基于激光的过冷大液滴结冰条件探测系统技术方案

本发明专利技术的名称为基于激光的过冷大液滴结冰条件探测系统。探测结冰条件的方法和装置。结冰条件探测系统包含多个传感器(626)和结冰条件探测器。多个传感器(626)位于飞行器(612)上多个位置(632)。多个传感器(626)中的传感器配置为发射电磁辐射(627)进入飞行器(612)周围环境中的水滴(638)中。多个传感器(626)中的传感器配置为探测对电磁辐射(627)的响应。多个传感器(626)中的传感器配置为从该响应产生数据。结冰条件探测器配置为监测来自多个传感器(626)的数据。结冰条件探测器进一步配置为使用来自多个传感器(626)的数据探测飞行器(612)的多种类型的结冰条件的存在。

【技术实现步骤摘要】
基于激光的过冷大液滴结冰条件探测系统
本公开一般而言涉及探测结冰条件，并且具体地涉及飞行器的结冰条件。仍更具体地，本公开涉及探测包括过冷大液滴(SLD)在内的过冷水滴。
技术介绍
在航空学中，当大气条件导致在飞行器表面上形成冰时，可在飞行器上出现结冰。进一步，这种冰也可能出现在发动机中。在飞行器的表面、在发动机的入口和其他位置上形成的冰是不期望的，并且可能对于操作飞行器是不安全的。当存在过冷的液态水滴时可出现结冰条件。在这些示意性实例中，当水被冷却低于既定的水的冰点但是仍为液态形式时，水被认为是过冷的。结冰条件可由液滴的尺寸、液态水含量、空气温度和其他参数表征。这些参数可影响在飞行器上形成冰的速度和程度。当出现结冰时，飞行器不能期望地操作。例如，飞行器机翼上的冰将造成飞行器以较低的迎角失速并且具有增加水平的阻力。飞行器可具有防止结冰、除冰或其一些组合的机构以处理这些结冰条件。例如，飞行器可包括结冰探测、预防和去除系统。冰可使用防冻液、红外加热和其他合适的机构去除。飞行器可被证明在不同类型的结冰条件期间操作。一些飞行器可被证明在正常结冰条件下操作，而不能在包括过冷大液滴的那些条件下操作。目前使用的传感器不能区分正常结冰条件和过冷大液滴结冰条件。所以，期望具有考虑一种或多种上面讨论的问题以及可能的其他问题的方法和装置。
技术实现思路
在一种示意性实施方式中，结冰条件探测系统包含多个传感器和结冰条件探测器。多个传感器位于飞行器上多个位置处。多个传感器中的传感器配置为发射电磁辐射进入飞行器周围环境中的水滴中。多个传感器中的传感器进一步配置为探测对发射进入水滴的电磁辐射的响应。多个传感器中的传感器进一步配置为从该响应产生数据。结冰条件探测器配置为监测来自多个传感器的数据。结冰条件探测器进一步配置为使用来自多个传感器的数据探测飞行器的多种类型的结冰条件的存在。在另一示意性实施方式中，提供探测结冰条件的方法。监测飞行器表面上多个传感器由对从飞行器表面上多个传感器发射进入水滴的电磁辐射的响应产生的数据。使用来自多个传感器的数据，对是否存在多种类型的结冰条件做出决定。特征和功能可在本公开的各种实施方式中独立地实现，或可在其他实施方式中结合，其中进一步细节可参考下述描述和附图可见。附图说明在所附的权利要求中阐释被认为是示意性实施方式特点的新特征。但是，示意性实施方式，以及其优选应用模式、进一步目标和特征，当结合附图阅读时参考本公开示意性实施方式的下述详细描述将被更好地理解，其中：图1是根据示意性实施方式的飞行器的图解；图2是根据示意性实施方式的结冰条件探测系统中组件的图解；图3是根据示意性实施方式的具有传感器的飞行器的横截面视图的图解；图4是根据示意性实施方式的传感器的图解；图5是根据示意性实施方式的安装在飞行器机身中的传感器的横截面视图的图解；图6是根据示意性实施方式的设计环境的方块图的图解；图7是根据示意性实施方式的探测飞行器的结冰条件的方法的流程图的图解；图8是根据示意性实施方式的数据处理系统的图解；图9是根据示意性实施方式的飞行器制造和使用方法的图解；和图10是其中可实施示意性实施方式的飞行器的图解。具体实施方式示意性实施方式认识到并且考虑多种不同考虑因素。例如，不同的示意性实施方式认识到并且考虑目前使用的探测飞行器上结冰条件的系统不能探测所有可能出现的不同类型的结冰条件。例如，不同的示意性实施方式认识到并且考虑随着水滴尺寸增加，目前使用的传感器可能不探测由那些水滴造成的结冰。不同的示意性实施方式认识到并且考虑在飞行器操作期间，不同尺寸的液滴将与翼面碰撞的位置根据液滴的尺寸而改变。在一种示意性实施方式中，结冰条件探测系统包括在飞行器表面上多个位置处的多个传感器。多个传感器中的传感器配置为发射电磁辐射进入飞行器周围的水滴中并且探测对发射进入水滴的电磁辐射的响应。电磁辐射可采取多种形式。例如，电磁辐射可为相干光、激光束或一些其他类型的电磁辐射。在这些示意性实例中，电磁辐射对人眼可能是不可见的。传感器从探测的响应产生数据。结冰条件探测器配置为监测来自多个传感器的数据和使用来自多个传感器的数据探测飞行器的多种类型的结冰条件的存在。如本文所使用，当参看项目使用时，“多个(多种)”，意思是一个或多个(一种或多种)项目。例如，“多种类型的结冰条件”是一种或多种类型的结冰条件。示意性实施方式认识到并且考虑期望探测由不同尺寸的水滴引起的不同类型的结冰条件。尤其地，示意性实施方式认识到并且考虑可期望探测过冷的液态水滴。这些液滴可采取过冷大液滴的形式。现参看图并且具体地参看图1，根据示意性实施方式，描绘飞行器的图解。在该示意性实例中，飞行器100具有附连至机身106的机翼102和机翼104。飞行器100也包括附连至机翼102的发动机108和附连至机翼104的发动机110。机身106具有机头部分112和机尾部分114。机头部分112是飞行器100的前部，而机尾部分114是飞行器100的后部。水平安定面116、水平安定面118和垂直安定面120附连至机身106的机尾部分114。飞行器100是在其中根据示意性实施方式可实施结冰条件探测系统122的飞行器的例子。在这些示意性实例中，结冰条件探测系统122包括在飞行器100的表面126上的传感器124。在这些示意性实例中，结冰条件探测系统122配置为探测多种类型的结冰条件。例如，结冰条件探测系统122可配置为探测对飞行器100的第一类型的结冰条件，对飞行器100的第二类型的结冰条件，或二者。在这些示意性实例中，传感器124配置为发射电磁辐射进入可在飞行器100周围的水滴中。在这些示意性实例中，电磁辐射采取相干光或激光束的形式。进一步，传感器124配置为探测对电磁辐射的响应并且从该响应产生数据。在该示意性实例中，传感器124可采取激光传感器123的形式。除了传感器124，也描绘了温度传感器125。在这些示意性实例中，可分析来自传感器124的数据以探测水滴的存在。进一步，数据也可用于鉴定水滴的尺寸。水滴的尺寸可以是基本上均匀的或可变化。例如，在水滴内的不同滴之间，水滴尺寸可变化。这些变化可落在一定的范围内。利用传感器提供的该信息，可探测多种类型的结冰条件，比如第一类型的结冰条件和第二类型的结冰条件。可从结冰条件探测系统122中的温度传感器125获得温度数据。在另一示意性实例中，可从飞行器空气数据系统获得温度数据。在这些示意性实例中，鉴定水滴尺寸的数据可与温度数据一起使用以确定是否存在多种类型的结冰条件。在这些示意性实例中，结冰条件探测系统122中的传感器124可位于飞行器100的表面126上不同的位置。如所描绘的，传感器124包括传感器130、132、134、136、138、140、142、144、146和148。在这些示意性实例中，传感器130、132和134位于飞行器100的机身106上。在该示意性实例中，传感器130位于机身106的顶侧150上。传感器132位于机身106的侧152上，而传感器134位于机身106的侧154上。侧152和侧154在机身106上彼此相对。在该示意性实例中，传感器134在机身106的侧154上以虚影显示。在这些示意性实例中，传感器130、132和134位于本文档来自技高网...

【技术保护点】
结冰条件探测系统(606)，其包含：多个传感器(626)，其位于飞行器(612)上多个位置(632)，其中所述多个传感器(626)中的传感器配置为发射电磁辐射(627)进入所述飞行器(612)周围环境中的水滴(638)中，探测对发射进入所述水滴(638)的所述电磁辐射(627)的响应，并且从所述响应产生数据；和结冰条件探测器，其配置为监测来自所述多个传感器(626)的数据，并且使用来自所述多个传感器(626)的所述数据探测所述飞行器(612)的多种类型的结冰条件的存在。

【技术特征摘要】
2012.03.15 US 13/421,3601.一种结冰条件探测系统(606)，其包含：多个传感器(626)，其位于飞行器(612)上多个位置(632)，其中所述多个传感器(626)中的每个传感器配置为发射电磁辐射(627)进入所述飞行器(612)周围环境中并且不在所述飞行器的表面上的水滴(638)中，探测对发射进入所述飞行器(612)周围环境中的所述水滴(638)的所述电磁辐射(627)的响应，并且从所述响应产生数据，所述数据包括所述飞行器(612)周围环境中的所述水滴(638)的尺寸，所述多个传感器(626)定位为使得至少一个传感器被定位在所述飞行器(612)的机身的第一侧上，并且第二传感器被定位在所述飞行器(612)的机身的相对侧上，其中所述至少一个传感器和第二传感器均与所述飞行器(612)的表面(634)基本齐平地齐平安装并且均具有基本贴合所述飞行器(612)的所述表面(634)的曲率(404)的形状，并且位于所述飞行器(612)的机身的水平中心线处或所述水平中心线之上以当飞行器(612)在跑道上滑行时避免和减少暴露于跑道碎片，并且被安置在所述飞行器(612)的机身的所述表面中；与所述飞行器相关联的多个温度传感器，所述多个温度传感器配置为探测所述飞行器周围环境中的温度；和结冰条件探测器，其配置为监测来自所述多个传感器(626)和所述多个温度传感器的数据，并且使用来自所述多个传感器(626)和所述多个温度传感器的所述数据探测所述飞行器(612)的多种类型的结冰条件的存在；其中所述结冰条件探测器使用来自所述多个传感器(626)和所述多个温度传感器的所述数据来识别在所述飞行器周围环境中的所述水滴的多个尺寸并且使用所述飞行器(612)周围环境中的所述水滴的所述多个尺寸识别所述多种类型的结冰条件，并且所述多个传感器和所述多个温度传感器进一步配置为探测所述飞行器(612)周围环境中的过冷的液态水滴。2.根据权利要求1所述的结冰条件探测系统(606)，其中所述结冰条件探测器进一步配置为响应指示第一类型的结冰条件和第二类型的结冰条件的至少之一存在的数据执行行动。3.根据权利要求2所述的结冰条件探测系统(606)，其中所述行动选自下述至少之一：产生警报、产生航行记录、激活抗结冰系统(204)和发送报告。4.根据权利要求1所述的结冰条件探测系统(606)，其中所述多个位置(632)选自下述之一：机身、翼面和发动机壳体。5.根据权利要求4所述的结冰条件探测系统(606)，其中所述翼面包括机翼、水平安定面和垂直安定面中的一个。6.一种探测结冰条件的方法，所述方法包含：监测位于飞行器(612)的表面(634)上的多个位置(632)中的多个传感器(626)由对从所述飞行器(612)的所述表面(634)上的所述多个传感器(626)中的每个发射进入水滴(638)的电磁辐射(627)的响应产生的数据，所述水滴在所述飞行器(612)周围环境中并且不在所述飞行器(612)的表面上，所述数据包括所述飞行器(612)周围环境中的所述水滴的尺寸，所述多个传感器(626)定位为使得至少一个传感器被定位在所述飞行器(612)的机身的第一侧上，并且第二传感器被定位在所述飞行器(612)的机身的相对侧上，其中所述至少一个传感器和第二传感器均与所述飞行器(612)的表面(634)基本齐平地齐平安装并且均具有基本贴合所述飞行器(612)的所述表面(634)的曲率(404)的形状，并且位于所述飞行器(612)的机身的水平中心线处或所述水平中心线之上以当飞行器(612)在跑道上滑行时避免和减少暴露于跑道碎片，并且被安置在所述飞行器(612)的机身的所述表面中；监测与所述飞行器相关联的多个温度传感器，所述多个温度传感器配置为探测所述飞行器周围的环境中的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·S·梅斯，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
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