本明細書で述べられているのとは異なる順番で実行されてもよい。また、種々のブロックは、所望の実施方法に基づいて、組み合わせてブロックを少なくしたり、別のブロックに分割したり、かつ/又は、除去したりしてもよい。
本明細書で開示される、これ並びに他の工程及び方法について、フローチャートは、本実施形態の1つの考えられる実施方法の、機能及び動作を示していることが理解されるべきである。これに関連して、各ブロックは、モジュール、セグメント、又はプログラムコードの一部を表すことができ、これらは、本工程で特定の論理機能又はステップを実施するための、プロセッサによって実行可能な1以上の命令を含む。プログラムコードは、例えば、ディスク又はハードディスクを含む記憶装置等の、任意の種類のコンピューター可読媒体又はデータ記憶装置に記憶することができる。コンピューター可読媒体は、例えば、レジスタメモリ、プロセッサキャッシュ及びランダムアクセスメモリ(RAM)等の短期間のデータを記憶するコンピューター可読媒体等の、非一時的なコンピューター可読媒体又はメモリを含むことができる。コンピューター可読媒体は、また、例えば、読出専用メモリ(ROM)、光学又は磁気ディスク、コンパクトディスク読出専用メモリ(CD−ROM)等の、二次的又は永続的な長期間の記憶装置等の非一時的な媒体も含むことができる。コンピューター可読媒体は、他の任意の揮発性又は非揮発性の記憶システムであってもよい。コンピューター可読媒体は、例えば、有形のコンピューター可読記憶媒体と考えることができる。
また、図8の各ブロックは、本工程で特定の論理機能を実行するために配線される回路を表すことができる。代替的な実施方法が、本開示の例示的な実施形態の範囲内に含まれ、この界磁において、機能は、関連する機能性に応じて、ほぼ同時又は逆順での実行を含み、示され説明されたものとはバラバラの順番で実行できることが、当業者には当然理解されよう。
ブロック802で、方法800は、回転翼機の周囲の1以上の着氷条件を検知するステップを含む。回転翼機は、ローターに連結された複数のブレードを備え、複数のブレードは、第1の組のブレードと第2の組のブレードとを含み、複数のブレードの領域は、部分に分割され、それにより、所与のブレードは、ローターから外向きに延在する内側部分と、内側部分から所与のブレードの先端まで延在する外側部分とを含む。
ブロック804で、方法800は、制御ユニットによって、第1の組のブレード及び第2の組のブレードの各外側部分に含まれる複数の第1の翼長ヒーターシステムに電力を供給するステップを含む。
ブロック806で、方法800は、制御ユニットによって、第1の組のブレードの各内側部分に含まれる複数の第2の翼長ヒーターシステムに電力を供給するステップを含む。
ブロック808で、方法800は、制御ユニットによって、第1の組のブレード及び第2の組のブレードの各外側部分に含まれる複数の第1の翼長ヒーターシステムに電力を供給するステップを含む。
ブロック810で、方法800は、制御ユニットによって、第2の組のブレードの各内側部分に含まれる複数の第2の翼長ヒーターシステムに電力を供給するステップを含む。
例の中で、方法800は、周囲の1以上の着氷条件が存在しなくなるまで各ヒーターシステムに電力を供給することによって、繰り返されてもよい。
更に別の例で、回転翼機が、前方ローター及び後方ローターを含む複数のローターを備えている場合は、前方ローターは、第1の組のブレードを有し、後方ローター(あるいは左/右、又は上方/下方の組の第2のローター)は、第2の組のブレードを有する。方法800は、前方ローターの第1の組のブレード及び後方ローターの第2の組のブレードの外側部分に電力を供給するステップと、次に、後方ローターの第2の組のブレードの内側部分に電力を供給するステップと、その次に、前方ローターの第1の組のブレード及び後方ローターの第2の組のブレードの外側部分に電力を供給するステップと、そして最後に、前方ローターの第1の組のブレードの内側部分に電力を供給するステップと、を含むことができる。
本明細書で説明された例は、ローターブレードのアクティブな加熱領域の量を削減することによって、加熱シナリオのピーク電力需要の削減を可能にする。内側と外側(先端)との領域の間で区域を分割することによって、防氷システムのピーク電力要求を制限し、航空機の発電機のサイズ及び/又は重量を低減する。また、本明細書で説明される例は、除氷の順番を最小化するために、ローターブレードの外側部分の防氷の順番を短縮し、ローター間で電力が共有されることを可能にする。
また、説明された例示的な構成を使用することで、ローターブレードの先端は、湾曲、屈曲、下反角/上反角及び翼弦の変化の組み合わせを有するため、幾何学的要件を満たすヒーターシステムの製造は、複数のヒーターを2つの部分に分割することによってもたらされ、これによって、製造が可能になり、複雑な先端部分に取り付けることができる。これによって、いくつかの例の中で、製造工程の精度を高めることが可能になる。
また、本開示は、以下の付記項に基づく実施形態を含む。
付記項1
ローターに連結された複数のブレードであって、当該複数のブレードの領域が部分に分割され、所与のブレードが、前記ローターから外向きに延在する内側部分と、前記内側部分から前記所与のブレードの先端まで延在する外側部分とを含む、複数のブレードと、
前記複数のブレードの前記外側部分のそれぞれに含まれる、複数の第1の翼長ヒーターシステムと、
前記複数のブレードの前記内側部分のそれぞれに含まれる、複数の第2の翼長ヒーターシステムと、
前記複数の第1の翼長ヒーターシステム及び前記複数の第2の翼長ヒーターシステムに接続された制御ユニットであって、前記複数のブレードの前記部分の前記各ヒーターシステムが、外気温に基づいた順番で通電される、制御ユニットと、
を備える、回転翼機用のシステム。
付記項2
前記複数のブレードの前記部分の前記各ヒーターシステムが、着氷の度合いを示す水分センサーの出力及び外気温に更に基づいた順番で通電される、付記項1に記載のシステム。
付記項3
前記順番が、着氷条件が存在しなくなるまで繰り返される、付記項1又は2に記載のシステム。
付記項4
前記複数のブレードの前記部分の前記各ヒーターシステムが、外気温に基づいた前記順番で通電され、前記順番が、前記複数のブレードの前記外側部分を、前記複数のブレードの前記内側部分の加熱よりも、より頻繁に加熱することを含む、付記項1から3のいずれか1項に記載のシステム。
付記項5
前記制御ユニットが、前記複数の第1の翼長ヒーターシステムと前記複数の第2の翼長ヒーターシステムとの間で、各ブレードを加熱するための電力を分割し、それにより、ピーク電力の出力を削減する、付記項1から4のいずれか1項に記載のシステム。
付記項6
前記制御ユニットが、前記複数の第1の翼長ヒーターシステムと前記複数の第2の翼長ヒーターシステムとの間で、それぞれ約3分の2〜3分の1の配分で電力を分割する、付記項5に記載のシステム。
付記項7
前記複数のブレードが、第1の組のブレード及び第2の組のブレードを含み、前記複数のブレードの前記部分の前記各ヒーターシステムが、
前記第1の組のブレード及び前記第2の組のブレードの外側部分、
前記第1の組のブレードの内側部分、
前記第1の組のブレード及び前記第2の組のブレードの前記外側部分、
前記第2の組のブレードの内側部分、という順番で通電される、付記項1から6のいずれか1項に記載のシステム。
付記項8
前記複数のブレードの前記部分の前記各ヒーターシステムが、前記各ブレードの前縁から後縁まで、翼弦方式で通電される、付記項1から7のいずれか1項に記載のシステム。
付記項9
前方ローター及び後方ローターを含む複数のローターを更に備え、前記前方ローターが、前記複数のブレードの組を含み、前記後方ローターもまた、前記複数のブレードの組を含む、付記項1から8のいずれか1項に記載のシステム。
付記項10
前記複数のブレードの部分の各ヒーターシステムが、
前記前方ローター及び前記後方ローターの前記複数のブレードの組の外側部分、
前記後方ローターの前記複数のブレードの組の内側部分、
前記前方ローター及び前記後方ローターの前記複数のブレードの組の前記外側部分、
前記前方ローターの前記複数のブレードの組の内側部分、という順番で通電される、付記項9に記載のシステム。
付記項11
前方ローター及び後方ローターを含む複数のローターを更に備え、前記前方ローターが、1組の前記複数のブレードを含み、前記後方ローターもまた、1組の前記複数のブレードを含み、
前記複数のブレードの前記部分の前記各ヒーターシステムが、ある順番で通電され、前記後方ローターの前記複数のブレードの前記各内側部分に含まれる前記複数の第2の翼長ヒーターシステムが、前記順番から除去され、前記前方ローター及び前記後方ローターの1組の前記複数のブレードの前記外側部分がより頻繁に通電されることを可能とする、付記項1から10のいずれか1項に記載のシステム。
付記項12
第1のローター及び第2のローターを含む複数のローターを更に備え、前記第1のローターが、1組の複数のブレードを含み、前記第2のローターもまた、1組の複数のブレードを含み、前記複数のブレードの前記部分の前記各ヒーターシステムが、翼弦方式で通電され、その結果、
前記第1のローターの1組の前記複数のブレードの前記外側部分及び前記内側部分に対して、前記部分が、各ブレードの前縁から後縁まで通電され、
前記第2のローターの1組の前記複数のブレードの前記外側部分及び前記内側部分に対して、前記部分が、各ブレードの前縁から後縁まで通電される、付記項1から11のいずれか1項に記載のシステム。
付記項13
閾値を上回る前記外気温に基づいて、前記複数のブレードの前記部分の前記各ヒーターシステムが、ある順番で通電され、
前記複数のブレードの前記各外側部分に含まれる前記複数の第1の翼長ヒーターシステム又は前記複数のブレードの前記各内側部分に含まれる前記複数の第2の翼長ヒーターシステムが、前記順番から除去される、請求項1から12のいずれか1項に記載のシステム。
付記項14
システムであって、
ローターに連結された複数のブレードであって、前記複数のブレードの領域が、部分に分割され、所与のブレードが、前記ローターから外向きに延在する内側部分と、前記内側部分から前記所与のブレードの先端まで延在する外側部分とを含む、複数のブレードと、
前記複数のブレードの前記外側部分のそれぞれに含まれる、複数の第1の翼長ヒーターシステムと、
前記複数のブレードの前記内側部分のそれぞれに含まれる、複数の第2の翼長ヒーターシステムと、前記複数の第1の翼長ヒーターシステム及び前記複数の第2の翼長ヒーターシステムに接続された制御ユニットとを備え、前記制御ユニットが、前記複数のブレードの前記部分の前記各ヒーターシステムが内側又は外側である前記部分に基づいた順番、並びに前記システムの周囲の1以上の着氷条件に基づいた順番で通電されるように、構成されるシステム。
付記項15
前記複数のブレードが、第1の組のブレード及び第2の組のブレードを含み、前記複数のブレードの前記部分の前記各ヒーターシステムが、
前記第1の組のブレード及び前記第2の組のブレードの外側部分、
前記第1の組のブレードの内側部分、
前記第1の組のブレード及び前記第2の組のブレードの前記外側部分、前記第2の組のブレードの内側部分、という順番で通電される、付記項14に記載のシステム。
付記項16
前記複数のブレードの前記部分の前記各ヒーターシステムが、前記各ブレードの前縁から後縁まで、翼弦方式で通電される、付記項14又は15に記載のシステム。
付記項17
前方ローター及び後方ローターを含む複数のローターを更に備え、前記前方ローターが、1組の前記複数のブレードを含み、前記後方のローターもまた、1組の前記複数のブレードを含み、前記複数のブレードの前記部分の前記各ヒーターシステムが、
前記前方ローター及び前記後方ローターの1組の前記複数のブレードの外側部分、
前記後方ローターの1組の前記複数のブレードの内側部分、
前記前方ローター及び前記後方ローターの1組の前記複数のブレードの前記外側部分、
前記前方ローターの1組の前記複数のブレードの内側部分、という順番で通電される、付記項14から16のいずれか1項に記載のシステム。
付記項18
回転翼機の周囲の1以上の着氷条件を検知するステップであって、前記回転翼機が、ローターに連結された複数のブレードを備え、前記複数のブレードが、第1の組のブレード及び第2の組のブレードを含み、前記複数のブレードの領域が部分に分割され、それにより、所与のブレードが、前記ローターから外向きに延在する内側部分と、前記内側部分から前記所与のブレードの先端まで延在する外側部分とを含む、検知するステップと、
制御ユニットによって、前記第1の組のブレード及び前記第2の組のブレードの各外側部分に含まれる複数の第1の翼長ヒーターシステムに電力を供給するステップと、
前記制御ユニットによって、前記第1の組のブレードの各内側部分に含まれる複数の第2の翼長ヒーターシステムに電力を供給するステップと、
前記制御ユニットによって、前記第1の組のブレード及び前記第2の組のブレードの前記各外側部分に含まれる前記複数の第1の翼長ヒーターシステムに電力を供給するステップと、
前記制御ユニットによって、前記第2の組のブレードの各内側部分に含まれる複数の第2の翼長ヒーターシステムに電力を供給するステップとを含む方法。
付記項19
周囲の1以上の着氷条件が存在しなくなるまで、前記各ヒーターシステムに電力を供給する順番を繰り返すことを更に含む、付記項18に記載の方法。
付記項20
前記回転翼機が、前方ローター及び後方ローターを含む複数のローターを備え、前記前方ローターが、前記第1の組のブレードを含み、かつ前記後方ローターが、前記第2の組のブレードを含み、
前記第1の組のブレード及び前記第2の組のブレードの各外側部分に含まれる前記複数の第1の翼長ヒーターシステムに電力を供給するステップが、前記前方ローターの前記第1の組のブレード及び前記後方ローターの前記第2の組のブレードの外側部分に電力を供給するステップを含み、
前記第1の組のブレードの各内側部分に含まれる前記複数の第2の翼長ヒーターシステムに電力を供給するステップが、前記後方ローターにある前記第2の組のブレードの内側部分に電力を供給するステップを含み、
前記第1の組のブレード及び前記第2の組のブレードの前記各外側部分に含まれる前記複数の第1の翼長ヒーターシステムに電力を供給するステップが、前記前方ローターの前記第1の組のブレード及び前記後方ローターの前記第2の組のブレードの前記外側部分に電力を供給するステップを含み、
前記第2の組のブレードの各内側部分に含まれる前記複数の第2の翼長ヒーターシステムに電力を供給するステップが、前記前方ローターの前記第1の組のブレードの内側部分に電力を供給するステップを含む、付記項18又は19に記載の方法。
種々の有利な配置の説明は、例示及び説明の目的で提示されており、全てを述べ尽くそうとするものでも、開示された形式の実施形態への限定を意図するものでもない。多数の変更及び変種が、当業者にとって明らかであろう。更に、他の有利な実施形態と比較して、異なる有利な実施形態が、異なる利点を提供することができる。選択された1以上の実施形態は、実施形態の原理及び実際の応用を最も上手く解説するとともに、種々の実施形態の開示を想定される個々の用途に適した種々の変更と併せて当業者にとって理解可能にするために、選択及び説明されている。
100 航空機、102 制御ユニット、104 電源、106 (1以上の)センサー、108 ローター、110,112 ブレード、114 外側ヒーターシステム、116 内側ヒーターシステム、118 ローター、120,122 ブレード、124 外側ヒーターシステム、126 内側ヒーターシステム、200 演算装置、202 インターフェース、204 無線通信部品、206 (1以上の)センサー、208 データ記憶装置、210 (1以上の)プロセッサ、212 通信リンク、214 プログラムロジック、216 ヒーターの順番データ、300 ブレード、302 内側ヒーターシステム、304 外側ヒーターシステム、400 回転翼機、402 ローター、404,406,408,410 ブレード、412 内側部分、414 外側部分、416,418,420 第2の翼長ヒーターシステム、422,424,426 第1の翼長ヒーターシステム、428 内側部分、430 外側部分、432,434,436 ヒーターシステム、600 回転翼機、602 前方ローター、604 後方ローター、606,608,610 ブレード、612 内側部分、614 外側部分、616,618,620 第2の翼長ヒーターシステム、622,624,626 第1の翼長ヒーターシステム、628,630,632 ブレード、634 外側部分、636 内側部分、638,640,642 内側ヒーターシステム、800 方法

Claims (15)

  1. 回転翼機(100)用のシステムであって、
    ローター(108)に連結された複数のブレード(110、112)であって、当該複数のブレード(110、112)の領域が、部分に分割され、所与のブレードが、前記ローター(108)から外向きに延在する内側部分(412)と、前記内側部分(412)から前記所与のブレードの先端まで延在する外側部分(414)とを含む、複数のブレード(110、112)と、
    前記複数のブレードの前記外側部分(414)のそれぞれに含まれる、複数の第1の翼長ヒーターシステム(422、424、426)と、
    前記複数のブレードの前記内側部分(412)のそれぞれに含まれる、複数の第2の翼長ヒーターシステム(416、418、420)と、
    前記複数の第1の翼長ヒーターシステム(422、424、426)及び前記複数の第2の翼長ヒーターシステム(416、418、420)に連結された制御ユニット(102)であって、前記複数のブレードの前記部分の各ヒーターシステムが、外気温に基づいた順番で通電される、制御ユニット(102)とを備える、システム。
  2. 前記複数のブレード(110、112)の前記部分(412、414)の各ヒーターシステム(114、116)が、着氷の度合いを示す水分センサー(106)の出力及び外気温に更に基づいた順番で通電される、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記順番が、着氷条件が存在しなくなるまで繰り返される、請求項1又は2に記載のシステム。
  4. 前記複数のブレード(110、112)の前記部分(412、414)の前記各ヒーターシステム(114、116)が、外気温に基づいた前記順番で通電され、前記順番が、前記複数のブレード(110、112)の前記内側部分(412)の加熱よりも、前記複数のブレード(110、112)の前記外側部分(414)をより頻繁に加熱することを含む、請求項1から3のいずれか1項に記載のシステム。
  5. 前記制御ユニット(102)が、前記複数の第1の翼長ヒーターシステム(422、424、426)と前記複数の第2の翼長ヒーターシステム(416、418、420)との間で、前記各ブレード(110、112)を加熱するための電力を分割し、それにより、ピーク電力の出力を削減する、請求項1から4のいずれか1項に記載のシステム。
  6. 前記制御ユニット(102)が、前記複数の第1の翼長ヒーターシステム(422、424、426)と前記複数の第2の翼長ヒーターシステム(416、418、420)との間で、それぞれ約3分の2〜3分の1の配分で電力を分割する、請求項5に記載のシステム。
  7. 前記複数のブレード(110、112)が、第1の組のブレード(404、408)及び第2の組のブレード(406、410)を含み、前記複数のブレードの前記部分の前記各ヒーターシステムが、
    前記第1の組のブレード(404、408)及び前記第2の組のブレード(406、410)の前記外側部分(414)、
    前記第1の組のブレード(404、408)の前記内側部分(412)、
    前記第1の組のブレード(404、408)及び前記第2の組のブレード(406、410)の前記外側部分(414)、
    前記第2の組のブレード(406、410)の前記内側部分(412)、という順番で通電される、請求項1から6のいずれか1項に記載のシステム。
  8. 前記複数のブレード(110、112)の前記部分の前記各ヒーターシステム(114、116)が、前記各ブレードの前縁から後縁まで、翼弦方式で通電される、請求項1から7のいずれか1項に記載のシステム。
  9. 前方ローター(602)及び後方ローター(604)を含む複数のローター(602、604)を更に備え、前記前方ローター(602)が、1組の前記複数のブレード(110、112)を含み、前記後方ローター(604)もまた、1組の前記複数のブレード(120、122)を含む、請求項1から8のいずれか1項に記載のシステム。
  10. 前記複数のブレードの部分の各ヒーターシステムが、
    前記前方ローター(602)及び前記後方ローター(604)の1組の前記複数のブレード(120、122)の外側部分(422、424、426)、
    前記後方ローター(604)の1組の前記複数のブレードの内側部分(612)、
    前記前方ローター(602)及び前記後方ローター(604)の1組の前記複数のブレードの前記外側部分(614)、
    前記前方ローター(602)の1組の前記複数のブレードの前記内側部分(612)、という順番で通電される、請求項9に記載のシステム。
  11. 前方ローター(602)及び後方ローター(604)を含む複数のローター(602、604)を更に備え、前記前方ローター(602)が、1組の前記複数のブレードを含み、前記後方ローター(604)もまた、1組の前記複数のブレードを含み、
    前記複数のブレードの前記部分の各ヒーターシステム(612、614)が、ある順番で通電され、前記後方ローター(118、604)の前記複数のブレード(628、630、632)の各内側部分(612)に含まれる前記複数の第2の翼長ヒーターシステム(616、618、620)が、前記順番から除去され、前記前方ローター(108、602)及び前記後方ローター(118、604)の前記複数のブレードの組の前記外側部分(614)がより頻繁に通電されることを可能とする、請求項1から10のいずれか1項に記載のシステム。
  12. 第1のローター(108、602)及び第2のローター(118、604)を含む複数のローター(108、118、602、604)を更に備え、前記第1のローター(108、602)が、1組の前記複数のブレード(110、112)を含み、前記第2のローター(118、604)もまた、1組の前記複数のブレード(120、122)を含み、前記複数のブレードの前記部分の各ヒーターシステムが、翼弦方式で通電され、その結果、
    前記第1のローター(108、602)の1組の前記複数のブレードの前記外側部分(614)及び前記内側部分(612)に対して、前記部分が、各ブレードの前縁から後縁まで通電され、
    前記第2のローター(118、604)の1組の前記複数のブレードの前記外側部分(614)及び前記内側部分(612)に対して、前記部分が、各ブレードの前縁から後縁まで通電される、請求項1から11のいずれか1項に記載のシステム。
  13. 閾値を上回る外気温に基づいて、前記複数のブレードの前記部分の前記各ヒーターシステムが、ある順番で通電され、
    前記複数のブレードの前記各外側部分(614)に含まれる前記複数の第1の翼長ヒーターシステム(622、624、626)、又は前記複数のブレードの前記各内側部分(612)に含まれる前記複数の第2の翼長ヒーターシステム(616、618、620)が、前記順番から除去される、請求項1から12のいずれか1項に記載のシステム。
  14. 回転翼機(100)の周囲の1以上の着氷条件を検知するステップであって、前記回転翼機(100)が、ローター(108)に連結された複数のブレード(110、112)を含み、前記複数のブレード(110、112)が、第1の組のブレード(404、408)及び第2の組のブレード(406、410)を含み、前記複数のブレードの領域が部分(412、414)に分割され、それにより、所与のブレードが、前記ローター(108、402)から外向きに延在する内側部分(412)及び前記内側部分から前記所与のブレードの先端まで延在する外側部分(414)を含む、検知するステップと、
    制御ユニット(102)によって、前記第1の組のブレード(404、408)及び前記第2の組のブレード(406、410)の前記各外側部分(414)に含まれる複数の第1の翼長ヒーターシステム(422、424、426)に電力を供給するステップと、
    前記制御ユニット(102)によって、前記第1の組のブレード(404、408)の前記各内側部分(412)に含まれる複数の第2の翼長ヒーターシステム(416、418、420)に電力を供給するステップと、
    前記制御ユニット(102)によって、前記第1の組のブレード(404、408)及び前記第2の組のブレード(406、410)の前記各外側部分(414)に含まれる前記複数の第1の翼長ヒーターシステム(422、424、426)に電力を供給するステップと、
    前記制御ユニット(102)によって、前記第2の組のブレード(406、410)の前記各内側部分(412)に含まれる前記複数の第2の翼長ヒーターシステム(416、418、420)に電力を供給するステップとを含む方法。
  15. 前記回転翼機(100、600)が、前方ローター(602)及び後方ローター(604)を含む複数のローター(108、118)を備え、前記前方ローター(602)が、前記第1の組のブレード(606、608、610)を含み、かつ前記後方ローター(604)が、前記第2の組のブレード(628、630、632)を含み、
    前記第1の組のブレード(606、608、610)及び前記第2の組のブレード(628、630、632)の各外側部分(614)に含まれる前記複数の第1の翼長ヒーターシステム(622、624、626)に電力を供給するステップが、前記前方ローター(602)にある前記第1の組のブレード(606、608、610)及び前記後方ローター(118、604)にある前記第2の組のブレード(628、630、632)の外側部分(614)に電力を供給するステップを含み、
    前記第1の組のブレード(606、608、610)の各内側部分(612)に含まれる前記複数の第2の翼長ヒーターシステム(616、618、620)に電力を供給するステップが、前記後方ローター(118、604)にある前記第2の組のブレード(628、630、632)の前記内側部分(612)に電力を供給するステップを含み、
    前記第1の組のブレード(606、608、610)及び前記第2の組のブレード(628、630、632)の前記各外側部分(614)に含まれる前記複数の第1の翼長ヒーターシステム(622、624、626)に電力を供給するステップが、前記前方ローター(108、602)の前記第1の組のブレード(606、608、610)及び前記後方ローター(118、604)の前記第2の組のブレード(628、630、632)の前記外側部分(614)に電力を供給するステップを含み、
    前記第2の組のブレード(628、630、632)の各前記内側部分(612)に含まれる前記複数の第2の翼長ヒーターシステム(616、618、620)に電力を供給するステップが、前記前方ローター(108、602)にある前記第1の組のブレード(606、608、610)の前記内側部分(612)に電力を供給するステップを含む、請求項14に記載の方法。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10479511B2 (en) * 2015-02-17 2019-11-19 Sikorsky Aircraft Corporation Direct current (DC) deicing control system, a DC deicing system and an aircraft including a DC deicing system
US10543926B2 (en) * 2015-12-21 2020-01-28 Sikorsky Aircraft Corporation Ice protection systems
CN108474356B (zh) * 2015-12-23 2021-08-13 维斯塔斯风力系统集团公司 改进的电热加热
US10583928B2 (en) 2017-04-10 2020-03-10 B/E Aerospace, Inc. Inline heater controller
FR3068195B1 (fr) 2017-06-27 2019-07-19 Airbus Helicopters Procede de fabrication d'un equipement tournant de voilure tournante muni d'un degivreur, ledit equipement tournant et un drone muni dudit equipement tournant
EP3650349B1 (en) 2018-11-07 2022-03-02 Ratier-Figeac SAS De-icing system and method
GB201820301D0 (en) * 2018-12-13 2019-01-30 Rolls Royce Plc Water and ice detection
US10994849B2 (en) 2019-01-02 2021-05-04 Goodrich Corporation Aircraft ice protection control system preheat logic
US11459112B2 (en) 2019-07-19 2022-10-04 Rosemount Aerospace Inc. Active aircraft probe heat monitor and method of use
US11999493B2 (en) 2021-03-31 2024-06-04 Goodrich Corporation Method and system for ice shed
CN113236512B (zh) * 2021-07-09 2021-09-10 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 一种优化的风力机叶片除冰方法
US11897619B2 (en) * 2021-11-22 2024-02-13 Rosemount Aerospace Inc. Heating prognostics system for ice protection system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001517583A (ja) * 1997-09-22 2001-10-09 ノースコースト テクノロジーズ 航空機表面用の除氷および防氷のシステムおよび方法
US20050184193A1 (en) * 2003-12-12 2005-08-25 Eurocopter Modular anti-icing/de-icing device for an aerodynamic surface
WO2013107457A1 (en) * 2012-01-20 2013-07-25 Vestas Wind Systems A/S Method of de-icing a wind turbine blade
US20140219798A1 (en) * 2013-02-01 2014-08-07 Rolls-Royce Plc De-icing apparatus and a method of using the same

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2213871B1 (ja) 1973-01-11 1975-03-28 Aerospatiale
EP0040017B1 (en) * 1980-05-08 1984-07-18 LUCAS INDUSTRIES public limited company Switching system for sequential connection of loads to an electrical supply
US5709532A (en) * 1994-12-29 1998-01-20 The B.F. Goodrich Company Propeller ice protection system and method providing reduced sliding contact maintenance
RU2093426C1 (ru) * 1996-03-21 1997-10-20 Йелстаун Корпорейшн Н.В. Тепловая противообледенительная система вращаемого элемента
RU2226481C2 (ru) * 2002-07-19 2004-04-10 Открытое акционерное общество "Казанский вертолётный завод" Электротепловая противообледенительная система, например, для лопастей вертолёта
CN101068715B (zh) * 2005-02-24 2012-01-25 贝尔直升机泰克斯特龙公司 用于旋翼飞行器的冰管理系统
US8550402B2 (en) * 2005-04-06 2013-10-08 Sikorsky Aircraft Corporation Dual-channel deicing system for a rotary wing aircraft
FR2906786B1 (fr) * 2006-10-09 2009-11-27 Eurocopter France Procede et dispositif de degivrage d'une paroi d'aeronef
US7786684B2 (en) 2007-10-22 2010-08-31 Honeywell International Inc. Electromechanical flight control system and method for rotorcraft
US9656757B2 (en) * 2008-09-16 2017-05-23 Hamilton Sundstrand Corporation Propeller deicing system
US8827207B2 (en) * 2011-05-03 2014-09-09 Goodrich Corporation Ice protection system
FR3015798B1 (fr) * 2013-12-20 2016-01-22 Ratier Figeac Soc Dispositif pour la transmission independante de multiples puissances electriques sur un rotor de turbomachine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001517583A (ja) * 1997-09-22 2001-10-09 ノースコースト テクノロジーズ 航空機表面用の除氷および防氷のシステムおよび方法
US20050184193A1 (en) * 2003-12-12 2005-08-25 Eurocopter Modular anti-icing/de-icing device for an aerodynamic surface
WO2013107457A1 (en) * 2012-01-20 2013-07-25 Vestas Wind Systems A/S Method of de-icing a wind turbine blade
US20140219798A1 (en) * 2013-02-01 2014-08-07 Rolls-Royce Plc De-icing apparatus and a method of using the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J.B. WERNER: "THE DEVELOPMENT OF AN ADVANCED ANTI-ICING/DEICING CAPABILITY FOR U.S. ARMY HELICOPTERS", USAAMRDL-TR-75-34A, AD-A019044, JPN6018042132, November 1975 (1975-11-01), US, ISSN: 0003905689 *

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