RU2384477C2 - Ground deicing device - Google Patents
Ground deicing device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2384477C2 RU2384477C2 RU2007109873/11A RU2007109873A RU2384477C2 RU 2384477 C2 RU2384477 C2 RU 2384477C2 RU 2007109873/11 A RU2007109873/11 A RU 2007109873/11A RU 2007109873 A RU2007109873 A RU 2007109873A RU 2384477 C2 RU2384477 C2 RU 2384477C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- electric heater
- icing
- ground
- flexible woven
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к авиационной технике, в частности к антиобледенительным системам летательных аппаратов (ЛА) при наличии условий их наземного обледенения, и может быть применено в любых областях энергомашиностроения.The invention relates to aircraft, in particular to anti-icing systems of aircraft (LA) in the presence of conditions of ground icing, and can be applied in any field of power engineering.
Обледенение ЛА во время нахождения его на земле отличается от обледенения в полете. Если в полете лед образуется, как правило, лишь на лобовых частях ЛА, то на земле лед обычно покрывает большую часть его поверхности: всю верхнюю часть крыльев и стабилизаторов, а также поверхность фюзеляжа. Главная опасность, связанная с наземным обледенением ЛА, заключается в развитии на обледеневших поверхностях крыла и оперения самолета преждевременных (на меньших углах атаки) срывных явлений, что грозит на этапе взлета и набора высоты нарушением характеристик устойчивости и управляемости ЛА, а также самого ЛА (см. O.K.Трунов, 1995, Безопасность взлета в условиях обледенения, Москва, ГНИИГАР, стр.17).Icing the aircraft while it is on the ground is different from icing in flight. If in flight ice is formed, as a rule, only on the frontal parts of the aircraft, then on the ground ice usually covers most of its surface: the entire upper part of the wings and stabilizers, as well as the surface of the fuselage. The main danger associated with ground icing of an aircraft is the development of premature disruption phenomena (at lower angles of attack) on icy wing surfaces and aircraft feathers, which threatens at the stage of take-off and climb with a violation of the stability and controllability characteristics of the aircraft, as well as the aircraft itself (see OK Trunov, 1995, Take-off safety under icing conditions, Moscow, GNIIGAR, p. 17).
Основными средствами, используемыми в мировой практике для защиты ЛА от наземного обледенения, являются противообледенительные жидкости, которые обеспечивают как удаление льда, снега, изморози, инея, так и предотвращение их образования на поверхности ЛА в течение некоторого времени. К противообледенительным жидкостям предъявляются следующие основные требования:The main means used in world practice to protect aircraft from ground icing are anti-icing liquids, which provide both the removal of ice, snow, hoarfrost, hoarfrost, and the prevention of their formation on the surface of the aircraft for some time. The following basic requirements apply to anti-icing fluids:
- высокая эффективность удаления всех видов наземного обледенения: инея, твердого (кристаллического) налета, изморози, льда;- high efficiency removal of all types of ground icing: hoarfrost, hard (crystalline) plaque, hoarfrost, ice;
- способность защищать поверхность ЛА от образования льда в условиях замерзающих осадков (переохлажденный дождь, мокрый снег, морось) в течение некоторого времени;- the ability to protect the surface of the aircraft from the formation of ice in the conditions of freezing precipitation (supercooled rain, wet snow, drizzle) for some time;
- способность полного сброса (сдувания, стекания) жидкости с поверхности крыла при разбеге ЛА (при скоростях, больших 160 км/ч);- the ability to completely discharge (blow off, drain) liquid from the wing surface during take-off aircraft (at speeds greater than 160 km / h);
- низкие энергозатраты при перекачке в условиях низких температур;- low energy consumption when pumping at low temperatures;
- безопасность при обращении с ней (нетоксичность);- safety when handling it (non-toxicity);
- оказывать минимальное отрицательное влияние на окружающую среду (поскольку только 20-25% жидкости непосредственно участвует в противообледенительном процессе), так как большая часть жидкости стекает на землю во время обработки ЛА либо сдувается с его поверхности ветром. Оставшаяся же на поверхности ЛА жидкость обязательно сбрасывается при взлете и разносится вдоль взлетно-посадочной полосы и далее в полете.- have a minimal negative impact on the environment (since only 20-25% of the liquid is directly involved in the anti-icing process), since most of the liquid flows to the ground during the processing of the aircraft or is blown away from its surface by the wind. The liquid remaining on the aircraft surface is necessarily discharged during take-off and spreads along the runway and further in flight.
От противообледенительной жидкости типа I не требуется длительная защита ЛА от повторного обледенения после облива ЛА - он должен в считанные минуты подняться в воздух, а при подъеме сбросить противообледенительную жидкость вместе с растопленным льдом (снегом, инеем и т.д.) на землю. Течение противообледенительной жидкости типа I обычное ньютоновское.Type I anti-icing fluid does not require long-term protection of the aircraft from re-icing after the aircraft is doused - it must rise into the air in a matter of minutes, and when lifting, release the anti-icing liquid along with melted ice (snow, hoarfrost, etc.) to the ground. Type I deicing fluid is Newtonian.
От противообледенительной жидкости типа II требуется более длительная защита ЛА, длительное противостояние переохлажденному дождю, понижению температуры и т.д. Для этого используют сильно загущенные составы с токсотропными свойствами и неньютоновским течением.Type II anti-icing fluids require longer-term aircraft protection, long-term resistance to supercooled rain, lower temperatures, etc. For this, highly thickened compositions with toxotropic properties and a non-Newtonian course are used.
Однако применение противообледенительных жидкостей существенно нарушает экологическую обстановку в районе аэропорта, а также требует постоянное пополнение запасов таких жидкостей.However, the use of anti-icing fluids significantly violates the environmental situation in the airport area, and also requires constant replenishment of such fluids.
Наибольшее широкое распространение получили электрические противообледенители с циклическим подогревом (см. Г.В.Комиссаров, 1967, Противообледенительные системы летательных аппаратов, Москва).The most widely used are electric anti-icers with cyclic heating (see G.V. Komissarov, 1967, De-icing systems for aircraft, Moscow).
Известно устройство защиты аэродинамической поверхности ЛА от обледенения (см. патент US №2627012 НКИ 244-134, 1958), содержащий на защищаемой поверхности электронагревательные элементы.A device for protecting the aerodynamic surface of an aircraft against icing (see US patent No. 2627012 NKI 244-134, 1958), containing electric heating elements on the surface to be protected.
Данное техническое решение обладает большим потреблением энергии с малой эффективностью защиты от обледенения.This technical solution has a high energy consumption with low efficiency of protection against icing.
Известно электронагревательное антиобледенительное устройство (см. АС SU №335159 МПК B64D 15/12, 09.01.69), в котором нагревательный элемент выполнен в виде тонкого слоя электропроводящего материала, нанесенного на обогреваемую поверхность.Known electric heating de-icing device (see AC SU No. 335159 IPC
Недостатком изобретения является необходимость внесения конструктивных изменений для каждой обогреваемой поверхности.The disadvantage of the invention is the need for structural changes for each heated surface.
Известно устройство для удаления льда с поверхностей (см. патент RU №2234781, МПК H02G 07/16, Н05В 06/00, B64D 15/00, от 30.11.1999), которое включает в себя электрод, электрически изолированный от объекта, и источник постоянного тока, например батарею, подключенный к объекту и электроду, а электроизоляционный материал, расположенный между объектом и электродом, нанесен на объект сегнетоэлектрический, диэлектрический с потерями, ферромагнитный или полупроводниковый материал. Электромагнитная энергия вызывает генерирование тепла покрытием, приводящее к таянию льда и снега.A device for removing ice from surfaces is known (see patent RU No. 2234781, IPC H02G 07/16, Н05В 06/00, B64D 15/00, 11/30/1999), which includes an electrode electrically isolated from the object, and a source direct current, for example, a battery connected to the object and the electrode, and an insulating material located between the object and the electrode is deposited on the object ferroelectric, lossy dielectric, ferromagnetic or semiconductor material. Electromagnetic energy causes the heat to be generated by the coating, resulting in melting ice and snow.
Известна электронагревательная ткань (см. патент RU №2182406, МПК Н05В 03/36, от 10.05.2002), состоящая из ряда неэлектропроводных нитей и, по крайней мере, двух проводящих шин. К парам проводящих шин подсоединяется набор неэлектропроводных нитей, переплетных с электропроводными резистивными нитями, предназначенными для подачи равномерного тепла. К проводящим шинам подсоединены, по крайней мере, две распределительные шины для подачи электроэнергии к проводящим шинам. Каждая проводящая шина и каждая распределительная шина включает в себя, по крайней мере, одну нить с низким сопротивлением для передачи электроэнергии.Known electric heating fabric (see patent RU No. 2182406, IPC Н05В 03/36, 05/10/2002), consisting of a number of non-conductive threads and at least two conductive tires. A pair of non-conductive threads connected to pairs of conductive wires connected with conductive resistive threads designed to supply uniform heat. At least two distribution buses are connected to the conductive buses for supplying electricity to the conductive buses. Each conductive bus and each distribution bus includes at least one low resistance filament for transmitting electricity.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является защитный термочехол (см. патент RU №2246188 МПК Н05К 07/20, от 28.12.2001), содержащий нагревательный элемент, реализованный в виде гибкого тканого электронагревателя, по обеим сторонам которого размещены защитные экраны, выполненные из двух слоев, включающих теплозащитную ткань с различными оптическими характеристиками наружной и внутренней сторон и теплоизоляционный материал.The closest in technical essence and the achieved result is a protective thermal cover (see patent RU №2246188 IPC Н05К 07/20, dated December 28, 2001), containing a heating element implemented in the form of a flexible woven electric heater, on both sides of which protective screens are made, made from two layers, including heat-shielding fabric with various optical characteristics of the outer and inner sides and thermal insulation material.
Недостатком изобретения является то, что функционально такой защитный термочехол обеспечивает термостабилизацию оборудования со всех сторон и представляет собой замкнутую оболочку.The disadvantage of the invention is that functionally such a protective thermal cover provides thermal stabilization of the equipment from all sides and is a closed shell.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности удаления существующего льда с горизонтальных поверхностей ЛА, а также защита от образования льда в условиях замерзающих осадков (переохлажденный дождь, мокрый снег, морось) в течение некоторого времени, обеспечение экологической чистоты обслуживания, возможность использования безопасного электропитания с оптимизацией энергопотребления и упрощения конструкции.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the removal of existing ice from the horizontal surfaces of the aircraft, as well as protection against ice formation in the conditions of freezing precipitation (supercooled rain, wet snow, drizzle) for some time, ensuring environmental cleanliness of the service, the possibility of using a safe power supply with optimized energy consumption and simplifying the design.
Технический результат достигается тем, что наземное антиобледенительное устройство, содержащее односторонний термомат, выполнено из гибкого тканого электронагревателя, закрытого с обеих сторон защитным электроизоляционным материалом, причем на внутренней и наружной поверхностях которых размещены соответственно водоотталкивающий материал и спаренные два слоя теплозащитного и водоотталкивающего материала, и источник постоянного тока.The technical result is achieved by the fact that a ground-based anti-icing device containing a one-sided thermomat is made of a flexible woven electric heater, closed on both sides with a protective insulating material, and on the inner and outer surfaces of which are placed water-repellent material and paired two layers of heat-protective and water-repellent material, and the source direct current.
Гибкие тканые электронагреватели разбиты на ряд элементов различных мощностей, определяемых требуемой длиной и шириной гибкого тканого электронагревателя.Flexible woven electric heaters are divided into a number of elements of different capacities, determined by the required length and width of the flexible woven electric heater.
Термомат разделен на ряд секций, каждая из которых имеет свою зону обогрева.The thermomat is divided into a number of sections, each of which has its own heating zone.
Термомат фиксируется на горизонтальных поверхностях ЛА ленточными креплениями либо креплениями типа фаст.The thermomat is fixed on horizontal surfaces of aircraft with tape mounts or fasteners.
Сущностью изобретения является использование неэлектропроводных резистивных нитей и нитей низкого сопротивления, создающих тканый материал, обладающих необходимой структурной прочностью и заданными температурными характеристиками, покрывающих, как одеялом, - термоматом горизонтальные поверхности крыльев и стабилизаторы ЛА.The essence of the invention is the use of non-conductive resistive and low-resistance filaments, creating a woven material, having the necessary structural strength and predetermined temperature characteristics, covering, like a blanket, with a thermo-machine, the horizontal surfaces of the wings and aircraft stabilizers.
Изобретение позволяет обеспечить экологическую чистоту обслуживания ЛА в аэропорту базирования с возможностью многократного использования устройства при безопасном электропитании.The invention allows to ensure the ecological cleanliness of aircraft maintenance at the home airport with the possibility of multiple use of the device with safe power supply.
В процессе работы гибкие тканые электронагреватели, излучающие тепловые потоки, осуществляют локальный (точечный) обогрев горизонтальных поверхностей ЛА, направлены на увеличение удельных воздействий, создаваемых единицей потребляемой электроэнергии на единицу площади.In the process, flexible woven electric heaters that emit heat fluxes perform local (spot) heating of the aircraft’s horizontal surfaces, aimed at increasing the specific effects created by the unit of consumed electricity per unit area.
Упрощение конструкции наземного антиобледенительного устройства и автоматического управления температурой термомата с встроенным устройством индикации достигается за счет максимальной унификации отдельных термоматов при их минимальном количестве, различных по размерам и потребляемой мощности.Simplification of the design of the ground de-icing device and automatic control of the temperature of the thermomat with an integrated display device is achieved due to the maximum unification of individual thermomats with their minimum number, different in size and power consumption.
Сравнение предлагаемого решения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает новой совокупностью существенных признаков, которые позволяют успешно реализовать поставленную цель.Comparison of the proposed solution with well-known technical solutions shows that it has a new set of essential features that can successfully achieve the goal.
На фиг.1 представлен профиль крыла с размещением наземного антиобледенительного устройства, на фиг.2 - размещение наземного антиобледенительного устройства на горизонтальных поверхностях ЛА, на фиг.3 - система раскрытия наземного антиобледенительного устройства на аэробус А-320 (US), на фиг.4 - блок управления наземного антиобледенительного устройства.Figure 1 shows the wing profile with the placement of the ground de-icing device, figure 2 - the placement of the ground de-icing device on the horizontal surfaces of the aircraft, figure 3 - the disclosure system of the ground de-icing device on the airbus A-320 (US), figure 4 - control unit of the ground de-icing device.
Наземное антиобледенительное устройство содержит термомат 1, выполненный из гибкого тканого электронагревателя 2, закрытого с обеих сторон защитным электроизоляционным материалом 3, и источник постоянного тока 4, на внутренней и наружной поверхностях защитных электроизоляционных материалов 3 размещены соответственно водоотталкивающий материал 5 и спаренные два слоя теплозащитного 6 и водоотталкивающего материала 5.The ground de-icing device comprises a
Гибкие тканые электронагреватели 2 разбиты на ряд элементов различных мощностей 7, определяемых заданной длиной и шириной гибкого тканого электронагревателя.Flexible woven
Термомат 1 разделен на ряд секций 8, каждая из которых имеет свою зону обогрева.
Термомат 1 фиксируется на горизонтальных поверхностях 9 и оперения 10 ЛА ленточными креплениями 11 либо креплениями типа фаст 12.The
Блок-схема автоматики управления наземного антиобледенительного устройства, фиг.2, включает электронный блок анализа и контроля 13, блок индикации 14, блок управления 15 и блок коммутации 16, датчики температуры тепловых секций 17 термомата 1, датчики температуры крыла под этими секциями 18, датчики метеоданных окружающей среды 19, линию питания 20 каждого ряда элементов 7 различной мощности, источник питания постоянного тока 4, а также монитор работы устройства 21 и монитор готовности самолета к полету 22 в Центре управления полетов.The block diagram of the control automation of the ground de-icing device, Fig. 2, includes an electronic analysis and
Работа наземного антиобледенительного устройства состоит в следующем.The operation of the ground de-icing device is as follows.
С помощью специального подвижного монтажного устройства на верхние горизонтальные поверхности крыльев и стабилизатора монтируются термоматы.Using a special movable mounting device, thermostats are mounted on the upper horizontal surfaces of the wings and the stabilizer.
После соответствующей коммутации датчиковых и питающих линий проводится контроль работы системы по показаниям на мониторе 21.After appropriate switching of the sensor and supply lines, the system is monitored according to indications on the
Подается команда на включение нагревателей и осуществляется контроль температур нагревателей и поверхности крыльев и стабилизатора.A command is given to turn on the heaters and the temperature of the heaters and the surface of the wings and the stabilizer are controlled.
В зависимости от погодных условий по метеоданным 19 выбирается режим работы системы (при наличии ледяной корки или при ее отсутствии).Depending on weather conditions, according to
При достижении температуры на поверхности крыла или стабилизатора порядка 10-13°С автоматически (по команде от блока управления) отключается электропитание соответствующей секции.When the temperature on the surface of the wing or stabilizer of the order of 10-13 ° C is reached, the power supply of the corresponding section is automatically turned off (on command from the control unit).
Оптимизация по требуемой мощности для каждой секции и возможность подачи отдельного питания на секцию позволяют снизить общее энергопотребление до 10-15%.Optimization of the required power for each section and the possibility of supplying a separate power supply to the section can reduce the total energy consumption by 10-15%.
В зависимости от используемых типов самолетов проводится оптимизация геометрических размеров термоматов с целью максимального их применения и соответственно снижения стоимости решения проблемы антиобледенения.Depending on the type of aircraft used, the geometric dimensions of the thermomats are optimized in order to maximize their use and, accordingly, reduce the cost of solving the problem of anti-icing.
Рассмотрим использование термомата 1 на примере аэробуса А-320 (US), имеющего размах крыльев - 43,9 м, а площадь в плане каждого крыла ~74,5 м2 и каждого стабилизатора - 17,9 м2.Let us consider the use of the
Наличие условий наземного обледенения ЛА:Availability of ground icing conditions for aircraft:
"режим А" - температура воздуха близка к 0°С, но нет образования льда на горизонтальных поверхностях ЛА и стабилизатора;"mode A" - the air temperature is close to 0 ° C, but there is no ice formation on the horizontal surfaces of the aircraft and the stabilizer;
"режим В" - по всей горизонтальной поверхности крыла и стабилизатора имеется ледяная корка толщиной порядка 2 мм;"mode B" - over the entire horizontal surface of the wing and stabilizer there is an ice crust about 2 mm thick;
Потребление электрической энергии для подогрева горизонтальной поверхности крыльев ЛА и стабилизаторов до +10°С (от +3°С до +13°С) в "режиме А" составляет порядка 10 КВт в течение 1 часа работы антиобледенительного устройства.Electric energy consumption for heating the horizontal surface of aircraft wings and stabilizers up to + 10 ° С (from + 3 ° С to + 13 ° С) in “mode A” is about 10 kW for 1 hour of operation of the de-icing device.
Оценка работы устройства при наличии ледяной корки толщиной порядка 2 мм и температуре окружающей среды порядка - 10°С показала, что за 2 часа при общей потребляемой мощности порядка 95 КВт происходит расплавление ледяной корки и подогрев поверхностей крыльев и стабилизаторов до 10-13°С.Evaluation of the operation of the device in the presence of an ice crust with a thickness of about 2 mm and an ambient temperature of about 10 ° C showed that in 2 hours, with a total power consumption of about 95 kW, the ice crust melts and the surfaces of the wings and stabilizers are heated to 10-13 ° C.
Технико-экономическим эффектом изобретения является повышение эффективности удаления льда и снега с горизонтальных поверхностей и оперения ЛА при наличии условий их наземного обледенения, обеспечение экологической чистоты обслуживания с возможностью использования безопасного электропитания при оптимальном энергопотреблении, упрощении конструкции, надежности и долговечности его работоспособности.The technical and economic effect of the invention is to increase the efficiency of removing ice and snow from horizontal surfaces and the tail of the aircraft in the presence of conditions of ground icing, ensuring environmental cleanliness of service with the possibility of using safe power supply with optimal power consumption, simplifying the design, reliability and durability of its performance.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007109873/11A RU2384477C2 (en) | 2007-03-19 | 2007-03-19 | Ground deicing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007109873/11A RU2384477C2 (en) | 2007-03-19 | 2007-03-19 | Ground deicing device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007109873A RU2007109873A (en) | 2008-09-27 |
RU2384477C2 true RU2384477C2 (en) | 2010-03-20 |
Family
ID=39928491
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007109873/11A RU2384477C2 (en) | 2007-03-19 | 2007-03-19 | Ground deicing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2384477C2 (en) |
-
2007
- 2007-03-19 RU RU2007109873/11A patent/RU2384477C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007109873A (en) | 2008-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ibrahim et al. | 3D printed electro-thermal anti-or de-icing system for composite panels | |
US8517601B2 (en) | Ice detection system and method | |
EP1200308B1 (en) | Zoned aircraft de-icing system and method | |
US6227492B1 (en) | Redundant ice management system for aircraft | |
US6237874B1 (en) | Zoned aircraft de-icing system and method | |
US7124983B2 (en) | Hybrid electrical ice protection system and method including an energy saving mode | |
US8292230B2 (en) | Device for detecting and eliminating the presence of a layer of ice or liquid | |
WO2013052882A1 (en) | Systems and methods for windshield deicing | |
US8746622B2 (en) | Aircraft de-icing system and method | |
WO2007097772A2 (en) | Energy-efficient electro-thermal ice-protection system | |
Shinkafi et al. | Enhanced method of conceptual sizing of aircraft electro-thermal de-icing system | |
US9457909B2 (en) | Resistive-inductive de-icing of aircraft flight control surfaces | |
CN109334998A (en) | A kind of gradient distribution formula plasma de-icing device and method | |
CN111452979A (en) | Deicing device and unmanned aerial vehicle | |
Al-Khalil et al. | A hybrid anti-icing ice protection system | |
CN104868427A (en) | De-icing device and inclined stay cable including same | |
US6402093B1 (en) | Method and apparatus for autonomous de-icing | |
RU2384477C2 (en) | Ground deicing device | |
Botura et al. | Development and demonstration of low power electrothermal de-icing system | |
CN110481792A (en) | A kind of novel plasma ice shape regulation device, method and anti-freeze type aircraft | |
CN112193421A (en) | Electric heating coating for preventing and removing ice on wing | |
RU2583111C1 (en) | Anti-icing system | |
EP1873060B1 (en) | Hybrid electrical ice protection system and method including an energy saving mode | |
Petrenko et al. | Pulse electrothermal de-icing | |
GB2589368A (en) | Apparatus and method for detecting water or ice |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190320 |