Способ удаления льдообразований с обшивки самолета
Изобретение относится к области вибрационных противообледенительных систем летательных аппаратов. Воздействие на обшивку самолета осуществляется с помощью импульсов силы электромагнитного поля. Индукторы, формирующие импульсы силы, установлены на опорах под обшивкой самолета с зазором, большим амплитуды второго полупериода свободных колебаний индукторов с опорой. Воздействие импульсами силы электромагнитного поля индукторов осуществляется с периодом следования больше одного, но меньше двух полупериодов свободных колебаний индукторов с опорами. Перед воздействием импульсами силы увеличивают электропроводность обшивки самолета. Электропроводность обшивки самолета увеличивают в зоне воздействия электромагнитного поля индукторов со стороны его воздействия. Техническим результатом является повышение ресурса конструкций обшивки самолета и индукторов и повышение кпд способа. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Область техники.
Изобретение относится к способам удаления отложений с конструкций и предназначено преимущественно для использования в вибрационных противообледенительных системах летательных аппаратов.
Уровень техники.
Известен способ деформации обшивки самолета, включающий импульсное силовое воздействие на обшивку самолета, подвергающую обледенению (Патент США №5129598, Кл. B64D 15/00). Электромагнитное поле индукторов, взаимодействуя с током, возбуждаемым этим полем в обшивке самолета, вызывает деформацию обшивки и разрушение льда на ее поверхности.
Известный способ снижает ресурс конструкции обшивки вследствие соударения обшивки с индукторами в процессе их свободных колебаний после импульса силы (фиг.1).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ деформации конструкций (обшивки) и окружающей среды (льда), включающий воздействие на защищаемую от обледенения обшивку вихревого электромагнитного поля индукторов повышенного кпд (Патент РФ №2132292, Кл. B64D 15/00).
Известный способ обладает высоким коэффициентом преобразования энергии электромагнитного поля индукторов в работу по деформации обшивки при минимальном зазоре между индуктором и обшивкой.
При таких зазорах в процессе свободных колебаний обшивки и опоры с индукторами происходит соударение индукторов и обшивки (фиг.1), снижающее ресурс индукторов и конструкции обшивки.
Раскрытие изобретения.
Предложенный способ решает задачу повышения ресурса конструкций обшивки самолета и индукторов и повышение кпд способа.
Повышение ресурса обшивки самолета и индукторов достигается тем, что в способе удаления льдообразований с обшивки самолета, включающем воздействие на обшивку самолета импульсов силы электромагнитного поля индукторов, установленных на опорах под обшивкой самолета, между индукторами и обшивкой устанавливают зазор больше амплитуды второго полупериода свободных колебаний индукторов с опорой.
В течение первого полупериода свободных колебаний (фиг.2) индукторы с опорами отклоняются от обшивки, а в течение второго полупериода колебаний индукторы приближаются к обшивке самолета, но механического контакта индукторов с обшивкой самолета не происходит, т.к. между индукторами и обшивкой устанавливают зазор больше амплитуды второго полупериода свободных колебаний индукторов с опорами. Ввиду отсутствия механического контакта индукторов с обшивкой самолета ресурс их конструкций увеличивается.
Перед воздействием импульсами силы увеличивают электропроводность обшивки самолета. Электропроводность обшивки самолета увеличивают в зоне воздействия электромагнитного поля индукторов со стороны его воздействия.
Силовое воздействие электромагнитного поля индукторов на обшивку самолета уменьшается с ростом зазора между индуктором и обшивкой. Поэтому увеличение зазора между индуктором и обшивкой и установка его больше амплитуды второго полупериода свободных колебаний индукторов с опорами уменьшает кпд способа.
С целью повышения кпд способа на обшивку самолета воздействуют импульсами силы электромагнитного поля индукторов с периодом следования больше одного, но меньше двух полупериодов свободных колебаний индукторов с опорами.
В предлагаемом способе воздействуют на обшивку самолета и индукторов с опорами импульсами электромагнитного поля следующим образом.
Первым импульсом электромагнитного поля возбуждают свободные колебания индукторов с опорами и обшивки самолета. Вторым импульсом электромагнитного поля воздействуют на систему индуктор - обшивка в момент времени между началом и концом второго полупериода свободных колебаний индукторов с опорами, когда: индукторы с опорами движутся к обшивке, зазор между индукторами и обшивкой уменьшается, и амплитуда силы второго импульса электромагнитного поля увеличивается. Рост амплитуды импульсов силы приводит к росту амплитуды колебаний индукторов с опорами, дальнейшему уменьшению зазора и росту кпд способа.
С увеличение числа импульсов происходит уменьшение зазора, кпд достигает максимального значения при снижении зазора до нуля.
В процессе колебаний снижение зазора между индукторами и обшивкой до нуля может вызвать соударение индукторов с обшивкой, но этого не происходит, т.к. в момент приближения индукторов к обшивке возбуждаются импульсы силы электромагнитного поля индукторов, которые отталкивают индукторы от обшивки.
Описание фигур.
На фиг.1 приведена осциллограмма свободных колебаний обшивки и индукторов с опорами, возбуждаемых импульсом силы электромагнитного поля индукторов, в известных способах удаления льдообразований с обшивки самолета. В процессе свободных колебаний обшивки и индукторов с опорами происходит их соударение, обозначенное на фиг.1 точкой «Момент соударения». В результате соударения обшивка, движущаяся к индуктору, и индукторы с опорами, движущиеся к обшивке, начинают отклоняться в противоположные стороны.
Процесс соударения сопровождается механическим контактом индукторов с обшивкой, в результате которого происходит их остаточная деформация, снижающая ресурс их конструкций.
На фиг.2 приведены осциллограммы колебаний индуктора с опорой, возбуждаемых импульсами электромагнитного поля, в предлагаемом способе удаления льдообразований с обшивки самолета.
На фиг.2а приведена осциллограмма импульсов электромагнитного поля индуктора, где:
H - напряженность электромагнитного поля индуктора;
τ - время;
T - период следования импульсов
На фиг.2б приведена осциллограмма колебаний индуктора с опорой, где:
A - амплитуда колебаний индуктора с опорой;
τ - время;
t/2 - полупериод свободных колебаний.
Первым импульсом электромагнитного поля индуктора возбуждают свободные колебания индуктора с опорой, которые движутся от обшивки в течение первого полупериода колебаний. В течение второго полупериода колебаний индуктор с опорой движется к обшивке, но их соударение не происходит ввиду того, что между индуктором и обшивкой устанавливают зазор больше амплитуды второго полупериода свободных колебаний индуктора с опорой.
Во время второй полуволны колебаний на индуктор с опорой и обшивку воздействуют вторым импульсом электромагнитного поля индуктора, в результате чего индуктор с опорой ускоряется в сторону от обшивки, и амплитуда колебаний индуктора с опорой увеличивается. Временной интервал между первым и вторым импульсом (период следования) электромагнитного поля составляет величину больше одного, но меньше двух полупериодов свободных колебаний индуктора с опорой.
Осуществление изобретения.
Индуктор устанавливают на опоре под обшивкой самолета с зазором h=2 мм. На обшивку воздействуют первым импульсом электромагнитного поля индуктора. Определяют амплитуду А1 второго полупериода и длительность полупериода t/2 свободных колебаний индуктора с опорой.
A1=0,8 мм; t/2=5,2 мс; 2*t/2=10,4 мс.
На обшивку воздействуют импульсами электромагнитного поля индуктора с периодом следования T=10 мс.
В результате имеем между индуктором и обшивкой самолета зазор h=2 мм больше амплитуды A1=0,8 мм второго полупериода свободных колебаний индуктора с опорой и период следования импульсов электромагнитного поля индуктора T=10 мс больше одного t/2=5,2 мс, но меньше двух 2*t/2=10,4 мс полупериодов свободных колебаний индуктора с опорой.
Процесс удаления льдообразований с обшивки самолета в примере конкретного выполнения способа протекает следующим образом (см. фиг.2).
После первого импульса электромагнитного поля индуктор отклоняется, а затем приближается к обшивке, уменьшая зазор до h(t)=h-A1=2-0,8=1,2 мм. В этот момент воздействуют вторым импульсом электромагнитного поля, после которого индуктор вновь отклоняется, а затем приближается к обшивке, уменьшая зазор до 0,8 мм. После пятого импульса индуктор приближается к обшивке, уменьшая зазор до минимального значения h≈0.
Шестой, седьмой, девятый и десятый импульсы электромагнитного поля индуктора воздействуют на обшивку при минимальном зазоре и с наибольшим кпд.
В описании протекаемого процесса колебаний не учитываются колебания обшивки ввиду их малой амплитуды, составляющей величину до 0,2 мм. На приведенный в примере конкретного выполнения участок обшивки воздействуют импульсами до полного удаления льдообразований.
Для увеличения электропроводности обшивки самолета устанавливают между индуктором и обшивкой прокладку из токопроводящего материала.
Изобретение может быть использовано в вибрационных противообледенительных системах летательных аппаратов, а также в устройствах удаления отложений.
1. Способ удаления льдообразований с обшивки самолета, включающий воздействие на обшивку самолета импульсами силы электромагнитного поля индукторов, установленных на опорах под обшивкой самолета, отличающийся тем, что между индукторами и обшивкой устанавливают зазор больше амплитуды второго полупериода свободных колебаний индукторов с опорами, а на обшивку самолета и индукторы с опорами воздействуют импульсами силы электромагнитного поля индукторов с периодом следования больше одного, но меньше двух полупериодов свободных колебаний индукторов с опорами.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед воздействием увеличивают электропроводность обшивки самолета.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что увеличивают электропроводность обшивки самолета со стороны воздействия электромагнитного поля индукторов.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что увеличивают электропроводность обшивки самолета в зоне воздействия электромагнитного поля индукторов.
