电除冰设备及相关监控系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于涡轮喷气发动机机舱元件的除冰设备，其包括至少一个加热电阻垫，所述电阻垫连接到至少一个电源并且因此形成电阻垫组件，其特征在于，所述电阻垫组件包括一个或多个电阻垫子组件，每一个子组件继而包括一个或多个所述组件的电阻垫，并且每个电阻垫的子组件具有不同的欧姆值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电除冰设备及相关监控系统本专利技术涉及一种除冰方法，特别涉及用于涡轮喷气发动机机舱的进气口唇缘组件的除冰方法。飞机由一个或多个推进组件驱动，每一个组件包括容纳于管状机舱的涡轮喷气发动机。每一个推进组件通过通常位于机翼下方或机身处的挂架与飞机连接。机舱通常具有如下的结构其包括位于发动机上游的进气口、用于环绕涡轮喷气发动机风扇的中央段、容纳推力反向器装置并用于环绕涡轮喷气发动机燃烧室的下游段， 该机舱通常终止于喷嘴，该喷嘴的出口位于涡轮喷气发动机的下游。进气口一方面包括进气口唇缘，另一方面包括唇缘附接其上的下游结构；其中，该进气口唇缘适于实现将需要供给涡轮喷气发动机的风扇和内部压缩机的空气朝向涡轮喷气发动机最佳地汇集；该下游结构用于适当地将气体引向风扇的叶片。该组件附接在属于机舱的上游段的风扇外壳的上游。在飞行过程中，根据温度和湿度情况，机舱上(尤其是在进气口唇缘的外表面上) 可能会结冰。冰或霜的存在改变了进气口的气动性能，并干扰了空气朝着风扇汇集。用于对外表面除霜或除冰的一种方案包括通过将有关的外表面保持在足够高的温度来防止在该外表面上结冰。因此，例如从文献US 4 688 757已知的是在涡轮喷气发动机的压缩机处获取热空气，并且将其输送到进气口唇缘以加热壁。但是这种装置需要在涡轮喷气发动机和进气口之间布设热空气进气管道系统以及在进气口唇缘处布设排出热空气的系统。这增加了推进组件的重量，而这不是令人满意的。这些缺陷能够通过使用电除冰系统来克服。EP 1 495 963和许多其他文献与电除冰及其发展相关。为了尽可能地减轻使用在发动机舱的构成部分中的结构、以及更一般的航空设备，在这些结构中越来越多地使用复合材料。发动机舱的进气口唇缘特别可由复合材料制成。使用这些材料在存在电除冰装置的情况下会带来一些问题。实际上，这些材料的暴露温度通常必须不超过临界阈值，否则材料容易变形并因此损坏结构。所以，需要对复合材料的温度进行监控以避免材料的任何过热，特别是局部过热。一种明显的解决方案是为由复合材料制成的结构装配温度传感器，通常为结合入机舱的进气口的每个加热垫安装至少一个温度传感器，进气口有相当数量的加热垫。但是， 在没有大量增加所使用的温度传感器的数量的情况下，这种方案并不能避免传感器之间的某些局部过热。这种方案还包括建立用于由传感器测量的数据的数据传输网络，这使得该结构更加笨重，并使得除冰装置特别复杂，并且在安装和应用方面非常不实用。出于可靠性的原因，还需要增加冗余的传感器，这会进一步影响结构的重量，并且增加其复杂性。以申请人名义的法国申请号08/06416旨在弥补这些缺陷，提出了一种涉及飞行器的中央控制单元(FADEC)的除冰系统，以获取外部飞行状况的信息，并相应地调节除冰的功率。而且，将多个电阻垫的电能供应和测量链相结合会引起一个新的问题，即监控加热垫的完整性。本专利技术的目的在于为前面提到的申请做补充。为此，本专利技术包括涡轮发动机机舱的除冰设备，该除冰设备包括至少一个加热电阻垫，该电阻垫连接到至少一个电源并且因此形成电阻垫组件，其特征在于，电阻垫组件含有一个或多个电阻垫子组件，每一个子组件继而包括一个或多个所述组件的电阻垫，并且每个电阻垫子组件具有不同的欧姆值。因此，通过提供具有不同欧姆值的加热垫子组件，可以通过检测或计算组件的欧姆值，来确定该组件的欧姆值是否对应于标称欧姆值，从而确定是否所有电阻垫在工作，或是否该组件的欧姆值是不同的，如果不同就说明至少一个子组件发生故障了。每个电阻垫子组件具有不同的欧姆值，测得的组件的欧姆值使得可以识别出产生故障的垫。当然每个电阻垫可以构成子组件，但因为机舱是对称的，比如可以为两个或多个垫，每个具有基本相同的欧姆值，从而一起构成可识别的子组件，然而，发生故障的垫在所述的子组件中不能被识别出。优选地，电源为三相专用发电机，尤其是根据如EP 1953085中描述的系统，被集成到机舱进气口的电除冰设备。这种方案可以将加热垫直接连接到所述发电机，不需要添加额外的能量转化阶段。该能量转化阶段使得飞行器的三相电网的正常电压变化被偏移。 实际上，专用发电机的输出电压是系统独有的励磁电流施加的，没有经历飞机电网的压力， 能够根据需要调制。作为替换，电源可以是包括附加的能量转化阶段的飞行器的电网。有利地，除冰设备包括多个电阻垫组件。优选地，机舱元件为进气口唇缘。有利地，该除冰设备包括至少一个位于进气口唇缘内部且位于其末端的温度传感器，使得可以最佳地监控所述唇缘并适当调节供给所述加热垫的功率。传感器的这种布置可以减少传感器的数量。热模型显示将温度传感器设置在唇缘末端的内部可保证对进气口进行完整的监控。因此，相应的结构被简化且可靠性得到提高。这样，仅唇缘末端的内部的温度可以被控制，供给加热垫的电功率通过这些温度测量值来调节(通过将它们与阈值进行比较)。传感器的位置和阈值通过分析决定，以消除进气口组件的过热。优选地，设备包括用于测量电压值和流过电阻垫组件的电流强度的装置。有利地，除冰设备包括计算机，该计算机能够根据所述电阻垫组件中流动的电压值和电流强度计算所述组件的有效等效电阻值，并将所述获得的有效等效电阻与至少一个电阻垫子组件发生故障的不同情形下计算的至少一组等效电阻值相比较，以确定偏差大于预定值的情况下的故障电阻垫子组件，该预定值尤其考虑到机械加工余量和测量精度。同样有利地，还将有效等效电阻值与组件的标称等效电阻值进行比较。所以，这样的机载计算机可以连续进行测量或定期离散测量(甚至在飞行中)，而无需额外的测量工具。5有利地，除冰设备包括至少一台计算机，该计算机一方面包括一个用于接收来自中央控制单元、代表外部飞行状况的至少一组数据的装置，另一方面包括根据所获得的代表数据进行调节的、用于所述电阻垫的电源装置。更具体地说，该除冰设备可与执行在前面提到的法国申请08/06416描述和要求保护的方法的设备相关联。该设备当然可以执行那个申请中要求保护的补充步骤，即-确定与获取的飞行状况相对应的待除冰结构的热模型，并且根据热模型，将适当的相应电功率供给加热电阻，-代表外部飞行状况的参数通过至少一组使用ARINC总线的数据接线获取，该接线优选是冗余的，-外部飞行状况的参数含有至少下列参数之一外部温度、外部压力、飞机速度、 湿度水平。-计算机能够根据选取的热模型和垫的位置为每个垫组件供给唯一的(不同的或相同的)电功率。-执行的方法包含一个循环，该循环根据所述加热电阻耗散的功率调节供给加热电阻的电功率。-当对应于无冰飞行包线的热模型被使用时，加热电阻不被供电，使得电耗增加。-设备可以与冰探测器相关联。本专利技术也涉及一种用于监控根据本专利技术的除冰设备的电阻垫的完整性的方法，该方法包括如下的步骤-根据每个电阻垫的标称欧姆值获得每组电阻垫的标称等效电阻值，-获得每组电阻垫的一组等效电阻值，其中至少一个电阻垫子组件是有故障的，-测量在每个电阻垫组件中流动的电流强度，-测量每个电阻垫组件的输出电压值，-根据测得的电流强度和电压值计算电阻垫组件的真实电阻，-将所获得的真实电阻值与标称电阻值进行比较，和/或在存在故障的情况下将所获得的真实电阻值与等效电阻值进行比较，以在误差允许范围内确定电阻垫组件是否正常运行，或者哪一个电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于涡轮喷气发动机机舱元件（１０１）的除冰设备，其包括至少一个加热电阻垫（１０），所述电阻垫（１０）连接到至少一个电源（３）并且因此形成电阻垫组件（１），其特征在于，所述电阻垫组件包括一个或多个电阻垫子组件，每一个子组件继而包括一个或多个所述组件的电阻垫，并且每个电阻垫的子组件具有不同的欧姆值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·佩雷拉，
申请(专利权)人：埃尔塞乐公司，
类型：发明
国别省市：FR