This paper discloses a method for determining whether there is ice on the surface of an aircraft. The method includes heating the surface of the aircraft, measuring the temperature of the surface with the cooling of the surface after the heating stops, and determining whether there is ice on the surface according to the measured temperature. Advantageously, embodiments provide improved techniques for ice detection and ice prevention or mitigation when ice is formed. The implementation method is particularly advantageous when it is implemented on small UAVs which are particularly important for autonomous and energy-efficient operation in civil applications.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】结冰控制系统
本专利技术的领域包括检测飞行器表面上的结冰形成以及当检测到结冰时控制表面的加热。更具体地，提供了一种新的结冰控制系统，其允许以高能效的方式执行准确的结冰检测。还控制表面的加热以使得高效地执行任何结冰形成的去除。该结冰控制系统的特别有利的应用是在小型无人驾驶航空载具中。
技术介绍
结冰是影响许多行业的天气危害，特别是航空业。对于所有飞行器，机翼表面上形成结冰会扰乱空气流动，是严重的问题。结冰可导致失去升力，阻力增加，并使得飞行器在更高的空速下失速。结冰还增加了飞行器的重量。结冰通常会降低机动性并增加飞行器的功耗。无人驾驶航空载具(UAV)是没有人类飞行员的飞行器。UAV在商业、科学、娱乐和许多其它民用应用中的使用正在增加。例如，UAV的民用应用包括环境监测(例如，污染和天气)、森林火灾监测、交通监测、精准农业、救灾、临时通信网络、农村搜救、冰流监测和冰流跟踪。与人类驾驶飞行器相比UAV的优点是UAV的制造和运营成本低得多并且由于不存在对人类飞行员的任何风险，所以UAV固有地更安全。由于其小尺寸和动力限制，对于UAV而言结冰是特别严重的问题。UAV还往往...
【技术保护点】
1.一种确定飞行器的表面上是否发生了结冰的方法，该方法包括以下步骤：对飞行器的表面进行加热；在加热停止之后，随所述表面冷却测量所述表面的温度；以及根据所测量的温度确定所述表面上是否发生了结冰；其中，确定所述表面上是否发生了结冰的步骤包括：根据所测量的温度和参考温度计算残差；以及如果所述残差基本上非零，则确定发生了结冰。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.22 GB 1614339.81.一种确定飞行器的表面上是否发生了结冰的方法，该方法包括以下步骤：对飞行器的表面进行加热；在加热停止之后，随所述表面冷却测量所述表面的温度；以及根据所测量的温度确定所述表面上是否发生了结冰；其中，确定所述表面上是否发生了结冰的步骤包括：根据所测量的温度和参考温度计算残差；以及如果所述残差基本上非零，则确定发生了结冰。2.根据权利要求1所述的方法，其中，使用考虑了对流传热系数的模型来定义所述残差。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，由所述表面中的加热元件执行加热。4.根据权利要求23所述的方法，其中，所述加热元件是电热源。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述电热源被布置成层。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述电热源包括导电碳材料，所述导电碳材料优选为碳纳米管和/或炭黑和石墨烯的混合物。7.根据权利要求3至6中的任一项所述的方法，其中，所述加热元件被集成在复合结构内，该复合结构优选为层压结构。8.根据任何前述权利要求所述的方法，其中，所述表面是翼型、螺旋桨、旋翼或飞行器的任何其它部分的表面。9.根据任何前述权利要求所述的方法，其中，所述表面是机翼的表面，并且所述加热元件仅被设置在所述机翼的前缘中。10.根据权利要求3或从属于权利要求3的任何权利要求所述的方法，其中，对表面进行加热的步骤是通过在预定时间长度中向所述加热元件施加功率来执行的。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述预定时间长度在1至15秒范围内。12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，对于被所述加热元件覆盖的表面的每1m2，所施加的功率在1000W至10000W范围内。13.根据任何前述权利要求所述的方法，其中，通过所述表面中和/或所述表面上的多个传感器来测量所述表面的温度。14.根据权利要求13所述的方法，其中，所测量的温度是所述多个温度传感器的温度的平均值。15.根据任何前述权利要求所述的方法，该方法还包括使用随所述表面冷却所测量的温度来获得随着所述表面冷却的所述表面的温度曲线，其中，所述表面上发生了结冰的确定取决于所获得的温度曲线。16.根据权利要求15所述的方法，其中，根据从所测量的温度获得的温度曲线与参考曲线的比较来确定所述表面上是否发生了结冰。17.根据权利要求15所述的方法，其中，根据在所述飞行器飞行的期间而非所述飞行器的飞行开始时所测量的温度来生成所述温度曲线，该方法还包括：通过在所述飞行器的飞行开始时对所述飞行器的表面进行加热来获得参考曲线；以及在加热停止之后，随所述表面冷却测量温度以获得所述参考曲线作为随着所述表面冷却的所述表面的温度曲线。18.根据任何前述权利要求所述的方法，该方法还包括当发生了结冰时，确定冰层有多厚。19.根据任何前述权利要求所述的方法，其中，当所述表面正被加热时也测量所述表面的温度。20.根据权利要求19所述的方法，其中，根据当所述表面被加热时以及当所述表面冷却时所测量的所述表面的温度来确定所述表面上是否发生了结冰。21.根据权利要求3或从属于权利要求3的任何权利要求所述的方法，该方法还包括响应于确定开始结冰预防或结冰减轻，使用所述加热元件对所述表面进行加热。22.根据任何前述权利要求所述的方法，该方法包括：自动执行用于确定飞行器的表面上是否发生了结冰的所述方法；以及响应于确定发生了结冰和/或确定可能发生结冰，自动开始结冰预防或结冰减轻。23.根据权利要求22所述的方法，该方法还包括：响应于确定环境条件适于发生结冰，自动执行用于确定飞行器的表面上是否发生了结冰的所述方法。24.根据权利要求3或从属于权利要求3的任何权利要求所述的方法，其中，所述加热元件是多个单独的加热元件，并且所述多个加热元件中的每一个被布置为对所述表面的不同部分进行加热。25.根据权利要求24所述的方法，其中，确定所述表面上发生了结冰的步骤包括确定所述表面的哪些部分上发生了结冰，并且该方法包括仅利用被布置为对所述表面的发生了结冰的部分进行加热的加热元件来对所述表面进行加热。26.根据权利要求24或25所述的方法，该方法还包括响应于确定所述表面的多个部分上发生了结冰，依次加热所述表面的所述多个部分中的每一个，使得不同时对所述表面的所述多个部分全部进行加热。27.一种确定飞行器的哪些表面上发生了结冰的方法，该方法包括针对所述飞行器的多个表面中的每一个表面，根据任何前述权利要求所述的方法来确定该每一个表面上是否发生了结冰。28.根据任何前述权利要求所述的方法，其中，所述飞行器是无人驾驶航空载具UAV。29.一种飞行器的表面和用于检测所述飞行器的表面上的结冰的结冰控制系统，其中，该结冰控制系统包括计算系统，该计算系统被配置为根据任何前述权利要求所述的方法来检测所述飞行器的表面上的结冰。30.根据权利要求29所述的飞行器的表面和结冰控制系统，其中，所述飞行器的表面包括其表面中的加热元件。31.根据权利要求29或30所述的飞行器的表面和结冰控制系统，其中，所述加热元件是电热源。32.根据权利要求29至31中的任一项所述的飞行器的表面和结冰控制系统，其中，所述电热源被布置成层。33.根据权利要求29至32中的任一项所述的飞行器的表面和结冰控制系统，其中，所述电热源包括导电碳材料，所述导电碳材料优选为碳纳米管、和/或炭黑和石墨烯的混合物。34.根据权利要求29至33中的任一项所述的飞行器的表面和结冰控制系统，其中，所述飞行器的表面具有复合结构，该复合结构优选为层压结构，并且所述加热元件被集成在所述复合结构内。35.根据权利要求29至34中的任一项所述的飞行器的表面和结冰控制系统，其中，所述飞行器的表面是翼型，该翼型优选为飞行器的...
【专利技术属性】
技术研发人员：K·T·博勒普，T·A·约翰森，K·L·索伦森，
申请(专利权)人：挪威科技大学，
类型：发明
国别省市：挪威,NO
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