飞行器防冰控制系统预热逻辑技术方案

一种用于控制飞行器表面上的结冰的防冰系统包括：OAT传感器，所述OAT传感器被配置成提供指示OAT的信号；LWC检测器，所述LWC检测器被配置成提供指示LWC的信号；电热装置，所述电热装置位于所述飞行器表面上；以及电子控制系统，所述电子控制系统被配置成：确定临界温度(TC)，在所述临界温度下或低于所述临界温度，将使用防结冰系统对所述飞行器表面预热；向所述电热装置供应具有计算的功率电平的电力；并且计算所述功率电平：为零，条件是：OAT>TC并且LWC＝0；基于OAT和LWC来控制，条件是：OAT>TC并且LWC>0；基于OAT和LWC来控制，条件是：OAT<TC并且LWC>0；以及基于OAT来控制，条件是：OAT<TC并且LWC＝0。

【技术实现步骤摘要】
飞行器防冰控制系统预热逻辑
技术介绍
飞行器通常包括用于飞行器的容易在飞行期间结冰的表面的一个或多个防冰系统。在电热防结冰系统中，电热装置将电能转换成热，以将飞行器表面维持在高于水的冰点的温度下。现有技术的防冰系统能够通过以下操作来控制各种表面上的冰累积：由一个或多个温度传感器来定期地或连续地测量表面处或附近的温度，然后对电热装置作出相应调节，以便使监测的表面温度维持高于水的冰点。旋翼飞行器上的尾桨能够为将位于旋翼桨叶上的温度传感器联接到防冰系统的控制器所需的仪表带来特定挑战。典型系统能够包括在尾桨的表面上或附近的一个或多个温度检测器探针，其中到防冰系统的电气连接是由一系列电气集电环和刷形成。这种设备配置会容易误操作和/或故障，并且因此会需要增加的维护。为了解决这个挑战，已设计出防冰系统，所述防冰系统基于对飞行器外部的环境参数的感测(而不是感测受保护表面的表面温度)而向电热装置提供功率电平，其中外界空气温度和液态水含量是能够使用的环境参数。在现有技术的典型防冰系统中，电力仅在外界空气温度低于约1.7℃(35℉)并且存在液态水含量时提供到电热装置。相应地，当外界空气温度低于约1.7℃(35℉)并且检测到液态水含量时，防冰系统通过向电热装置提供电力来作出响应。然而，在例如当外界空气温度明显低于水的冰点的一些情形中，在电热装置使受保护表面的表面温度升高到高于冰点之前，要经过可察觉的时间段。在这个过去的时间期间，受保护表面上的积冰能够在由防冰系统移除冰之前导致不良量的冰形成。
技术实现思路
一种从电子控制系统向飞行器表面上的电热装置供电以控制所述飞行器表面上的结冰的方法包括：确定临界温度(TC)，在所述临界温度下或低于所述临界温度，将使用防结冰系统对所述飞行器表面预热；利用外界空气温度(OAT)传感器来感测外界空气温度；利用液态水含量(LWC)检测器来检测外部液态水含量(LWC)；以及在所述电子控制系统的控制下向所述电热装置供应具有计算的功率电平的电力，所述计算的功率电平：为零，条件是：OAT>TC并且LWC＝0；基于OAT和LWC来控制，条件是：OAT>TC并且LWC>0；基于OAT和LWC来控制，条件是：OAT<TC并且LWC>0；以及基于OAT来控制，条件是：OAT<TC并且LWC＝0。一种用于控制飞行器表面上的结冰的防冰系统包括：OAT传感器，所述OAT传感器被配置成提供指示OAT的信号；LWC检测器，所述LWC检测器被配置成提供指示LWC的信号；电热装置，所述电热装置位于所述飞行器表面上；以及电子控制系统，所述电子控制系统被配置成：确定临界温度(TC)，在所述临界温度下或低于所述临界温度，将使用防结冰系统对所述飞行器表面预热；并且向所述电热装置供应具有计算的功率电平的电力，所述计算的功率电平：为零，条件是：为零，条件是：OAT>TC并且LWC＝0；基于OAT和LWC来控制，条件是：OAT>TC并且LWC>0；基于OAT和LWC来控制，条件是：OAT<TC并且LWC>0；以及基于OAT来控制，条件是：OAT<TC并且LWC＝0。附图说明图1A是描绘现有技术的防冰系统的过程流程图。图1B是描绘现有技术的防冰系统的第二实施方案的过程流程图。图2是具有飞行器防冰控制系统的飞行器的示意图。图3A是描绘飞行器防冰控制系统预热逻辑的过程流程图。图3B是描绘飞行器防冰控制系统预热逻辑的第二实施方案的过程流程图。图4是图3A的飞行器防冰控制系统预热逻辑的逻辑图。图5是描绘使用在图1B中描绘的现有技术的防冰系统情况下的在旋翼桨叶上的测量点处的温度对时间的图。图6是描绘使用图3的飞行器防冰控制系统预热逻辑情况下的在旋翼桨叶上的测量点处的温度对时间的图。图7是图2的飞行器防冰控制系统中的控制器的示意图。具体实施方式现有技术的防冰系统能够用于从飞行器的外部表面移除冰累积，其中冰累积通常由当飞行器在低于水的冰点的温度下遇到液态水含量(LWC)时的冰堆积造成。这些系统能够从在飞行器外部的LWC检测器接收信息，并且也从在飞行器外部的测量外界空气温度(OAT)的温度探针接收信息。OAT和LWC的指示还能够用于飞行器上的其他用途。如本公开中所使用，LWC通常被称为无单位变量，并且各种实施方案中的过程步骤需要指示LWC的存在或不存在(即，分别是LWC>0或LWC＝0)。在公开LWC的定量值时，典型的测量单位将是g/m3。此外，如本公开中所使用，“冰点”是指水在特定条件下的冰点。将了解，冰点在大部分条件下为大约0℃(32℉)，但是这在一些条件下会改变。举例来说，压力(即，海拔)和/或杂质的存在会影响冰点。图1A是描绘现有技术的防冰系统的过程流程图，所述防冰系统使用表面温度检测器。在图1中示出了表面温度检测器防冰流程图10和以下步骤：OAT判决步骤11、系统不操作步骤12、LWC判决步骤13、系统不操作步骤14和系统操作步骤15。在所图示的实施方案中，表面温度检测器防冰流程图10描绘防冰系统，所述防冰系统由嵌入式电阻温度检测器(RTD)探针来测量受保护表面的表面温度以用于控制受保护表面上的电热装置。防冰系统操作取决于来自提供OAT和LWC的指示的外部传感器的输入。在OAT判决步骤11中，如果(OAT<35℉(1.7℃))不成立(即，OAT>35℉(1.7℃))，则防冰系统调用系统不操作步骤12，这是因为假设冰在35℉(1.7℃)下或高于35℉(1.7℃)时不形成。然而，如果OAT<35℉(1.7℃)，则LWC判决步骤13估计LWC是否存在。如果LWC＝0，则防冰系统调用系统不操作步骤14，这是因为假设冰在不存在LWC时不形成。然而，如果LWC>0，则防冰系统调用系统操作步骤15以执行受保护表面的去冰。在系统操作步骤15中，防冰系统视需要将一定值的电力提供到受保护表面上的电热装置，以将受保护表面的测量温度维持在高于水的冰点的某一点，由此对受保护表面去冰。在一典型实施方案中，防冰系统能够视需要为电热装置供能和解除供能，以将受保护表面的测量温度维持在特定温度。图1B是描绘现有技术的防冰系统的过程流程图，所述防冰系统不使用表面温度检测器，而是改为使用OAT和LWC的输入来控制传递到电热装置(未示出)的电力。在图1B中示出了OAT和LWC防冰流程图20和以下步骤：OAT判决步骤21、系统不操作步骤22、LWC判决步骤23、系统不操作步骤24和利用工作比的系统操作步骤25。对OAT判决步骤21、系统不操作步骤22、LWC判决步骤23和系统不操作步骤24的描述与上文关于图1A所提供的描述基本上相同。在利用工作比的系统操作步骤25中，防冰系统使用计算传递到受保护表面上的电热装置的电力的工作比的算法。传递到电热装置的有效电力是通过如通过计算工作比所确定地反复地对电热装置供能和解除供能来确定。防冰系统使用OAT和LWC的输入来计算工作比，其中用于任何特定实施方案的算法取决于几个因素。通常，冰风洞(i本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从电子控制系统向飞行器表面上的电热装置供电以控制所述飞行器表面上的结冰的方法，所述方法包括：/n确定临界温度(TC)，在所述临界温度下或低于所述临界温度，将使用防结冰系统对所述飞行器表面预热；/n利用外界空气温度(OAT)传感器来感测外界空气温度；/n利用液态水含量(LWC)检测器来检测外部液态水含量(LWC)；/n使用所述电子控制系统来计算功率电平；以及/n在所述电子控制系统的控制下向所述电热装置供应具有计算的功率电平的电力，所述计算的功率电平：/n为零，条件是：/nOAT>TC；并且/nLWC＝0；/n基于OAT和LWC来控制，条件是：/nOAT>TC；并且/nLWC>0；/n基于OAT和LWC来控制，条件是：/nOAT

【技术特征摘要】
20190102 US 16/2384061.一种从电子控制系统向飞行器表面上的电热装置供电以控制所述飞行器表面上的结冰的方法，所述方法包括：
确定临界温度(TC)，在所述临界温度下或低于所述临界温度，将使用防结冰系统对所述飞行器表面预热；
利用外界空气温度(OAT)传感器来感测外界空气温度；
利用液态水含量(LWC)检测器来检测外部液态水含量(LWC)；
使用所述电子控制系统来计算功率电平；以及
在所述电子控制系统的控制下向所述电热装置供应具有计算的功率电平的电力，所述计算的功率电平：
为零，条件是：
OAT>TC；并且
LWC＝0；
基于OAT和LWC来控制，条件是：
OAT>TC；并且
LWC>0；
基于OAT和LWC来控制，条件是：
OAT<TC；并且
LWC>0；以及
基于OAT来控制，条件是：
OAT<TC；并且
LWC＝0。


2.如权利要求1所述的方法，其中通过控制所述供应的电力的工作比来控制所述功率电平。


3.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
确定阈值温度(TT)，高于所述阈值温度，将不使用所述防结冰系统；以及
在OAT>TT的情况下，计算零功率电平。


4.如权利要求3所述的方法，其中TT为约1.7℃(35℉)。


5.如权利要求1所述的方法，其中基于在风洞试验设备中执行的试验来确定TC。


6.如权利要求1所述的方法，其中基于可用的功率预算来确定TC。


7.如权利要求1所述的方法，其中所述表面在旋转叶片上。


8.如权利要求1所述的方法，其中：
所述OAT传感器远离所述电热装置安装；并且
所述LWC检测器远离所述电热装置安装。


9.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括重复地执行所述方法。


10.如权利要求9所述的方法，所述方法还包括响应于步进信号而执行所述方法。


11.一种用于控制飞行器表面上的结冰...

【专利技术属性】
技术研发人员：RJ卡皮诺二世，A扎德尔，
申请(专利权)人：古德里奇公司，
类型：发明
国别省市：美国;US