專(zhuān)利名稱(chēng):飛行器螺旋槳除冰系統(tǒng)中使用的預(yù)防加熱器燒壞的保護(hù)裝置的制作方法
本發(fā)明通常是涉及飛行器螺旋槳除冰系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，它是保護(hù)在各種這類(lèi)系統(tǒng)中使用的電加熱器不致被意外地?zé)龎摹?br>飛行器螺旋槳結(jié)冰的不良影響是眾所周知的，為了使這種不良影響降至最小，長(zhǎng)期以來(lái)是采用電加熱器加熱螺旋槳的方法。典型的這類(lèi)加熱器是將其放在螺旋槳葉片、螺旋槳槳轂和螺旋槳后部?jī)?nèi)，由飛行器駕駛員手動(dòng)控制供電或者由結(jié)冰傳感器控制自動(dòng)供電。
在正常工作條件下，亦即當(dāng)螺旋槳以工作速度旋轉(zhuǎn)，氣流流經(jīng)螺旋槳表面而使加熱器冷卻時(shí)，螺旋槳加熱器的熱量輸出必須足以溶化積冰或者完全阻止其結(jié)冰。為了補(bǔ)償這種冷卻，實(shí)際上加熱器的熱量輸出必須比在沒(méi)有這種氣流時(shí)，防止結(jié)冰和除冰所需要的熱量更大。因此，應(yīng)該意識(shí)到在流經(jīng)螺旋槳的氣流很少或沒(méi)有氣流時(shí)，例如，當(dāng)飛行器在地面檢修保養(yǎng)時(shí)，非故意地使加熱器通電，將導(dǎo)致加熱器很快地被燒壞。
當(dāng)飛行器停在地面上時(shí)，一種公知的防止加熱器燒壞的方法是使用開(kāi)關(guān)設(shè)備，在飛行器的重量由其著陸起落架承受時(shí)，將螺旋槳加熱器與其供電電源斷開(kāi)?？墒牵?dāng)飛行器用千斤頂頂起進(jìn)行維修，而飛行器的重量不再由著落起落架承受時(shí)，開(kāi)關(guān)就會(huì)將電源誤接到加熱器上。
另外一種公知的螺旋槳加熱器供電技術(shù)是僅在螺旋槳旋轉(zhuǎn)的條件下使用，它是采用小型交流發(fā)電機(jī)給螺旋槳供電，該交流發(fā)電機(jī)裝在螺旋槳內(nèi)部，與螺旋槳機(jī)械連接，在螺旋槳不轉(zhuǎn)時(shí)，沒(méi)有電供給加熱器。雖然用這種方法在螺旋槳不轉(zhuǎn)時(shí)，防止了在地面上意外地?zé)龎募訜崞鳎沁@種輔助交流發(fā)電機(jī)設(shè)備無(wú)疑將增加螺旋槳系統(tǒng)的重量、復(fù)雜性和費(fèi)用。
本發(fā)明的目的之一是在流經(jīng)螺旋槳的冷卻氣流不足的條件下，預(yù)防螺旋槳加熱器燒壞，在某種意義上來(lái)說(shuō)，這種預(yù)防措施是既簡(jiǎn)單又經(jīng)濟(jì)的，并且與飛行器的重量和是否伸出著陸起落架之間毫無(wú)關(guān)系。
依照本發(fā)明，使用一種與螺旋槳相位同步的脈沖信號(hào)作為螺旋槳旋轉(zhuǎn)速度指示，在螺旋槳旋轉(zhuǎn)速度降低到預(yù)定值以下時(shí)，該信號(hào)將起作用，將螺旋槳加熱器與其供電電源斷開(kāi)。在最佳實(shí)施例中，該脈沖信號(hào)是一種脈沖電壓，它是由位于螺旋槳內(nèi)部的固定線圈與隨螺旋槳一起旋轉(zhuǎn)的永磁體相互感應(yīng)而產(chǎn)生的。該感應(yīng)脈沖電壓作為輸入信號(hào)送入信號(hào)處理電路，該電路將這個(gè)信號(hào)的頻率同參考頻率進(jìn)行比較，產(chǎn)生一個(gè)表征這兩個(gè)頻率差值的輸出信號(hào)，并輸入到一個(gè)控制電路中。如果螺旋槳旋轉(zhuǎn)的頻率高于參考頻率，表明有足夠的冷卻氣流流經(jīng)螺旋槳，該信號(hào)處理電路的輸出信號(hào)使得該控制電路將螺旋槳加熱器與其電源接通。如果螺旋槳旋轉(zhuǎn)的頻率低于參考頻率，由于旋轉(zhuǎn)速度不足以提供流經(jīng)螺旋槳的冷卻氣流，信號(hào)處理電路的輸出信號(hào)使得該控制電路將螺旋槳加熱器與其電源斷開(kāi)，預(yù)防加熱器被燒壞。在各種公知的螺旋槳加熱和控制系統(tǒng)中，僅在該系統(tǒng)上增加信號(hào)處理電路的這種螺旋槳加熱器保護(hù)裝置既簡(jiǎn)單又經(jīng)濟(jì)。該信號(hào)處理電路可以簡(jiǎn)單地使用調(diào)整好的固態(tài)定時(shí)器(Solid State timer)，在正常的工作條件下，向螺旋槳加熱器進(jìn)行周期供電。
僅有的一張附圖是本發(fā)明提供的裝有預(yù)防加熱器燒壞的保護(hù)裝置的一種螺旋槳除冰系統(tǒng)原理圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式及其工業(yè)實(shí)用性參照該附圖，用電加熱的飛行器螺旋槳5通過(guò)多個(gè)常開(kāi)開(kāi)關(guān)15和電刷、滑環(huán)組合件20與供電電源10作電氣連接。當(dāng)螺旋槳需要預(yù)防結(jié)冰時(shí)，開(kāi)關(guān)控制器25合上多個(gè)開(kāi)關(guān)15，供電電源10向螺旋槳加熱器供電。當(dāng)螺旋槳的旋轉(zhuǎn)速度低于為保證有足夠的氣流流經(jīng)螺旋槳所需要的轉(zhuǎn)速時(shí)，響應(yīng)由螺旋槳產(chǎn)生的脈沖電信號(hào)的信號(hào)處理機(jī)30提供一個(gè)輸入信號(hào)給開(kāi)關(guān)控制器25，從而使多個(gè)開(kāi)關(guān)15斷開(kāi)，以防止加熱器被燒壞。
螺旋槳5由多個(gè)葉片35組成，每個(gè)葉片內(nèi)都裝有一個(gè)電加熱器，其中的一個(gè)如圖中40所示。各螺旋槳葉片從被空氣動(dòng)力型螺旋槳槳轂45罩住的輪轂上伸出，并由其帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。該槳轂在其頭部?jī)?nèi)裝有加熱器50，在其基體部分內(nèi)裝有一個(gè)或多個(gè)加熱器55。為防止槳轂不旋轉(zhuǎn)的后部60結(jié)冰，典型的結(jié)構(gòu)是在其后部?jī)?nèi)裝有電阻加熱器65。一個(gè)繞在鐵磁芯75上的不轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈70安裝在螺旋槳槳轂45內(nèi)部。固定在螺旋槳槳轂內(nèi)的永磁體80隨著螺旋槳槳轂每旋轉(zhuǎn)一周而經(jīng)過(guò)該線圈時(shí)就在該線圈內(nèi)感應(yīng)出一個(gè)脈沖電信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線85送到信號(hào)處理機(jī)30中。
各螺旋槳加熱器經(jīng)導(dǎo)線90、95和100分別與電刷、滑環(huán)組合件20相連。組合件20由滑環(huán)105、110和115和與其電接觸的電刷120、125和130組成。各電刷接到多個(gè)開(kāi)關(guān)15上，多個(gè)開(kāi)關(guān)15由開(kāi)關(guān)控制器25控制其動(dòng)作，后面將詳細(xì)地描述。多個(gè)開(kāi)關(guān)15分別經(jīng)帶有開(kāi)關(guān)150、155和160的導(dǎo)線135、140和145與供電電源相連。多個(gè)開(kāi)關(guān)150-160可以放在飛行器駕駛室內(nèi)由駕駛員手動(dòng)操縱作為螺旋槳加熱器的總切斷開(kāi)關(guān)。
多個(gè)開(kāi)關(guān)15由電磁線圈160、165和170控制其斷開(kāi)和閉合，各電磁線圈經(jīng)導(dǎo)線180、185和190由來(lái)自定時(shí)器(程序裝置)175的定時(shí)輸入信號(hào)供電。定時(shí)器175由定時(shí)和程序電路200以及開(kāi)關(guān)電路205組成，開(kāi)關(guān)電路包括電子開(kāi)關(guān)206、207和209，各電子開(kāi)關(guān)根據(jù)來(lái)自電路200的輸入信號(hào)斷開(kāi)和接通。該定時(shí)器由低壓電源210，經(jīng)過(guò)帶有常開(kāi)開(kāi)關(guān)215的導(dǎo)線212供電。開(kāi)關(guān)215由與其相連的電磁線圈220控制其閉合，該電磁線圈經(jīng)導(dǎo)線225接受來(lái)自信號(hào)處理機(jī)30的輸入信號(hào)。信號(hào)處理機(jī)30包括一臺(tái)頻率計(jì)數(shù)器230、來(lái)自線圈70的脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)導(dǎo)線85輸入該計(jì)數(shù)器。表征螺旋槳旋轉(zhuǎn)速度的該頻率計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線240送至相加中繼電路(Summing junctiou)，亦即差值電路235中。相加中繼電路235取出頻率計(jì)數(shù)器的輸出與參考頻率的差值，該參考頻率用以指示螺旋槳的最低旋轉(zhuǎn)速度，在該速度下流經(jīng)螺旋槳表面的氣流降至使加熱器不致燒壞的最低限度。這個(gè)差值經(jīng)導(dǎo)線247被送至數(shù)字存儲(chǔ)器或者模擬函數(shù)發(fā)生器(analog function generator)245。如圖中所示，當(dāng)頻率計(jì)數(shù)器230的輸出與參考頻率之差為正值時(shí)，存儲(chǔ)器245提供一個(gè)正輸出信號(hào)，該信號(hào)沿著導(dǎo)線225送入電磁線圈220中控制開(kāi)關(guān)215動(dòng)作。在頻率計(jì)數(shù)器的輸出低于參考頻率時(shí)，經(jīng)相加中繼電路235加到存儲(chǔ)器245上的是一個(gè)負(fù)輸入信號(hào)，于是由存儲(chǔ)器送至電磁線圈220的輸出信號(hào)是零。
飛行器在空氣中飛行時(shí)，螺旋槳上有可能結(jié)冰，以螺旋槳5為動(dòng)力推動(dòng)的飛行器駕駛員合上開(kāi)關(guān)150至160，將電源與多個(gè)開(kāi)關(guān)15接通。電磁線圈160-170通電時(shí)，多個(gè)開(kāi)關(guān)15閉合，這時(shí)加熱器40、50、55和65經(jīng)電刷、滑環(huán)組合件20與供電電源相連。對(duì)所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，應(yīng)該知道防結(jié)冰(加熱器連續(xù)供電，防止在螺旋槳表面上形成冰)和除冰(加熱器周期供電，以便使螺旋槳表面結(jié)成的冰松動(dòng)，然后將其從螺旋槳上離心摔掉)兩種方式都被采用。典型的結(jié)構(gòu)是，螺旋槳頭部及后部加熱器采用連續(xù)通電的防結(jié)冰方式工作，而螺旋槳槳轂和葉片加熱器采用周期供電方式除冰。各加熱器周期供電分別由定時(shí)器電路200和開(kāi)關(guān)電路205控制。定時(shí)器電路200按程序周期斷開(kāi)和閉合連接加熱器40和55的開(kāi)關(guān)207和209用來(lái)除冰，而連續(xù)加熱器50和60由一直閉合的開(kāi)關(guān)206連續(xù)供電。定時(shí)器電源由開(kāi)關(guān)215閉合向定時(shí)器連續(xù)供電。
在螺旋槳不轉(zhuǎn)時(shí)，線圈70無(wú)輸出，頻率計(jì)數(shù)器230的輸出將是零，而相加中繼電路235的輸出將是負(fù)值。這將造成存儲(chǔ)器245的輸出為零，因此電磁線圈220中沒(méi)有電流，開(kāi)關(guān)215處于打開(kāi)位置，定時(shí)器175的電源被切斷。沒(méi)有電流供給定時(shí)和開(kāi)關(guān)電路，電子開(kāi)關(guān)206-209就處于打開(kāi)狀態(tài)。于是，電磁線圈致動(dòng)器160-170無(wú)電流供給，多個(gè)開(kāi)關(guān)15斷開(kāi)，各加熱器與供電電源10斷開(kāi)，這樣就避免了意外地?zé)龎募訜崞?，即使是飛行器駕駛間的開(kāi)關(guān)150-160由于疏忽的原因合上了也無(wú)防。值得注意的是，在線圈輸出信號(hào)的頻率低于參考頻率的任何時(shí)候，存儲(chǔ)器245的輸出都為零，開(kāi)關(guān)215和206-209將斷開(kāi)以防止由于多個(gè)開(kāi)關(guān)15閉合而使螺旋槳加熱器通電。在來(lái)自線圈70的脈沖信號(hào)頻率高于參考頻率時(shí)，表明螺旋槳正常工作，這時(shí)存儲(chǔ)器245的輸出將使電磁線圈致動(dòng)器120通電，開(kāi)關(guān)215閉合，電流送至定時(shí)電路200和開(kāi)關(guān)電路205。這樣電磁線圈160-170通電，多個(gè)開(kāi)關(guān)15閉合，當(dāng)手動(dòng)閉合飛行器駕駛間的開(kāi)關(guān)150-160時(shí)，該螺旋槳加熱器就可以工作了。
可以看出，使用本發(fā)明能夠有效地防止螺旋槳加熱器被意外地?zé)龎模苊饬艘虿捎酶郊拥慕涣靼l(fā)電機(jī)向加熱器供電所帶來(lái)的額外花費(fèi)、過(guò)于復(fù)雜和使重量增加。此外，由本發(fā)明提供的加熱器保護(hù)裝置與飛機(jī)的重量和其著陸起落架是否伸出之間毫無(wú)關(guān)系。本發(fā)明可以在現(xiàn)有的螺旋槳加熱器系統(tǒng)上，僅在定時(shí)器175上增加便宜的、小型的固態(tài)信號(hào)處理電路就可以實(shí)現(xiàn)。線圈70的輸出采用與螺旋槳的相位同步進(jìn)一步提高本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)性。
至此已對(duì)本發(fā)明的具體的實(shí)施例作了描述;應(yīng)該懂得，對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本公開(kāi)將可聯(lián)想到本實(shí)施例的各種變型。例如，已經(jīng)描述的是一個(gè)對(duì)各加熱器特定安排的單個(gè)的螺旋槳，由此應(yīng)聯(lián)想到使用多個(gè)螺旋槳和任何期望的加熱器方位都包含在本發(fā)明之中。此外，作為表征螺旋槳旋轉(zhuǎn)速度的該脈沖信號(hào)在采用一個(gè)線圈和永磁體與螺旋槳同相位已經(jīng)作了揭示;應(yīng)該懂得，為提供這樣的信號(hào)也可以采用任何其他的方案。同樣，單個(gè)的頻率計(jì)數(shù)器、相加中繼電路和存儲(chǔ)器的各部件都已作了描述;應(yīng)該懂得，在旋轉(zhuǎn)頻率低于參考頻率時(shí)，使螺旋槳加熱器電路不再工作的執(zhí)行相同功能的各種其他部件都可以采用。下列本發(fā)明的各項(xiàng)權(quán)利要求
所述的內(nèi)容及其變型，都包括在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種飛行器螺旋槳除冰系統(tǒng)，螺旋槳包括至少一個(gè)放入該螺旋槳內(nèi)的電加熱器和用于提供表征螺旋槳旋轉(zhuǎn)速度的脈沖電信號(hào)的信號(hào)發(fā)生器，上述系統(tǒng)其特征在于用于連接上述電加熱器和電源的一種開(kāi)關(guān)，以及響應(yīng)上述脈沖電信號(hào)的控制器，用于驅(qū)動(dòng)上述開(kāi)關(guān)，在上述脈沖信號(hào)頻率低于參考頻率時(shí)，將上述電加熱器與上述電源切斷，從而防止加熱器在上述螺旋槳的旋轉(zhuǎn)速度低于對(duì)應(yīng)上述參考頻率的預(yù)定值時(shí)，由于通電而燒壞。
2.權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)，其特征在于上述控制器包括開(kāi)關(guān)控制器，根據(jù)表征上述脈沖信號(hào)頻率和上述參考頻率之差值的第一控制信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)上述開(kāi)關(guān)，以及響應(yīng)上述脈沖信號(hào)的信號(hào)處理機(jī)，用于提供上述第一控制信號(hào)給上述開(kāi)關(guān)控制器。
3.權(quán)利要求
2所述的系統(tǒng)，其特征在于上述開(kāi)關(guān)控制器包括一種致動(dòng)器(an actuator)，根據(jù)輸入到該致動(dòng)器的各定時(shí)輸入信號(hào)，斷開(kāi)和閉合上述開(kāi)關(guān)，以及一種定時(shí)器(a timer)，用于提供上述各定時(shí)輸入信號(hào)給上述致動(dòng)器，該定時(shí)器根據(jù)上述第一控制信號(hào)提供第二控制信號(hào)給在上述脈沖信號(hào)頻率低于上述參考頻率時(shí)對(duì)應(yīng)上述開(kāi)關(guān)斷開(kāi)位置的上述致動(dòng)器。
4.權(quán)利要求
2所述的系統(tǒng)，其特征在于上述信號(hào)處理機(jī)包括一種頻率計(jì)數(shù)器，提供表征上述脈沖信號(hào)頻率的輸出信號(hào)，以及一種差值電路，其輸出提供了一種表征上述頻率計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)與表征上述參考頻率信號(hào)之差的信號(hào)。
專(zhuān)利摘要
一種信號(hào)處理機(jī)將飛行器螺旋槳的旋轉(zhuǎn)速度與參考信號(hào)進(jìn)行比較，在螺旋槳旋轉(zhuǎn)速度降到使流經(jīng)螺旋槳表面的氣流能防止加熱器被燒壞的最低值時(shí)，將螺旋槳加熱器與供電電源斷開(kāi)。
文檔編號(hào)B64D15/12GK85103680SQ85103680
公開(kāi)日1987年1月21日 申請(qǐng)日期1985年5月20日
發(fā)明者艾埃 申請(qǐng)人:聯(lián)合工藝公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan