RU207639U1

RU207639U1 - AIRCRAFT ANTI-ICE DEVICE WITH ADVANCED EMERGENCY PROTECTION

Info

Publication number: RU207639U1
Application number: RU2021123575U
Authority: RU
Inventors: Сергей Алексеевич Голота; Андрей Ярославович Дерех; Владимир Маркович Довгалёнок; Олег Игоревич Дунст; Валерий Николаевич Захаренков; Олег Григорьевич Клочков; Андрей Дмитриевич Куприянов
Original assignee: Акционерное общество «Аэроэлектромаш»
Priority date: 2021-08-09
Filing date: 2021-08-09
Publication date: 2021-11-08

Abstract

Полезная модель относится к области авиации, в частности, к устройствам для удаления или предотвращения образования льда на поверхностях лопастей воздушных винтов летательных аппаратов. Технический результат полезной модели состоит в том, что в противообледенительном устройстве, в котором обмотка индуктора генератора содержит больше одной пары полюсов, блок аварийной защиты способен прервать электрическую цепь возбуждения, когда он выявляет несимметричную реакцию якоря. Противообледенительное устройство для авиационного воздушного винта содержит генератор, нагревательные элементы, распределенные по всем лопастям воздушного винта, и блок аварийной защиты. Индуктор генератора установлен неподвижно относительно корпуса летательного аппарата, причем обмотка индуктора содержит больше одной пары полюсов и подключена к источнику постоянного напряжения с образованием электрической цепи возбуждения. Якорь генератора прикреплен к валу воздушного винта, причем обмотка якоря содержит три фазы. Каждый из нагревательных элементов соединен со своей фазой обмотки якоря. Блок аварийной защиты способен прерывать электрическую цепь возбуждения, когда в электрической цепи возбуждения возникают колебания электрического тока на частоте, равной частоте вращения вала воздушного винта, умноженной на число полюсов обмотки индуктора.The utility model relates to the field of aviation, in particular, to devices for removing or preventing the formation of ice on the surfaces of propeller blades of aircraft. The technical result of the utility model is that in an anti-icing device in which the generator inductor winding contains more than one pair of poles, the emergency protection unit is capable of interrupting the electric excitation circuit when it detects an asymmetric armature response. An anti-icing device for an aircraft propeller contains a generator, heating elements distributed over all propeller blades, and an emergency protection unit. The generator inductor is mounted stationary relative to the aircraft body, and the inductor winding contains more than one pair of poles and is connected to a constant voltage source with the formation of an electric excitation circuit. The generator armature is attached to the propeller shaft, and the armature winding contains three phases. Each of the heating elements is connected to its own armature winding phase. The emergency protection unit is capable of interrupting the electric excitation circuit when oscillations of the electric current occur in the electric excitation circuit at a frequency equal to the rotational speed of the propeller shaft multiplied by the number of poles of the inductor winding.

Description

Область техникиTechnology area

[1] Полезная модель относится к области авиации, в частности, к устройствам для удаления или предотвращения образования льда на поверхностях лопастей воздушных винтов летательных аппаратов. По мнению авторов полезной модели основной областью ее использования являются противообледенительные устройства для хвостовых вертолетных винтов.[1] The utility model relates to the field of aviation, in particular, to devices for removing or preventing the formation of ice on the surfaces of aircraft propeller blades. According to the authors of the utility model, the main area of its use is anti-icing devices for helicopter tail rotor propellers.

Предпосылки к созданию полезной моделиPrerequisites for the creation of a utility model

[2] Обледенение воздушного винта летательного аппарата несет существенные риски для безопасности полета. Ледяная корка, образованная на лопастях, значительно снижает КПД воздушного винта, что отрицательно сказывается на эксплуатационных качествах летательного аппарата. Кроме того, неравномерное скалывание льда с лопастей воздушного винта вызывает дисбаланс, способный разрушить воздушный винт или вывести из строя двигатель. Куски отколовшегося льда при этом могут повредить фюзеляж летательного аппарата или закрепленное на нем оборудование.[2] Icing of an aircraft propeller carries significant risks to flight safety. The ice crust formed on the blades significantly reduces the efficiency of the propeller, which negatively affects the performance of the aircraft. In addition, uneven chipping of ice from the propeller blades causes imbalance that can destroy the propeller or damage the engine. Chunks of broken ice can damage the aircraft fuselage or equipment attached to it.

[3] Уровень техники содержит сведения о противообледенительных устройствах для воздушного винта (далее – противообледенительные устройства), которые включают в себя нагревательные элементы, прикрепленные к лопастям воздушного винта. При пропускании через нагревательные элементы электрического тока они способны нагревать лопасти и тем самым препятствовать обледенению лопастей. Однако возможное прерывание подачи электроэнергии на один из нагревательных элементов, сопровождающееся обледенением соответствующей лопасти, вызывает упомянутый выше дисбаланс воздушного винта, неизбежным следствием которого станет наступление аварийной ситуации. Таким образом, в противообледенительном устройстве должны быть предусмотрены:[3] The prior art contains information on anti-icing devices for propeller (hereinafter referred to as anti-icing devices), which include heating elements attached to the blades of the propeller. When electric current is passed through the heating elements, they are able to heat the blades and thereby prevent the blades from icing. However, a possible interruption in the supply of electricity to one of the heating elements, accompanied by icing of the corresponding blade, causes the aforementioned imbalance of the propeller, the inevitable consequence of which will be the onset of an emergency. Thus, the de-icing device should include:

- функция по незамедлительному выявлению нарушения целостности любой из электрических цепей, питающих нагревательные элементы, и при возникновении данной неисправности- a function to immediately detect a violation of the integrity of any of the electrical circuits supplying the heating elements, and in the event of this malfunction

- функция по экстренному отключению всех нагревательных элементов и оповещения пилота для скорейшего безаварийного прекращения полета. - function for emergency shutdown of all heating elements and notification of the pilot for the earliest accident-free flight termination.

[4] Прототипом полезной модели является противообледенительное устройство для воздушного винта, раскрытое в патентной публикации RU2093426C1, 20.10.1997. Прототип содержит генератор, индуктор которого прикреплен к корпусу летательного аппарата, а якорь установлен на валу воздушного винта. Данная конфигурация позволяет бесконтактным способом создать ЭДС в фазах обмотки якоря и обеспечить протекание электрического тока в подключенных к ним нагревательным элементам, закрепленным на каждой лопасти воздушного винта. Прерывание электрического соединения между какой-либо фазой обмотки якоря и соответствующим ей нагревательным элементом диагностируется по факту возникновения в электрической цепи возбуждения колебаний электрического тока с частотой, равной удвоенной частоте вращения якоря. [4] The prototype of the utility model is an anti-icing device for the propeller disclosed in patent publication RU2093426C1, 20.10.1997. The prototype contains a generator, the inductor of which is attached to the body of the aircraft, and the armature is mounted on the propeller shaft. This configuration makes it possible to create an EMF in the phases of the armature winding in a non-contact way and to ensure the flow of electric current in the heating elements connected to them, fixed on each blade of the propeller. The interruption of the electrical connection between any phase of the armature winding and the heating element corresponding to it is diagnosed by the fact that electric current oscillations with a frequency equal to twice the armature rotation frequency appear in the electric circuit of excitation.

[5] Как было установлено авторами полезной модели, недостаток прототипа состоит в том, что, указанная диагностика прерывания электрического соединения между фазой обмотки якоря и нагревательным элементом может быть реализована только в случае выполнения обмотки индуктора с одной парой полюсов. Однако ввиду рассеяния магнитного потока такая обмотка индуктора не обеспечивает надлежащую эффективность передачи электроэнергии на обмотку якоря, или другими словами, она не способна создать в обмотке якоря, а значит и в нагревательных элементах, электрический ток той величины, которая является достаточной для эффективного нагрева лопастей. [5] As it was established by the authors of the utility model, the disadvantage of the prototype is that the specified diagnostics of interruption of the electrical connection between the phase of the armature winding and the heating element can be realized only if the inductor winding has one pair of poles. However, due to the leakage of the magnetic flux, such a winding of the inductor does not provide the proper efficiency of power transmission to the armature winding, or in other words, it is not able to create in the armature winding, and therefore in the heating elements, an electric current of that magnitude that is sufficient for efficient heating of the blades.

[6] Техническая проблема, на решение которой направлена полезная модель, состоит в создании противообледенительного устройства, в котором обмотка индуктора генератора содержит больше одной пары полюсов, и которое при этом способно обеспечить надежную диагностику электрических цепей на стороне якоря генератора. [6] The technical problem to be solved by the utility model is to create an anti-icing device, in which the generator inductor winding contains more than one pair of poles, and which, at the same time, is capable of providing reliable diagnostics of electrical circuits on the armature side of the generator.

Сущность полезной моделиThe essence of the utility model

[7] Для решения указанной технической проблемы в качестве полезной модели предложено противообледенительное устройство для авиационного воздушного винта, содержащее генератор, нагревательные элементы, распределенные по всем лопастям воздушного винта, и блок аварийной защиты. Индуктор генератора установлен неподвижно относительно корпуса летательного аппарата, причем обмотка индуктора содержит больше одной пары полюсов и подключена к источнику постоянного напряжения с образованием электрической цепи возбуждения. Якорь генератора прикреплен к валу воздушного винта, причем обмотка якоря содержит три фазы, и каждый из нагревательных элементов соединен со своей фазой обмотки якоря. Блок аварийной защиты способен прерывать электрическую цепь возбуждения, когда в электрической цепи возбуждения возникают колебания электрического тока на частоте, равной частоте вращения вала воздушного винта, умноженной на число полюсов обмотки индуктора. [7] To solve this technical problem, an anti-icing device for an aircraft propeller is proposed as a useful model, containing a generator, heating elements distributed over all propeller blades, and an emergency protection unit. The generator inductor is mounted stationary relative to the aircraft body, and the inductor winding contains more than one pair of poles and is connected to a constant voltage source with the formation of an electric excitation circuit. The generator armature is attached to the propeller shaft, and the armature winding contains three phases, and each of the heating elements is connected to its own phase of the armature winding. The emergency protection unit is capable of interrupting the electric excitation circuit when oscillations of the electric current occur in the electric excitation circuit at a frequency equal to the rotational speed of the propeller shaft multiplied by the number of poles of the inductor winding.

[8] Технический результат полезной модели состоит в том, что в противообледенительном устройстве, в котором обмотка индуктора генератора содержит больше одной пары полюсов, блок аварийной защиты способен отследить появление несимметричной реакции якоря, свидетельствующей о возникновении неисправности, и прервать электрическую цепь возбуждения, не допуская возникновения дисбаланса на воздушном винте. [8] The technical result of the utility model is that in an anti-icing device, in which the winding of the generator inductor contains more than one pair of poles, the emergency protection unit is able to track the appearance of an asymmetrical armature reaction, indicating a malfunction, and interrupt the electric excitation circuit, preventing imbalance on the propeller.

[9] В частном случае полезной модели в электрическую цепь возбуждения последовательно с обмоткой индуктора включен транзисторный ключ, при этом блок аварийной защиты способен прерывать электрическую цепь возбуждения через управление транзисторным ключом. Благодаря высокой скорости срабатывания транзисторного ключа данное исполнение позволяет уменьшить время несимметричного нагрева лопастей воздушного винта, снижая риск развития аварийной ситуации.[9] In the particular case of the utility model, a transistor switch is connected in series with the inductor winding in the electric excitation circuit, while the emergency protection unit is capable of interrupting the electric excitation circuit through the control of the transistor switch. Due to the high speed of operation of the transistor switch, this design allows to reduce the time of asymmetric heating of the propeller blades, reducing the risk of an emergency.

[10] В другом частном случае полезной модели в электрическую цепь возбуждения последовательно с обмоткой индуктора включен измерительный резистор, при этом блок аварийной защиты подключен к электрической цепи возбуждения параллельно с измерительным резистором. Данное исполнение позволяет определить силу тока и частоту его колебаний по падению напряжения на измерительном резисторе.[10] In another particular case of the utility model, a measuring resistor is connected in series with the inductor winding in the electric excitation circuit, while the emergency protection unit is connected to the electric excitation circuit in parallel with the measuring resistor. This design allows you to determine the current strength and frequency of its oscillations by the voltage drop across the measuring resistor.

[11] В еще одном частном случае полезной модели противообледенительное устройство предназначено для хвостового вертолетного винта. Данная предпочтительная область использования полезной модели обусловлена сравнительно малым диапазоном частот вращения вала хвостового вертолетного винта, что облегчает выявление в электрической цепи возбуждения колебаний электрического тока на частоте вращения вала воздушного винта, умноженной на число полюсов обмотки индуктора. [11] In yet another particular case of the utility model, the anti-icing device is intended for a helicopter tail rotor. This preferred area of application of the utility model is due to the relatively small range of rotational speeds of the tail rotor shaft, which facilitates the identification of electric current oscillations in the electric circuit of excitation at the rotational speed of the propeller shaft multiplied by the number of poles of the inductor winding.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

[12] Осуществление полезной модели будет пояснено ссылками на фигуры:[12] The implementation of the utility model will be explained by referring to the figures:

Фиг. 1 – принципиальная схема противообледенительного устройства, выполненного согласно полезной модели;FIG. 1 is a schematic diagram of an anti-icing device made according to the invention;

Фиг. 2 – сила тока в электрической цепи возбуждения при работающих трех фазах (качественная временная зависимость);FIG. 2 - current strength in the electric excitation circuit with three phases operating (qualitative time dependence);

Фиг. 3 – сила тока в электрической цепи возбуждения при прерванном электрическом контакте на одной фазе (качественная временная зависимость).FIG. 3 - current strength in the electric excitation circuit with an interrupted electrical contact in one phase (qualitative time dependence).

Следует отметить, что форма и размеры отдельных элементов противообледенительного устройства, отображенных на фигурах, могут являться условными и могут быть показаны так, чтобы наиболее наглядно проиллюстрировать взаимное расположение элементов противообледенительного устройства и их причинно-следственную связь с заявленным техническим результатом. It should be noted that the shape and dimensions of the individual elements of the anti-icing device shown in the figures can be arbitrary and can be shown so as to most clearly illustrate the relative position of the elements of the anti-icing device and their causal relationship with the claimed technical result.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

[13] Осуществление полезной модели будет показано на наилучших известных авторам примерах реализации полезной модели, которые не являются ограничениями в отношении объема охраняемых прав.[13] The implementation of the utility model will be shown on the best examples of utility model implementation known to the authors, which are not restrictions on the scope of protected rights.

[14] Противообледенительное устройство для авиационного воздушного винта, выполненное согласно полезной модели, показано на Фиг. 1. В контексте настоящего изложения понятие «авиационный воздушный винт» следует понимать как воздушный винт, установленный на летательном аппарате.[14] An anti-icing device for an aircraft propeller made according to the invention is shown in FIG. 1. In the context of this presentation, the term "aircraft propeller" should be understood as a propeller mounted on an aircraft.

[15] Противообледенительное устройство 1 включает в себя генератор 2, нагревательные элементы 21, 22, 23 и блок 60 аварийной защиты. Генератор 2 содержит индуктор 30 и якорь 40. В отношении нагревательных элементов 21, 22, 23 заметим, что в данном случае их число равно числу лопастей воздушного винта (три), т.е. на каждой из трех лопастей (не показаны) закреплен один из нагревательных элементов 21, 22 или 23. Тем не менее, число нагревательных элементов может отличаться от числа лопастей, и на каждой лопасти может быть закреплено несколько нагревательных элементов.[15] The de-icing device 1 includes a generator 2, heating elements 21, 22, 23 and an emergency protection unit 60. Generator 2 contains an inductor 30 and an armature 40. With regard to the heating elements 21, 22, 23, note that in this case their number is equal to the number of propeller blades (three), i.e. one of the heating elements 21, 22 or 23 is attached to each of the three blades (not shown). However, the number of heating elements can be different from the number of blades, and several heating elements can be attached to each blade.

[16] Индуктор 30 образован магнитопроводом 31 и обмоткой 32. Магнитопровод 31 жестко прикреплен к фюзеляжу летательного аппарата (не показан). Обмотка 32 выполнена в виде четырех катушек, последовательно соединенных друг с другом и закрепленных на магнитопроводе 31 так, что они образуют две пары полюсов 33, 34, 35, 36, при этом полюса, соседние друг с другом, имеют разную полярность N и S. Концы обмотки 32 соединены с источником 5 постоянного напряжения, в результате чего обмотка 32 вместе с источником 5 образуют электрическую цепь 51 возбуждения. [16] The inductor 30 is formed by a magnetic circuit 31 and a winding 32. The magnetic circuit 31 is rigidly attached to an aircraft fuselage (not shown). The winding 32 is made in the form of four coils connected in series with each other and fixed on the magnetic circuit 31 so that they form two pairs of poles 33, 34, 35, 36, while the poles adjacent to each other have different polarities N and S. The ends of the winding 32 are connected to a constant voltage source 5, as a result of which the winding 32 together with the source 5 form an electric drive circuit 51.

[17] Согласно полезной модели обмотка 32 образует по меньшей мере две пары полюсов, что позволяет обеспечить эффективную передачу электроэнергии на якорь 40. Тем не менее, являются предпочтительными исполнения, в которых число пар полюсов в обмотке 32 составляет существенно больше двух, например, 6, 7 или 8 пар полюсов. [17] According to the utility model, the winding 32 forms at least two pairs of poles, which allows efficient transmission of electricity to the armature 40. However, embodiments are preferred in which the number of pole pairs in the winding 32 is substantially more than two, for example, 6 , 7 or 8 pole pairs.

[18] Якорь 40 образован магнитопроводом 41 и обмоткой 42. Магнитопровод 41 жестко прикреплен к валу 4 воздушного винта (сам воздушный винт не показан). Вал 4 вращается на заданной частоте и приводится во вращение электродвигателем (не показан). Обмотка 42 выполнена в виде трех фаз 43, 44, 45, каждая из которых представляет собой катушку, закрепленную на магнитопроводе 41.[18] The armature 40 is formed by a magnetic circuit 41 and a winding 42. The magnetic circuit 41 is rigidly attached to the propeller shaft 4 (the propeller itself is not shown). Shaft 4 rotates at a given frequency and is driven by an electric motor (not shown). The winding 42 is made in the form of three phases 43, 44, 45, each of which is a coil attached to the magnetic circuit 41.

[19] Каждый из нагревательных элементов 21, 22, 23 соединен своим первым концом с первым концом своей фазы 43, 44, 45 соответственно, а своим вторым концом – с вторыми концами всех других нагревательных элементов. В свою очередь, фазы 43, 44, 45 соединены между собой своими вторыми концами. Таким образом, в противообледенительном устройстве 1 соединение фаз 43, 44, 45 обмотки 42 с нагревательными элементами 21, 22, 23 выполнено по типу «звезда».[19] Each of the heating elements 21, 22, 23 is connected by its first end to the first end of its phase 43, 44, 45, respectively, and by its second end to the second ends of all other heating elements. In turn, the phases 43, 44, 45 are interconnected by their second ends. Thus, in the anti-icing device 1, the connection of the phases 43, 44, 45 of the winding 42 with the heating elements 21, 22, 23 is made in the "star" type.

[20] Последовательно с обмоткой 32 индуктора 30 в электрическую цепь 51 возбуждения включен измерительный резистор 61. Блок 60 аварийной защиты подключен к электрической цепи 51 возбуждения параллельно с измерительным резистором 61 и способен по падению напряжения на измерительном резисторе 61 определять наличие в электрической цепи 51 возбуждения колебаний электрического тока на частоте, равной частоте вращения вала 4 воздушного винта, умноженной на число полюсов обмотки 42 индуктора 40, т.е. в данном случае умноженной на четыре (далее – диагностическая частота электрического тока).[20] A measuring resistor 61 is connected in series with the winding 32 of the inductor 30 in the excitation electric circuit 51. The emergency protection unit 60 is connected to the excitation electric circuit 51 in parallel with the measuring resistor 61 and is capable of detecting the presence of excitation in the electric circuit 51 by the voltage drop across the measuring resistor 61 oscillations of electric current at a frequency equal to the rotational speed of the shaft 4 of the propeller multiplied by the number of poles of the winding 42 of the inductor 40, i.e. in this case, multiplied by four (hereinafter referred to as the diagnostic frequency of the electric current).

[21] Информацию о частоте вращения вала 4 блок 60 аварийной защиты получает по шине 52 от внешнего устройства (не показано), которое управляет упомянутым электродвигателем, создающим приводной крутящий момент для вала 4. Блок 60 аварийной защиты может получать питание от источника 5 постоянного напряжения, как это показано на Фиг. 1, или от внешнего источника. [21] Information about the speed of rotation of the shaft 4 is received by the emergency protection unit 60 via the bus 52 from an external device (not shown) that controls the above-mentioned electric motor, which generates a driving torque for the shaft 4. The emergency protection unit 60 can be powered from a constant voltage source 5 as shown in FIG. 1, or from an external source.

[22] Далее, последовательно с обмоткой 32 индуктора 30 в электрическую цепь 51 возбуждения включен транзисторный ключ 70, который управляется блоком 60 аварийной защиты. Когда блок 60 аварийной защиты с учетом установленного допуска на погрешность измерений и т.п. фиксирует в электрической цепи 51 возбуждения колебания электрического тока на диагностической частоте, он подает на транзисторный ключ 70 упомянутый управляющий сигнал. При получении управляющего сигнала от блока 60 аварийной защиты транзисторный ключ 70 переходит в выключенное состояние и размыкает электрическую цепь 51 возбуждения. [22] Further, in series with the winding 32 of the inductor 30, a transistor switch 70 is connected to the electric drive circuit 51, which is controlled by the emergency protection unit 60. When the emergency protection unit 60, taking into account the specified tolerance for the measurement error, etc. fixes in the electric circuit 51 excitation oscillations of the electric current at the diagnostic frequency, it supplies the transistor switch 70 with the above-mentioned control signal. Upon receipt of a control signal from the emergency protection unit 60, the transistor switch 70 turns off and opens the electric drive circuit 51.

[23] Следует отметить, что в контексте настоящего изложения понятие «блок 60 аварийной защиты» означает прежде всего описанное выше функциональное содержание данного элемента. Техническая реализация блока 60 аварийной защиты является очевидной для специалиста в данной области техники, и может иметь различную конфигурацию. Например, блок 60 аварийной защиты может быть выполнен с использованием одного или нескольких полосовых фильтров, или иных подобных элементов.[23] It should be noted that in the context of this presentation, the term "emergency protection unit 60" means primarily the functional content of this element described above. The technical implementation of the emergency protection unit 60 is obvious to a person skilled in the art, and may have various configurations. For example, the emergency protection unit 60 may be implemented using one or more bandpass filters, or the like.

[24] Здесь обратим внимание, что если выявление колебаний электрического тока, имеющих диагностическую частоту, осуществляется с использованием полосовых фильтров, то в конструктивном плане имеет преимущество тот случай, когда диагностическая частота изменяется в достаточно узких пределах. Это обстоятельство определяет предпочтительное направление для использования противообледенительного устройства 1, а именно - хвостовые вертолетные винты.[24] Here we pay attention that if the detection of electric current oscillations having a diagnostic frequency is carried out using band-pass filters, then from a structural point of view, the case when the diagnostic frequency changes within a sufficiently narrow range is advantageous. This circumstance determines the preferred direction for the use of the anti-icing device 1, namely the tail rotor propellers.

[25] Далее, блок 60 аварийной защиты может быть выполнен в виде отдельного физически обособленного устройства или может быть выполнен без физического обособления в составе более сложного управляющего устройства, содержащего также блок управления, способный управлять напряжением в электрической цепи 51 возбуждения. Цель блока управления при этом может состоять в таком управлении напряжением, чтобы в электрической цепи 51 возбуждения протекал электрический ток заданной величины. Одновременно с этим, возможно исполнение, когда компоненты блока 60 аварийной защиты могут быть распределены по разным устройствам.[25] Further, the emergency protection unit 60 can be made as a separate physically separate device or can be made without physical isolation as part of a more complex control device, which also contains a control unit capable of controlling the voltage in the electric field circuit 51. The purpose of the control unit in this case may be to control the voltage such that a predetermined amount of electric current flows in the drive circuit 51. At the same time, it is possible that the components of the emergency protection unit 60 can be distributed among different devices.

[26] Противообледенительное устройство 1 работает следующим образом. Вал 4 вращает воздушный винт, а вместе с ним и якорь 40 генератора 2. При нахождении транзисторного ключа 70 во включенном состоянии обмотка 32 индуктора 30 находится под постоянным напряжением, создаваемым источником 5. В результате этого в фазах 43, 44, 45 обмотки 42 индуцируется переменный ток, который протекая по нагревательным элементам 21, 22, 23, вызывает их разогрев. От нагревательных элементов 21, 22, 23 тепло передается на лопасти воздушного винта, к которым прикреплены нагревательные элементы 21, 22, 23, благодаря чему имеющийся на поверхностях лопастей лед тает и удаляется, а образование нового льда становится невозможным. Таким образом, противообледенительное устройство 1 обеспечивает бесконтактную передачу электроэнергии от источника 5, неподвижного относительно корпуса летательного аппарата, к нагревательным элементам 21, 22, 23, вращающимся вместе с валом 4 воздушного винта.[26] The anti-icing device 1 operates as follows. Shaft 4 rotates the propeller, and with it the armature 40 of the generator 2. When the transistor switch 70 is in the on state, the winding 32 of the inductor 30 is under a constant voltage generated by the source 5. As a result, in phases 43, 44, 45 of the winding 42 an alternating current that flows through the heating elements 21, 22, 23 causes them to heat up. From the heating elements 21, 22, 23 heat is transferred to the propeller blades, to which the heating elements 21, 22, 23 are attached, due to which the ice on the surfaces of the blades melts and is removed, and the formation of new ice becomes impossible. Thus, the anti-icing device 1 provides contactless transmission of electricity from the source 5, which is stationary relative to the aircraft body, to the heating elements 21, 22, 23 rotating together with the propeller shaft 4.

[27] Блок 60 аварийной защиты по падению напряжения на измерительном резисторе 61 определяет, имеются ли в электрической цепи 51 возбуждения колебания электрического тока на частоте, равной частоте вращения вала 4, умноженной на число полюсов обмотки 32 индуктора 30. Информацию о частоте вращения вала 4 блок 60 аварийной защиты получает от внешнего устройства по шине 52.[27] The block 60 emergency protection for the voltage drop across the measuring resistor 61 determines whether there are oscillations in the electric current circuit 51 at a frequency equal to the frequency of rotation of the shaft 4 multiplied by the number of poles of the winding 32 of the inductor 30. Information about the frequency of rotation of the shaft 4 the emergency protection unit 60 receives from an external device via bus 52.

[28] Здесь обратим внимание на то, что когда противообледенительное устройство 1 является исправным, и все нагревательные элементы 21, 22, 23 получают электроэнергию от своих фаз 43, 44, 45, колебания электрического тока в электрической цепи 51 возбуждения также присутствуют. Если в это время производить измерение силы тока в электрической цепи 51 возбуждения, то при отображении на графике она примет вид, показанный на Фиг. 2 в виде качественной временной зависимости. [28] Note here that when the de-icing device 1 is in good working order and all of the heating elements 21, 22, 23 receive power from their phases 43, 44, 45, fluctuations in the electric current in the drive circuit 51 are also present. If at this time to measure the current in the electric drive circuit 51, when displayed on the graph, it will take the form shown in FIG. 2 as a qualitative time dependence.

[29] Указанные колебания электрического тока могут быть объяснены некоторой неравномерностью расположения фаз 43, 44, 45 по окружности магнитопровода 41, что влияет на реакцию якоря 40. Тем не менее, реакция якоря 40 в данном случае является в основном симметричной, в результате чего такие колебания являются высокочастотными и имеют малую амплитуду, как это показано на Фиг. 2. Таким образом, колебания электрического тока в электрической цепи 51 возбуждения при работе всех нагревательных элементов 21, 22, 23 могут считаться пренебрежимо малыми аналогично тому, как считаются пренебрежимо малыми колебания напряжения в источнике 5, которые обусловлены процессом выпрямления напряжения, подаваемого в бортовую сеть от основного генератора.[29] These fluctuations in the electric current can be explained by some unevenness of the location of the phases 43, 44, 45 around the circumference of the magnetic circuit 41, which affects the reaction of the armature 40. However, the reaction of the armature 40 in this case is mainly symmetrical, as a result of which such the oscillations are high frequency and low in amplitude, as shown in FIG. 2. Thus, fluctuations in the electric current in the electric field circuit 51 during the operation of all heating elements 21, 22, 23 can be considered negligible in the same way as voltage fluctuations in the source 5 are considered negligible, which are caused by the process of rectifying the voltage supplied to the on-board network from the main generator.

[30] Когда происходит прерывание электрического соединения между какой-либо из фаз 43, 44, 45 и соответствующим нагревательным элементом 21, 22, 23, реакция якоря 40 перестает быть симметричной. При прохождении обесточенной фазы мимо каждого из полюсов 33, 34, 35, 36 индуктивное сопротивление в этом полюсе значительно падает, что приводит и к заметному снижению сопротивления в обмотке 32. В результате этого сила тока в электрической цепи 51 возбуждения возрастает, что фиксируется блоком 60 аварийной защиты по увеличению падения напряжения на измерительном резисторе 61.[30] When an interruption of the electrical connection occurs between any of the phases 43, 44, 45 and the corresponding heating element 21, 22, 23, the reaction of the armature 40 ceases to be symmetrical. When the de-energized phase passes by each of the poles 33, 34, 35, 36, the inductive resistance in this pole drops significantly, which leads to a noticeable decrease in resistance in the winding 32. As a result, the current in the electric field circuit 51 increases, which is fixed by the block 60 emergency protection to increase the voltage drop across the measuring resistor 61.

[31] Качественная временная зависимость силы тока в электрической цепи 51 возбуждения в это время будет вид, показанный на Фиг. 3, где Т – это время, за которое обесточенная фаза проходит мимо одного из полюсов 33, 34, 35, 36 от середины окружного расстояния между данным полюсом и предыдущим к нему до середины окружного расстояния между данным полюсом и следующим за ним. Как следует из Фиг. 3, за время Т сила тока в электрической цепи 51 возбуждения совершает полный цикл колебания, что позволяет считать время Т периодом колебаний электрического тока в электрической цепи 51 возбуждения.[31] The qualitative time dependence of the current in the drive electric circuit 51 at this time will be as shown in FIG. 3, where T is the time during which the de-energized phase passes by one of the poles 33, 34, 35, 36 from the middle of the circumferential distance between this pole and the previous one to it to the middle of the circumferential distance between this pole and the next one. As shown in FIG. 3, during the time T, the current in the electric drive circuit 51 completes a full cycle of oscillation, which makes it possible to consider the time T as a period of oscillations of the electric current in the electric drive circuit 51.

[32] Однако за полный оборот якоря 40 обесточенная фаза пройдет мимо всех четырех полюсов 33, 34, 35, 36, а значит сила тока в электрической цепи 51 возбуждения совершит четыре цикла колебаний, соответствующих периоду Т. Другими словами, частота колебаний электрического тока в электрической цепи 51 возбуждения в данном случае превысит частоту вращения вала 4 в четыре раза, а в общем случае – кратно числу полюсов в обмотке 32 индуктора 30.[32] However, for a full revolution of the armature 40, the de-energized phase will pass by all four poles 33, 34, 35, 36, which means that the current in the electric field circuit 51 will complete four oscillation cycles corresponding to the period T. In other words, the frequency of oscillations of the electric current in electric excitation circuit 51 in this case will exceed the rotational speed of the shaft 4 four times, and in the general case - a multiple of the number of poles in the winding 32 of the inductor 30.

[33] Когда блок 60 аварийной защиты по падению напряжения на измерительном резисторе 61 определяет, что в электрической цепи 51 возбуждения имеются колебания электрического тока на диагностической частоте, он подает на транзисторный ключ 70 управляющий сигнал, который переводит транзисторный ключ 70 в выключенное состояние. Таким образом, электрическая цепь 51 возбуждения размыкается, и риск разбалансировки воздушного винта по причине неравномерного обледенения лопастей исключается. Соответственно, предоставляется возможность для безаварийной посадки летательного аппарата, которая впрочем, должна быть произведена незамедлительно.[33] When the voltage drop protection unit 60 on the measuring resistor 61 determines that there are fluctuations in the electric current at the diagnostic frequency in the drive circuit 51, it sends a control signal to the transistor switch 70, which turns the transistor switch 70 off. Thus, the electric drive circuit 51 is opened and the risk of unbalancing the propeller due to uneven icing of the blades is eliminated. Accordingly, an opportunity is provided for a trouble-free landing of the aircraft, which, however, must be carried out immediately.

[34] Кроме этого, блок 60 аварийной защиты будет выключать транзисторный ключ 70 не только при прерывании соединения между какой-либо из фаз 43, 44, 45 и соответствующим нагревательным элементом 21, 22, 23, но также и в случае короткого замыкания между двумя фазами. Форма и амплитуда колебаний электрического тока в электрической цепи 51 возбуждения в этом случае могут быть иными, однако, его частота по-прежнему будет равна диагностической частоте. [34] In addition, the emergency protection unit 60 will turn off the transistor switch 70 not only when the connection between any of the phases 43, 44, 45 and the corresponding heating element 21, 22, 23 is interrupted, but also in the event of a short circuit between the two phases. The shape and amplitude of oscillations of the electric current in the electric circuit 51 excitation in this case may be different, however, its frequency will still be equal to the diagnostic frequency.

[35] В описанном выше предпочтительном варианте осуществления полезной модели для прерывания электрической цепи 51 возбуждения использован транзисторный ключ 70. Однако это не является обязательным, вместо транзисторного ключа 70 может быть использовано электромагнитное реле.[35] In the above-described preferred embodiment of the invention, a transistor switch 70 is used to interrupt the drive circuit 51. However, this is not necessary, an electromagnetic relay may be used instead of the transistor switch 70.

Claims

1. An anti-icing device for an aircraft propeller, containing a generator, heating elements distributed over all the propeller blades, and an emergency protection unit, while the generator inductor is stationary relative to the aircraft body, and the inductor winding contains more than one pair of poles and is connected to a source constant voltage with the formation of an electric excitation circuit, the generator armature is attached to the propeller shaft, and the armature winding contains three phases, and each of the heating elements is connected to its own phase of the armature winding, while the emergency protection unit is able to interrupt the electric excitation circuit when in the electric circuit excitation, oscillations of the electric current occur at a frequency equal to the rotational speed of the propeller shaft multiplied by the number of poles of the inductor winding.

2. An anti-icing device according to claim 1, characterized in that a transistor switch is included in its electric excitation circuit in series with the inductor winding, and the emergency protection unit is capable of interrupting the electric excitation circuit through the control of the transistor switch.

3. An anti-icing device according to claim 1, characterized in that a measuring resistor is connected to its electric excitation circuit in series with the inductor winding, while the emergency protection unit is connected to the electric excitation circuit in parallel with the measuring resistor.

4. An anti-icing device according to claim 1, characterized in that it is intended for a helicopter tail rotor.