專利名稱：用于控制電除冰系統(tǒng)的方法
用于控制電除冰系統(tǒng)的方法本發(fā)明涉及一種除冰方法，特別涉及用于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)艙的進(jìn)氣口唇緣的除冰方法。飛行器通過(guò)一個(gè)或多個(gè)推進(jìn)組件來(lái)推進(jìn)，每個(gè)推進(jìn)組件包括容納在管狀發(fā)動(dòng)機(jī)艙的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。每個(gè)推進(jìn)組件通過(guò)通常位于機(jī)翼下方或機(jī)身處的掛架被附接至飛行
ο發(fā)動(dòng)機(jī)艙通常具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其包括位于發(fā)動(dòng)機(jī)上游的進(jìn)氣口、用于圍繞渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇的中央段、容納推力反向器裝置并用于圍繞渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室的下游段，該發(fā)動(dòng)機(jī)艙通常止于噴嘴，該噴嘴的出口位于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的下游。進(jìn)氣口一方面包括進(jìn)氣口唇緣，另一方面包括唇緣附接其上的下游結(jié)構(gòu)；其中，該進(jìn)氣口唇緣適于允許將需要供給渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇和內(nèi)部壓縮機(jī)的空氣朝向渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)最佳地匯合；該下游結(jié)構(gòu)用于適當(dāng)?shù)貙怏w引向風(fēng)扇的葉片。該組件附接在屬于發(fā)動(dòng)機(jī)艙的上游段的風(fēng)扇外殼的上游。在飛行過(guò)程中，根據(jù)溫度和濕度情況，發(fā)動(dòng)機(jī)艙上可能會(huì)結(jié)冰，尤其是在進(jìn)氣口唇緣的外表面上。冰或霜的存在影響了進(jìn)氣口的氣動(dòng)性能，并干擾了空氣朝著風(fēng)扇匯集。用于對(duì)外表面除霜或除冰的一種方案包括通過(guò)將外表面保持在足夠溫度來(lái)防止在該外表面上結(jié)冰。因此，例如從文獻(xiàn)US4688757已知的是在渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)處獲取熱空氣，并且將其輸送到進(jìn)氣口唇緣以加熱壁。但是這種裝置需要位于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和進(jìn)氣口之間的熱空氣進(jìn)氣管道系統(tǒng)以及用于在進(jìn)氣口唇緣處排出熱空氣的系統(tǒng)。這增加了推進(jìn)組件的重量，而這不是令人滿意的。這些缺陷能夠通過(guò)使用電除冰系統(tǒng)來(lái)克服。EP1495963和一些其他文獻(xiàn)與電除冰及其發(fā)展相關(guān)。為了盡可能大地減輕使用在發(fā)動(dòng)機(jī)艙的構(gòu)成部分中的結(jié)構(gòu)、以及更一般的航空設(shè)備，在這些結(jié)構(gòu)中越來(lái)越多地使用復(fù)合材料。發(fā)動(dòng)機(jī)艙的進(jìn)氣口唇緣可特別由復(fù)合材料制成。這些材料的使用在電除冰裝置這點(diǎn)上構(gòu)成一定問(wèn)題。實(shí)際上，這些材料的暴露溫度通常必須不超過(guò)臨界閾值，否則材料容易變形并因此損壞結(jié)構(gòu)。復(fù)合材料的溫度因此需要被監(jiān)控以避免材料的任何過(guò)熱，特別是局部過(guò)熱。一種明顯的解決方案是為由復(fù)合材料制成的結(jié)構(gòu)裝配溫度傳感器。但是，在不大量增加所使用的溫度傳感器的數(shù)量的情況下，這種方案并不能避免傳感器之間的某些局部過(guò)熱。這種方案還包括建立用于由傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，這使得該結(jié)構(gòu)更加笨重，并使得除冰裝置特別復(fù)雜，并且在安裝和應(yīng)用方面非常不實(shí)用。出于可靠性的原因，還需要增加大量的傳感器，這會(huì)進(jìn)一步影響結(jié)構(gòu)的重量，并且增加其復(fù)雜性。本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種高效且不存在損壞所使用的復(fù)合材料的風(fēng)險(xiǎn)的電除冰裝置。
為此，本發(fā)明涉及一種用于管理和控制屬于飛行器渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)艙除冰組件的至少一個(gè)電阻加熱元件的方法，其特征在于，該方法包括針對(duì)以下的步驟-從飛行器的中央控制單元獲得表示外部飛行狀況的參數(shù)；-確定與所獲得的飛行狀況相對(duì)應(yīng)的熱模型；-根據(jù)該熱模型，將合適的對(duì)應(yīng)的電功率輸送到電阻加熱元件。因此，通過(guò)使用表示外部飛行狀況的數(shù)據(jù)集(此數(shù)據(jù)可在飛行器的計(jì)算機(jī)上得到)，能夠優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)艙的不同元件的除冰效果。實(shí)際上，外部溫度、壓力、速度等條件被確定與發(fā)動(dòng)機(jī)艙表面上的冰的形成有關(guān)。 這些外部飛行條件能夠使飛行器處于飛行包線內(nèi)，與預(yù)定熱模型相對(duì)應(yīng)，該預(yù)定熱模型結(jié)合了所述飛行包線以及除冰所需的待供應(yīng)至電阻加熱元件的電功率的值。優(yōu)選地，飛行器中央控制單元是FADEC (全權(quán)數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)控制)。此控制單元還可使用縮寫EEC(電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制)來(lái)表示。有利地，通過(guò)使用ARINC總線的至少一個(gè)數(shù)據(jù)連接來(lái)獲得表示外部飛行狀況的參數(shù)，其中，該數(shù)據(jù)連接優(yōu)選是冗余的。優(yōu)選地，表示所述外部飛行狀況的參數(shù)包括至少一種以下參數(shù)外部溫度、外部壓力、飛行器速度、潮濕程度。有利地，根據(jù)本發(fā)明的方法控制多個(gè)電阻加熱元件。同樣有利地，所述電阻加熱元件分布在至少兩個(gè)電阻加熱元件的帶中，該方法的目的在于根據(jù)所選熱模型和帶的位置為每個(gè)帶輸送獨(dú)有的電功率，其中，這些電功率可彼此相同或不同。以此方式，可以將不同功率提供給例如位于進(jìn)氣口內(nèi)側(cè)的電阻加熱元件的第一周邊網(wǎng)絡(luò)、位于唇緣處的電阻元件的第二周邊網(wǎng)絡(luò)、以及位于發(fā)動(dòng)機(jī)艙的唇緣的略微上游的第三周邊網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)選地，所采用的熱模型選自多個(gè)熱模型，所述多個(gè)熱模型包括至少一個(gè)與巡航狀態(tài)對(duì)應(yīng)的熱模型、以及除此以外的可能地特別地與起飛、爬升、下降、著陸前等待、飛行器著陸的狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的其他熱模型。有利地，該方法包括根據(jù)由所述電阻加熱元件所消耗的功率來(lái)調(diào)節(jié)供應(yīng)到所述電阻加熱元件的電功率的回路。優(yōu)選地，當(dāng)采用與非除冰飛行包線相對(duì)應(yīng)的熱模型時(shí)，根據(jù)保持預(yù)定溫度的預(yù)熱方法為所述電阻加熱元件供電。這使得一旦進(jìn)入除冰飛行包線，系統(tǒng)具有更好的反應(yīng)性，同時(shí)在過(guò)快溫度增加的過(guò)程中防止出現(xiàn)溫度峰值和局部過(guò)熱。有利地，該方法包括用于查詢冰檢測(cè)器的步驟，這種查詢主要在所采用的熱模型與除冰飛行包線相對(duì)應(yīng)時(shí)被實(shí)施。本發(fā)明還涉及一種設(shè)計(jì)成使得能夠?qū)嵤└鶕?jù)本發(fā)明的方法的裝置。當(dāng)然值得注意的是，盡管作為示例應(yīng)用于進(jìn)氣口唇緣，這種方法和這種裝置并不局限于此，其能夠涉及容易結(jié)冰的任何表面。參照附圖，根據(jù)以下詳細(xì)描述，將更好地理解本發(fā)明，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明方法的電除冰系統(tǒng)的控制裝置的示意圖。圖2和3是除冰飛行包線關(guān)于外部溫度和壓力的圖表示意圖。圖1示出了用于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)艙(未示出)的進(jìn)氣口唇緣的電除冰系統(tǒng)的控制
直ο
此進(jìn)氣口裝配有多個(gè)電阻加熱元件，所述多個(gè)電阻加熱元件一起集合在電阻元件帶1中。有利地，每個(gè)電阻元件帶與進(jìn)氣口唇緣的特定區(qū)域相對(duì)應(yīng)。電阻加熱元件例如可一起集合在第一周邊帶、第二周邊帶以及第三周邊帶中，其中，所述第一周邊帶包括位于靠近進(jìn)氣口內(nèi)側(cè)ant)的電阻加熱元件；所述第二周邊帶包括位于發(fā)動(dòng)機(jī)艙的進(jìn)氣口唇緣處(Dl)的電阻加熱元件；所述第三周邊帶包括位于發(fā)動(dòng)機(jī)艙的唇緣略微上游(擬)的電阻加熱元件。即使外部條件相同，但是進(jìn)氣口唇緣的這些不同區(qū)域在必要的除冰功率方面具有不同需求?？刂蒲b置包括控制主體2，該控制主體2例如由115V或230V變頻交流三相網(wǎng)絡(luò)3 供電，通過(guò)將交流或直流電源電壓轉(zhuǎn)換成用于每個(gè)帶1的直流穩(wěn)壓，控制主體2繼而能夠經(jīng)由電輸出4為電阻加熱元件的帶1供電。當(dāng)然，根據(jù)需要，輸出電壓也可以是交流的。每個(gè)電輸出4是專用的，并供應(yīng)給一個(gè)帶。根據(jù)對(duì)所述帶1覆蓋的進(jìn)氣口唇緣區(qū)域除冰所需的電功率，每個(gè)帶1可因此被供應(yīng)有獨(dú)有的電壓?？刂浦黧w2還能夠測(cè)量每個(gè)加熱帶1消耗的電流。通過(guò)控制主體2，每個(gè)加熱元件消耗的功率因此被相當(dāng)容易地確定，而不需要使用任何溫度傳感器。根據(jù)本發(fā)明的方法，控制主體2使用在FADEC6處獲得的外部飛行狀況的信息。通過(guò)冗余的ARINC總線連接5來(lái)確?？刂浦黧w2和FADEC6之間的數(shù)據(jù)交換。使用FADEC來(lái)獲得此數(shù)據(jù)的有利之處在于涉及飛行狀況的所有信息是可用和可靠的?？刂浦黧w2因此使用來(lái)自FADEC的信息以根據(jù)飛行狀況和外部條件來(lái)確定供應(yīng)到電阻加熱元件的帶1的電功率，并且保持同樣的控制主體2進(jìn)行電流和電壓測(cè)量的電功率。在傳統(tǒng)飛行中，尤其具有以下飛行狀況起飛、爬升、巡航、下降、著陸前等待、飛行器著陸ο從現(xiàn)有的熱模型中，可以確定對(duì)電阻加熱元件的每個(gè)帶1除冰所需的電功率。下面的表格1提供了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)艙的進(jìn)氣口唇緣除冰所需的功率的示例，其中該進(jìn)氣口唇緣的75. 1英寸的直徑被分成三個(gè)區(qū)域D1、D2、Int0
權(quán)利要求
1.一種用于管理和控制屬于飛行器渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)艙除冰組件的至少一個(gè)電阻加熱元件(1)的方法，其特征在于，該方法包括針對(duì)以下的步驟-從飛行器的中央控制單元(6)獲得表示外部飛行狀況的參數(shù)； -確定與所獲得的飛行狀況相對(duì)應(yīng)的熱模型；-根據(jù)該熱模型，將合適的對(duì)應(yīng)的電功率⑷輸送到所述電阻加熱元件(1)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述飛行器的中央控制單元(6)是FADEC。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，通過(guò)使用ARINC總線(5)的至少一個(gè)數(shù)據(jù)連接來(lái)獲得所述表示外部飛行狀況的參數(shù)，其中，該數(shù)據(jù)連接優(yōu)選是冗余的。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，表示所述外部飛行狀況的參數(shù)包括至少一種以下參數(shù)外部溫度、外部壓力、飛行器速度、潮濕程度。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該方法控制多個(gè)電阻加熱元件⑴。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述電阻加熱元件分布在至少兩個(gè)電阻加熱元件的帶(1)中，根據(jù)所選熱模型和帶的位置為每個(gè)帶輸送獨(dú)有的電功率G)，其中，這些電功率可彼此相同或不同。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所采用的熱模型選自多個(gè)熱模型，所述多個(gè)熱模型包括至少一個(gè)與巡航狀態(tài)對(duì)應(yīng)的熱模型、以及可能地特別與起飛、爬升、下降、著陸前等待以及飛行器著陸的狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的其他熱模型。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該方法包括根據(jù)由所述電阻加熱元件所消耗的功率來(lái)調(diào)節(jié)供應(yīng)到所述電阻加熱元件的電功率的回路。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)采用與非除冰飛行包線相對(duì)應(yīng)的熱模型時(shí)，根據(jù)保持預(yù)定溫度的預(yù)熱方法為所述電阻加熱元件(1)供電。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，該方法包括用于查詢冰檢測(cè)器的步驟，這種查詢主要在所采用的熱模型與除冰飛行包線相對(duì)應(yīng)時(shí)被執(zhí)行。
11.一種裝置，其被設(shè)計(jì)成使得能夠?qū)嵤┤鐧?quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于管理和控制屬于飛行器渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)艙除冰組件的至少一個(gè)電阻加熱元件(1)的方法，其特征在于，該方法包括針對(duì)以下的步驟從飛行器的中央控制單元(6)獲得表示外部飛行狀況的參數(shù)；確定與所獲得的飛行狀況相對(duì)應(yīng)的熱模型；根據(jù)該熱模型，將合適的對(duì)應(yīng)的電功率(4)輸送到所述電阻加熱元件。
文檔編號(hào)B64D15/12GK102209666SQ200980144502
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月17日
發(fā)明者大衛(wèi)·佩雷拉, 洛朗斯·勒梅恩 申請(qǐng)人:埃爾塞樂(lè)公司