Сигнализатор обледенения лопастей несущего винта вертолета

Авторы патента:


Сигнализатор обледенения лопастей несущего винта вертолета
Сигнализатор обледенения лопастей несущего винта вертолета
Сигнализатор обледенения лопастей несущего винта вертолета
Сигнализатор обледенения лопастей несущего винта вертолета

 


Владельцы патента RU 2507125:

Ильин Олег Петрович (RU)

Изобретение относится к средствам регистрации обледенения. Сигнализатор содержит синхронизатор, приемную оптическую систему, фотоприемник, выполненный в виде N линейно расположенных фоточувствительных элементов, где N - целое число больше единицы, блок обработки сигналов, блок пороговых напряжений, блок аварийной сигнализации, модулятор, импульсный генератор, оптический излучатель, передающую оптическую систему, поляризатор, оптически прозрачный обогреваемый обтекатель излучателя, оптически прозрачный обогреваемый обтекатель фотоприемника, анализатор, индикатор наличия обледенения, устройство управления противообледенительной системой, блок памяти и регистр сдвига. N первых входов блока памяти подключены соответственно к N первым выходам блока обработки сигналов. М вторых входов блока памяти подключены соответственно к М выходам регистра сдвига, где М - целое число больше единицы. Первый и второй входы регистра сдвига соединены соответственно с первым и вторым выходами синхронизатора. Второй вход регистра сдвига подключен к (М+1)-му входу блока памяти. (М+2)-й вход блока памяти подключен к третьему выходу синхронизатора, N×M выходов блока памяти подключены соответственно к N×M входам индикатора наличия обледенения, содержащего N×M элементов индикации, расположенных в виде двумерной матрицы, состоящей из N строк и М столбцов. Повышается информативность сигнализации и рационализация управления энергетическими затратами противообледенительной системы вертолета. 4 ил.

 

Изобретение относится к области средств регистрации обледенения и предназначено для использования на винтокрылых летательных аппаратах.

Известно устройство для обнаружения обледенения лопастей несущего винта вертолета (патент РФ №2341414 от 13. 02. 2007, опубл. в Бюл. №35, 2008, МПК B64D 15/20, G08B 19/02), которое измеряет температуры аэродинамического нагрева на передних поверхностях, по крайней мере, двух секций лопасти несущего винта, разнесенных по ее длине, сравнивает их и по увеличению разности температур контролируемых поверхностей секций выдает информацию об обледенении лопасти.

Это устройство регистрирует факт отложения льда непосредственно на лопасти несущего винта вертолета и, кроме того, позволяет получать информацию о размерах зоны обледенения по длине лопасти, что облегчает выбор рациональных режимов работы противообледенительной системы вертолета. Недостатком аналога является необходимость размещения на лопасти термочувствительных элементов, что усложняет ее конструкцию.

Известно устройство для обнаружения обледенения лопастей несущего винта вертолета (Hansman R.J., Rieder R.J., Krishnaswamy S. Infrared Sensors for Detecting Icing on Helicopter Blades. NACA Tech Briefs, Jul 2001), содержащее фотоприемник, работающий в инфракрасном диапазоне длин волн, установленный на фюзеляже и направленный вверх на лопасти несущего винта вертолета, оптическую систему, фокусирующую инфракрасное излучение лопасти на поверхность чувствительного элемента фотоприемника, и электронный блок, обрабатывающий сигнал фотоприемника. В этом устройстве обнаружение обледенения лопасти производится путем анализа формы импульсов выходного сигнала фотоприемника. В случае появления на переднем фронте этих импульсов выброса делается вывод о наличии льда на передней кромке лопасти, а по скорости нарастания выброса и его амплитуде определяются параметры обледенения.

Недостатками этого аналога являются сложность обработки сигнала, содержащего информацию о наличии обледенения и его параметрах, а также низкая информативность сигнализации вследствие отсутствия контроля распространения обледенения по длине лопасти, что затрудняет выбор рациональных режимов работы противообледенительной системы вертолета.

Известен сигнализатор обледенения лопастей винта вертолета (патент РФ №2335434 от 01. 03. 2007, опубл. в Бюл. №28, 2008, МПК B64D 15/22), состоящий из приемной оптической системы, фотоприемника, блока обработки сигналов, импульсного генератора, модулятора, выход которого подключен к управляющему входу импульсного генератора, а вход - к выходу синхронизатора, оптический излучатель, соединенный с выходом импульсного генератора, излучающий через передающую оптическую систему, поляризатор, оптически прозрачный обогреваемый обтекатель излучателя в направлении отражающей поверхности передней кромки лопасти винта вертолета и оптически сопряженный через оптически прозрачный обогреваемый обтекатель фотоприемника, анализатор и приемную оптическую систему с фотоприемником, соединенным с входом блока обработки сигналов, к выходу которого подключены входы индикатора наличия обледенения и устройства управления противообледенительной системой.

Этот сигнализатор обледенения позволяет определять факт наличия льда лишь на небольшом участке передней кромки лопасти в ее поперечном направлении. Однако для рационального управления энергетическими затратами противообледенительной системы вертолета необходимо располагать информацией не только о факте обледенения какого-либо локального участка передней кромки лопасти, но и о наличии льда в других зонах лопасти, а также о степени и интенсивности их обледенения, поэтому информативность сигнализации аналога низкая.

В этом аналоге при отсутствии льда на отражающей поверхности передней кромки лопасти излучение на выход анализатора не проходит и оптический сигнал через приемную оптическую систему на вход фотоприемника не поступает, соответственно блок обработки сигналов не формирует на своем выходе сигнал, активизирующий индикатор наличия обледенения и устройство управления противообледенительной системой. Однако в этом аналоге сигнал на выходе фотоприемника может отсутствовать и при наличии обледенения, например, в случае возникновения неисправности оптического излучателя, передающей или приемной оптических систем, поляризатора, анализатора, подогреваемых обтекателей, а также самого фотоприемника. При таких и других подобных неисправностях этот сигнализатор становится неработоспособным, а поскольку он не содержит технических средств, формирующих аварийный сигнал о наличии неисправности, надежность сигнализации аналога низкая.

Известен сигнализатор обледенения (Ильин О. Сигнализатор обледенения. - Моделист-конструктор, 2011, №9, с.23-25), содержащий передающее устройство, включающее в себя узел синхронизации, который сопряжен с лопастным ротором посредством обтюратора, закрепленного на его валу, первого оптического излучателя и первого фотоприемника, подключенного выходом к входу формирователя импульсов, соединенного выходом с первым выходом узла синхронизации, при этом первый выход узла синхронизации подключен к входу импульсного генератора, соединенного выходом с входом усилителя мощности, выход которого подключен к входу второго оптического излучателя, излучающего через передающую оптическую систему и поляризатор в направлении отражающей поверхности лопасти ротора и оптически сопряженный через поляризатор приемного устройства (анализатор), плоскость поляризации которого повернута на угол, обеспечивающий минимальный уровень проходящего через него отраженного оптического излучения, и приемную оптическую систему с фотоприемником, выход которого подключен к первому входу усилителя, вход стробирования которого соединен со вторым выходом узла синхронизации, при этом выход усилителя подключен через последовательно соединенные детектор, интегратор и узел сравнения (пороговое устройство) к входу узла индикации наличия обледенения.

В этом сигнализаторе обледенения поляризованный оптический луч достигает поверхности лопасти ротора и, отражаясь от нее, попадает на вход приемного устройства. При наличии в контролируемой зоне лопасти льда отраженное от него оптическое излучение деполяризуется. Отраженные волны, у которых плоскость поляризации совпадает с плоскостью поляризации анализатора, проходят через анализатор с минимальным ослаблением, вследствие чего амплитуда сигнала на выходе фотоприемника и на выходе усилителя возрастает. Если напряжение на входе узла сравнения превышает пороговый уровень, то формируется сигнал оповещения о наличии обледенения, который воспроизводится узлом индикации.

Этот сигнализатор информирует лишь о факте наличия или отсутствия обледенения, но не позволяет судить о распределении льда по поверхности лопасти, а также о степени и интенсивности ее обледенения, поэтому информативность сигнализации аналога низкая, что является его недостатком.

В качестве прототипа выбран сигнализатор обледенения лопастей винта вертолета (патент РФ №2446080 от 27. 09. 2010, опубл. в Бюл. №9, 2012, МПК B64D 15/20, G08 19/02), содержащий приемную оптическую систему, фотоприемник, блок обработки сигналов, импульсный генератор, модулятор, выход которого подключен к управляющему входу импульсного генератора, а вход - к выходу синхронизатора, оптический излучатель, соединенный с выходом импульсного генератора, излучающий через передающую оптическую систему, поляризатор, оптически прозрачный обогреваемый обтекатель излучателя в направлении отражающей поверхности передней кромки лопасти винта вертолета и оптически сопряженный через оптически прозрачный обогреваемый обтекатель фотоприемника, анализатор и приемную оптическую систему с фотоприемником, соединенным с первым входом блока обработки сигналов, к первому выходу которого подключен вход устройства управления противообледенительной системой, фотоприемник выполнен в виде N фоточувствительных элементов, где N - целое число больше единицы, подключенных своими выходами соответственно к N входам блока обработки сигналов, первые N выходов которого соединены соответственно с N входами индикатора наличия обледенения, включающего в себя N элементов индикации, блок пороговых напряжений и блок аварийной сигнализации, при этом первый и второй выходы блока пороговых напряжений подключены соответственно к (N+1)-му и (N+2)-му входам блока обработки сигналов, вторые N выходов блока обработки сигналов соединены соответственно с N входами блока аварийной сигнализации, выход синхронизатора соединен с входом стробирования блока обработки сигналов, а анализатор повернут относительно поляризатора на угол, обеспечивающий неортогональность их плоскостей поляризации.

В этом сигнализаторе поляризованный оптический луч достигает поверхности передней кромки лопасти несущего винта вертолета, отражается от нее, а затем, пройдя через оптически прозрачный обогреваемый обтекатель фотоприемника, анализатор и приемную оптическую систему, попадает на N фоточувствительных элементов фотоприемника, преобразующего принятое оптическое излучение в электрический сигнал. Если вследствие соответствующих условий окружающей среды на каких-либо участках отражающей поверхности передней кромки лопасти появляется лед, то отраженное от этих участков оптическое излучение деполяризуется. Отраженные волны, у которых плоскость поляризации совпадает с плоскостью поляризации анализатора, проходят через него с минимальным ослаблением, вследствие чего уровень сигнала на выходе фоточувствительных элементов фотоприемника, в поле зрения которых попадают участки, покрытые льдом, возрастает. Когда амплитуда какого-либо из этих сигналов превышает верхний уровень порогового напряжения, блок обработки сигналов формирует на своем соответствующем N-м выходе сигнал на включение N-го элемента индикации индикатора наличия обледенения.

Прототип информирует не только о факте наличия обледенения, но и о распределении льда вдоль передней кромки лопасти, а также о степени и интенсивности ее обледенения, что позволяет рациональным образом управлять энергетическими затратами противообледенительной системы вертолета. Кроме того, прототип формирует аварийный сигнал о наличии неисправности оптического излучателя, передающей или приемной оптических систем, поляризатора, анализатора, подогреваемых обтекателей, одного или нескольких фоточувствительных элементов фотоприемника, что повышает надежность сигнализации.

Однако в зависимости от скорости обтекания лопасти воздушным потоком, температуры окружающей среды, режима полета вертолета (поступательное движение или висение) и других факторов картина обледенения может существенно меняться не только вдоль передней кромки лопасти, но и в поперечном направлении лопасти, а при большой водности воздушной среды возможно обледенение также и задней кромки лопасти в ее корневой части. Вследствие малой площади контролируемой зоны обледенения, которая ограничена лишь узким участком, расположенным вдоль передней кромки лопасти, недостатком прототипа является относительно низкая информативность сигнализации, что затрудняет выбор рациональных режимов работы противообледенительной системы вертолета.

Задачами, на решение которых направлено изобретение, являются повышение информативности сигнализации и рационализация управления энергетическими затратами противообледенительной системы вертолета.

Поставленные задачи решаются благодаря тому, что в сигнализаторе обледенения лопастей несущего винта вертолета, содержащем синхронизатор, сопряженный посредством механизма вращения несущего винта с лопастью, приемную оптическую систему, фотоприемник, выполненный в виде N линейно расположенных фоточувствительных элементов, где N - целое число больше единицы, подключенных своими выходами соответственно к N входам блока обработки сигналов, (N+1)-й и (N+2)-й входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока пороговых напряжений, а N вторых выходов - соответственно к N входам блока аварийной сигнализации, вход стробирования блока обработки сигналов соединен с первым выходом синхронизатора и с входом модулятора, выход модулятора подключен к управляющему входу импульсного генератора, выход импульсного генератора соединен с входом оптического излучателя, излучающего через передающую оптическую систему, поляризатор, оптически прозрачный обогреваемый обтекатель излучателя в направлении отражающей поверхности лопасти несущего винта вертолета и оптически сопряженный через оптически прозрачный обогреваемый обтекатель фотоприемника, анализатор, повернутый относительно поляризатора на угол, обеспечивающий неортогональность их плоскостей поляризации, и приемную оптическую систему с фотоприемником, многоэлементный индикатор наличия обледенения, устройство управления противообледенительной системой, предусмотрены следующие отличия: введен блок памяти и регистр сдвига, при этом N первых входов блока памяти подключены соответственно к N первым выходам блока обработки сигналов, М вторых входов блока памяти подключены соответственно к М выходам регистра сдвига, где М - целое число больше единицы, первый и второй входы регистра сдвига соединены соответственно с первым и вторым выходами синхронизатора, второй вход регистра сдвига подключен к (М+1)-му входу блока памяти, (М+2)-й вход блока памяти подключен к третьему выходу синхронизатора, N×M выходов блока памяти подключены соответственно к N×M входам индикатора наличия обледенения, содержащего N×M элементов индикации, расположенных в виде двумерной матрицы, состоящей из N строк и М столбцов, выход индикатора наличия обледенения соединен с входом устройства управления противообледенительной системой.

Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, а именно: по сравнению с прототипом повышается информативность сигнализации, а также рационализируется управление энергетическими затратами противообледенительной системы вертолета.

На фиг.1 изображена структурная схема сигнализатора обледенения несущего винта вертолета; на фиг.2 представлена принципиальная схема блока памяти этого сигнализатора; на фиг.3 изображен фотоприемник сигнализатора, сканирующий контролируемую зону обледеневшей лопасти несущего винта вертолета (для наглядности пропорциональность фигур, показанных на этом чертеже, не соблюдена); на фиг.4 изображены временные диаграммы, поясняющие работу сигнализатора (для наглядности масштаб по осям абсцисс и ординат не соблюден).

Сигнализатор обледенения лопастей несущего винта вертолета (см. фиг.1) содержит: синхронизатор 1, сопряженный посредством механизма вращения несущего винта 2 с лопастью 3; приемную оптическую систему 4; фотоприемник 5, выполненный в виде N линейно расположенных фоточувствительных элементов 6; блок обработки сигналов 7; блок пороговых напряжений 8; блок аварийной сигнализации 9; модулятор 10; импульсный генератор 11; оптический излучатель 12; передающую оптическую систему 13; поляризатор 14; оптически прозрачный обогреваемый обтекатель излучателя 15; оптически прозрачный обогреваемый обтекатель фотоприемника 16; анализатор 17; индикатор наличия обледенения 18, включающий в себя N×M элементов индикации 19, расположенных в виде двумерной матрицы, состоящей из N строк и М столбцов; устройство управления противообледенительной системой 20; блок памяти 21; регистр сдвига 22.

N фоточувствительных элементов 6 фотоприемника 5 подключены своими выходами соответственно к N входам блока обработки сигналов 7. (N+1)-й и (N+2)-й входы блока обработки сигналов 7 подключены соответственно к первому и второму выходам блока пороговых напряжений 8. N вторых выходов блока обработки сигналов 7 подключены соответственно к N входам блока аварийной сигнализации 9. Вход стробирования блока обработки сигналов 7 соединен с первым выходом синхронизатора 1 и с входом модулятора 10. Выход модулятора 10 подключен к управляющему входу импульсного генератора 11. Выход импульсного генератора 11 соединен с входом оптического излучателя 12. Оптический излучатель 12 через передающую оптическую систему 13, поляризатор 14, оптически прозрачный обогреваемый обтекатель излучателя 15 излучает в направлении отражающей поверхности лопасти 3. Передающая оптическая система 13 формирует плоский луч, направленный в сторону несущего винта вертолета и расходящийся вдоль лопасти 3. Оптический излучатель 12 сопряжен через оптически прозрачный обогреваемый обтекатель фотоприемника 16, анализатор 17 и приемную оптическую систему 4 с фотоприемником 5. Анализатор 17 повернут относительно поляризатора 14 на угол, обеспечивающий неортогональность их плоскостей поляризации. N первых входов 23 блока памяти 21 подключены соответственно к N первым выходам блока обработки сигналов 7. М вторых входов 24 блока памяти 21 подключены соответственно к М выходам регистра сдвига 22. Первый и второй входы регистра сдвига 22 соединены соответственно с первым и вторым выходами синхронизатора 1. Второй вход регистра сдвига 22 подключен к (М+1)-му входу 25 блока памяти 21. (М+2)-й вход 26 блока памяти 21 подключен к третьему выходу синхронизатора 1. N×M выходов 27 блока памяти 21 подключены соответственно к N×M входам индикатора наличия обледенения 18. Выход индикатора наличия обледенения 18 соединен с входом устройства управления противообледенительной системой 20.

Блок памяти 21 содержит N×M запоминающих ячеек 28, первые и вторые входы которых соединены с соответствующими N первыми 23 и М вторыми 24 входами блока памяти 21. Выход каждой запоминающей ячейки 28 подключен к соответствующему выходу 27 блока памяти 21.

Каждая запоминающая ячейка 28 состоит из D-триггера 29 и логического элемента «И» 30 (см. фиг.2), подключенного своим первым входом к выходу D-триггера 29. Первым и вторым входами запоминающей ячейки 28 являются вход С и вход D D-триггера 29 соответственно, а ее выходом - выход логического элемента «И» 30. Управляющими входами запоминающей ячейки 28 являются вход R D-триггера 29 и второй вход логического элемента «И» 30 соответственно (на фиг.1 эти входы условно не показаны). D-триггер 29 при напряжении низкого логического уровня на входе R устанавливается в состояние, соответствующее сигналу на входе D, только тогда, когда сигнал на входе С имеет высокий логический уровень. (М+1)-й вход 25 блока памяти 21 подключен к входу R каждого из D-триггеров 29, (М+2)-й вход 26 блока памяти 21 подключен ко второму входу каждого из логических элементов «И» 30.

Сигнализатор обледенения лопастей несущего винта вертолета работает следующим образом.

Вследствие кругового вращения несущего винта вертолета лопасть 3 периодически проходит над поверхностью фотоприемника 5 (см. фиг.3), расположенного на фюзеляже вертолета и направленного вверх на лопасти (на фиг.3 приемная оптическая система 4, оптически прозрачный обогреваемый обтекатель фотоприемника 16 и анализатор 17 условно не показаны). На интервале времени от t1 до t2 (см. фиг.4), когда лопасть 3 занимает положение, при котором отражающая поверхность ее контролируемой зоны находится вне поля зрения фоточувствительных элементов 6 фотоприемника 5, формируемого приемной оптической системой 4, на втором выходе синхронизатора 1 появляется импульс напряжения Uвых. 2 синхр. высокого логического уровня. Этот импульс поступает на второй вход регистра сдвига 22 и (М+1)-й вход 25 блока памяти 21, в результате чего на каждом выходе регистра сдвига 22, а также на каждом из N×M выходов 27 блока памяти 21 устанавливается напряжение низкого логического уровня, при этом N×M элементов индикации 19 индикатора наличия обледенения 18 дезактивизированы и устройство управления противообледенительной системой 20 находится в выключенном состоянии.

В моменты времени, когда лопасть 3 занимает положение, при котором отражающая поверхность ее контролируемой зоны находится в поле зрения N фоточувствительных элементов 6 фотоприемника 5, на первом выходе синхронизатора 1 формируется последовательность прямоугольных импульсов напряжения Uвых.1 синхр., состоящая из М импульсов высокого логического уровня (на фиг.4 см. интервал времени от t3 до t10, на котором изображены четыре таких импульса). Эти импульсы, воздействуя на модулятор 10, активизируют импульсный генератор 11, в результате чего на его выходе формируется последовательность импульсов напряжения Uвых. ИГ, которые модулируют по мощности излучение оптического излучателя 12. Излучение оптического излучателя 12 проходит через передающую оптическую систему 13, поляризатор 14, оптически прозрачный обогреваемый обтекатель излучателя 15 и достигает отражающей поверхности лопасти 3.

Поляризованное оптическое излучение отражается от этой поверхности лопасти 3 и, пройдя через оптически прозрачный обогреваемый обтекатель фотоприемника 16, достигает анализатора 17, плоскость поляризации которого неортогональна плоскости поляризации поляризатора 14 и повернута относительно нее на угол, обеспечивающий некоторый уровень проходящего через анализатор 17 отраженного оптического излучения, а затем, пройдя через приемную оптическую систему 4, попадает на N фоточувствительных элементов 6 фотоприемника 5, преобразующего принятое оптическое излучение в электрический сигнал.

Приемная оптическая система 4 формирует такое поле зрения N фоточувствительных элементов 6 фотоприемника 5 в продольном направлении лопасти 3, что на каждый из них попадает оптическое излучение лишь с определенного участка ее отражающей поверхности, при этом вследствие кругового вращения несущего винта вертолета каждый из N фоточувствительных элементов 6 фотоприемника 5 сканирует соответствующий участок этой поверхности в поперечном направлении лопасти 3.

Электрические сигналы с N фоточувствительных элементов 6 фотоприемника 5 поступают на соответствующие N входов блока обработки сигналов 7. Блок обработки сигналов 7 производит их частотную селекцию, усиление, амплитудное детектирование, интегрирование и компарирование путем сравнения по амплитуде с нижним и верхним уровнями пороговых напряжений, формируемых блоком пороговых напряжений 8. Блок обработки сигналов 7 управляется импульсами напряжения Uвых.1 синхр., поступающими на его вход стробирования с первого выхода синхронизатора 1, и производит обработку сигналов N фоточувствительных элементов 6 фотоприемника 5 только в те моменты времени, когда импульсы напряжения Uвых.1 синхр. имеют высокий логический уровень, что повышает помехозащищенность сигнализатора.

В случае отсутствия льда на отражающей поверхности лопасти 3 амплитуда сигнала каждого из N фоточувствительных элементов 6 фотоприемника 5 находится между нижним и верхним уровнями пороговых напряжений, при этом блок обработки сигналов 7 формирует на своих соответствующих N первых выходах напряжение низкого логического уровня.

Если на каких-либо участках отражающей поверхности лопасти 3 появляется лед, то отраженное ото льда оптическое излучение деполяризуется. Отраженные волны, у которых плоскость поляризации совпадает с плоскостью поляризации анализатора 17, проходят через него с минимальным ослаблением, вследствие чего амплитуда сигнала N фоточувствительных элементов 6 фотоприемника 5, в поле зрения которых попадают участки, покрытые льдом, возрастает. Если амплитуда какого-либо из этих сигналов превышает верхний уровень порогового напряжения, то блок обработки сигналов 7 формирует на своих соответствующих N первых выходах напряжение высокого логического уровня, которое подается на соответствующие N первые входы 23 блока памяти 21.

В моменты времени, когда лопасть 3 занимает положение, при котором отражающая поверхность контролируемой зоны находится в поле зрения N фоточувствительных элементов 6 фотоприемника 5 (на фиг.4 см. моменты времени от t3 до t10), на первый вход регистра сдвига 22 поступает последовательность из М прямоугольных импульсов напряжения Uвых.1 синхр. (на фиг.4 показаны четыре таких импульса). Поступление на этот вход первого импульса напряжения Uвых.1 синхр. высокого логического уровня вызывает появление на выходе регистра сдвига 22, соответствующем младшему разряду, напряжения Uвых.1 PC высокого логического уровня, а в результате воздействия последующих импульсов высокого логического уровня происходит смещение записанной в регистр сдвига 22 информации на один старший разряд, вследствие чего на М выходах регистра сдвига 22 и соответствующих М вторых входах 24 блока памяти 21 последовательно во времени формируются перепады напряжений с низкого на высокий логический уровень (на фиг.4 см. Uвых.1 pc, Uвыx.2 pc, Uвых.3 pc, Uвыx.4 pc на интервале времени от t3 до t9). При наличии напряжения высокого логического уровня на М вторых входах 24 блока памяти 21 происходит запись информации с его N первых входов 23 в соответствующие запоминающие ячейки 28.

В момент времени, когда лопасть 3 занимает положение, при котором отражающая поверхность ее контролируемой зоны вновь выходит из поля зрения N фоточувствительных элементов 6 фотоприемника 5 (на фиг.4 см. момент времени t11), с третьего выхода синхронизатора 1 на (М+2)-й вход 26 блока памяти 21 поступает напряжение высокого логического уровня Uвых.3 СИНХР., при этом информация, записанная в D-триггеры 29 соответствующих запоминающих ячеек 28, передается через их логические элементы «И» 30 на соответствующие выходы 27 блока памяти 21, а затем поступает на соответствующие входы индикатора наличия обледенения 18. Если на каких-либо из N×M входов индикатора наличия обледенения 18 появляется напряжение высокого логического уровня, то элементы индикации 19, соответствующие этим входам, активизируются.

N×M элементов индикации 19 индикатора наличия обледенения 18, например светоизлучающие диоды, образуют двумерную матрицу, состоящую из N строк и М столбцов, подобную отражающей поверхности контролируемой зоны лопасти 3. По месторасположению и числу активных элементов индикации 19 в N строках и М столбцах этой матрицы можно судить о распределении льда соответственно по длине и ширине контролируемой зоны лопасти 3, а интенсивность протекания во времени процесса обледенения лопасти 3 можно оценить по скорости активизации соответствующих элементов индикации 19 индикатора наличия обледенения 18.

На выходе индикатора наличия обледенения 18 в зависимости от числа активных элементов индикации 19 формируется сигнал, содержащий информацию о степени обледенения лопасти 3, который затем поступает на вход устройства управления противообледенительной системой 20, что позволяет устройству управления противообледенительной системой 20 рациональным образом управлять энергетическими затратами, необходимыми для устранения обледенения.

После сброса льда с лопасти 3 его деполяризующее воздействие на оптическое излучение прекращается, оптический сигнал на выходе анализатора 17 ослабляется, что вызывает уменьшение амплитуды сигналам фоточувствительных элементов 6 фотоприемника 5 до величины, находящейся между нижним и верхним уровнями пороговых напряжений, при этом блок обработки сигналов 7 формирует на своих N первых выходах напряжение низкого логического уровня, вследствие чего на N×M выходах 27 блока памяти 21 появляется напряжение низкого логического уровня, происходит дезактивизация N×M элементов индикации 19 индикатора наличия обледенения 18 и устройство управления противообледенительной системой 20 переходит в выключенное состояние.

Если условия окружающей среды не изменились и на отражающей поверхности лопасти 3 в соответствующие моменты времени вновь начнет формироваться лед, то вышеописанный процесс будет повторяться до тех пор, пока обледенение не прекратится (на фиг.4 см. временной интервал от t1k до t11k, где k=1, 2, 3, …).

Если происходит аварийная ситуация, например выход из строя оптического излучателя 12, передающей 13 или приемной 4 оптических систем, обогреваемых обтекателей 15, 16, поляризатора 14 или анализатора 17, одного или нескольких фоточувствительных элементов 6 фотоприемника 5, а также другие подобные неисправности, то амплитуда сигнала, по крайней мере, одного из N фоточувствительных элементов 6 фотоприемника 5 становится меньше нижнего уровня порогового напряжения, при этом блок обработки сигналов 7 формирует, по крайней мере, на одном из своих вторых N выходах аварийный сигнал, поступающий на соответствующий N-й вход блока аварийной сигнализации 9, в результате чего блок аварийной сигнализации 9 приводится в действие.

Таким образом, предлагаемый сигнализатор обледенения лопастей несущего винта вертолета выгодно отличается от прототипа более высокой информативностью сигнализации, поскольку сигнализирует о появлении льда не только на передней кромке лопасти, степени и интенсивности ее обледенения, но также информирует о наличии обледенения и его параметрах в поперечном направлении лопасти, в том числе и в зоне возможного обледенения задней кромки лопасти, что позволяет рациональным образом управлять энергетическими затратами, необходимыми для работы противообледенительной системы вертолета.

Применение предложенного сигнализатора в составе противообледенительной системы вертолета повысит эффективность ее работы и безопасность полета в сложных метеорологических условиях, способствующих обледенению.

Сигнализатор обледенения лопастей несущего винта вертолета, содержащий синхронизатор, сопряженный посредством механизма вращения несущего винта с лопастью, приемную оптическую систему, фотоприемник, выполненный в виде N линейно расположенных фоточувствительных элементов, где N - целое число больше единицы, подключенных своими выходами соответственно к N входам блока обработки сигналов, (N+1)-й и (N+2)-й входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока пороговых напряжений, а N вторых выходов - соответственно к N входам блока аварийной сигнализации, вход стробирования блока обработки сигналов соединен с первым выходом синхронизатора и с входом модулятора, выход модулятора подключен к управляющему входу импульсного генератора, выход импульсного генератора соединен с входом оптического излучателя, излучающего через передающую оптическую систему, поляризатор, оптически прозрачный обогреваемый обтекатель излучателя в направлении отражающей поверхности лопасти несущего винта вертолета и оптически сопряженный через оптически прозрачный обогреваемый обтекатель фотоприемника, анализатор, повернутый относительно поляризатора на угол, обеспечивающий неортогональность их плоскостей поляризации, и приемную оптическую систему с фотоприемником, многоэлементный индикатор наличия обледенения, устройство управления противообледенительной системой, отличающийся тем, что в него введен блок памяти и регистр сдвига, при этом N первых входов блока памяти подключены соответственно к N первым выходам блока обработки сигналов, М вторых входов блока памяти подключены соответственно к М выходам регистра сдвига, где М - целое число больше единицы, первый и второй входы регистра сдвига соединены соответственно с первым и вторым выходами синхронизатора, второй вход регистра сдвига подключен к (М+1)-му входу блока памяти, (М+2)-й вход блока памяти подключен к третьему выходу синхронизатора, N×M выходов блока памяти подключены соответственно к N×M входам индикатора наличия обледенения, содержащего N×M элементов индикации, расположенных в виде двумерной матрицы, состоящей из N строк и М столбцов, выход индикатора наличия обледенения соединен с входом устройства управления противообледенительной системой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству, позволяющему обнаруживать и удалять слой льда, образуемый на внешней поверхности авиационной конструкции, или наличие жидкости внутри конструкции и/или проникшей в материал конструкции, при этом предлагаемое изобретение, в частности, применимо к авиационным конструкциям сложных форм и во время полета самолета.

Изобретение относится к средствам регистрации обледенения и предназначено для использования на винтокрылых летательных аппаратах. .

Изобретение относится к средствам для определения наличия обледенения и интенсивности обледенения летательных аппаратов. .

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к технике обнаружения обледенения на поверхности летательного аппарата. .

Изобретение относится к области средств регистрации обледенения и предназначено для использования на винтокрылых летательных аппаратах. .

Изобретение относится к авиационной технике. .

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к технике обнаружения обледенения и измерения толщины льда на поверхности летательного аппарата. .

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к средствам измерения интенсивности обледенения и толщины отложения льда на поверхности летательного аппарата.

Группа изобретений относится к системе и способам для обнаружения льда на самолете. Способ определения близости условий окружающей среды к условиям для образования льда содержит следующие этапы: обеспечение датчика, имеющего воспринимающую поверхность для воздействия на нее окружающей среды, и средства в виде теплового насоса для охлаждения и/или нагревания поверхности, функционирование теплового насоса для охлаждения или нагревания поверхности, отслеживание температуры поверхности, определение температуры, показывающей образование льда, определение температуры окружающей среды, представляющей температуру окружающей среды, воздействию которой подвергается поверхность датчика. По полученным значениям определяют значение разницы между температурой окружающей среды и температурой, показывающей образование льда, при этом вышеуказанное значение представляет близость условий окружающей среды, воздействию которой подвергается поверхность, к условиям для образования льда. Во втором варианте способа дополнительно определяют значение мощности, требуемой для нагревания или охлаждения поверхности, в соответствии с температурой, показывающей образование льда. Система включает в себя датчик, средства (16) в виде электрического теплового насоса для охлаждения и/или нагревания поверхности (12) и термочувствительный элемент (14) для обеспечения сигнала, представляющего температуру поверхности (12), средства для определения окружающей среды и процессор. Достигается повышение эффективности обнаружения образования льда на поверхностях самолета. 3 н. и 30 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ и устройство для контроля обледенения относится к технике обнаружения обледенения на поверхности летательного аппарата и на воздухозаборниках его двигателей. Устройство для контроля обледенения содержит датчик температуры и сигнальный процессор. Сигнальный процессор соединен шиной интерфейса с приёмопередатчиком. Выход приёмопередатчика является цифровым выходом устройства. Сигнальный процессор через ключ соединен с входом нагревателя. Нагреватель встроен в корпус резонатора. К основанию резонатора механически присоединен возбуждающий преобразователь, который возбуждает гармонические колебания. Возбуждающий преобразователь подключен к преобразователю импеданса. Преобразователь импеданса шиной интерфейса соединен с сигнальным процессором. К сигнальному процессору подключены входы блока интеллектуальных ключей и датчик температуры. При работе устройства производят измерение и нормирование действительной части комплексного сопротивления возбуждающего преобразователя и поиск частоты резонанса, сравнение с эталонной частотой, вычисление приращения частоты резонанса и допусковый контроль этого приращения. После этого выдают информацию по кодовой линии связи для включения обогрева резонатора датчика, благодаря чему происходит сброс льда. Дополнительно измеряют температуру окружающей среды. Производят компенсацию температурной погрешности частоты резонанса. При обледенении формируют дискретные сигналы на включение воздушно-тепловой противообледенительной системы и сигналы на включение секций электротепловой противообледенительной системы, длительность включения которых пропорциональна измеренной температуре. Повышается помехоустойчивость и точность. Расширяется область действия устройства за счет увеличения работоспособности при естественных загрязнениях и за счет минимизации массы сбрасываемого льда. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Летательный аппарат (1) содержит фюзеляж (2) и устройство обнаружения (10) наличия льда, вызванного отвердеванием переохлажденных жидких капель (20), имеющих размер выше порогового значения. Устройство обнаружения (10) имеет первый участок (15) для накопления капель (20), который расположен так, чтобы быть видимым изнутри фюзеляжа (2). Изобретение направлено на упрощение летательного аппарата. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к способам определения водности воздушного потока. При данном способе используют три термочувствительных элемента, один из которых рабочий, два остальных - компенсирующие. Их помещают в равнозначные условия обдува воздушным потоком при температуре, которую поддерживают на уровнях, обеспечивающих полное испарение улавливаемых ими капель воды. При этом два компенсирующих элемента расположены симметрично относительно друг друга и имеют одинаковую температуру, но отличную от рабочего элемента. Определяют коэффициент конвективной теплоотдачи для рабочего термочувствительного элемента как среднее значение вычисленных коэффициентов конвективной теплоотдачи обоих компенсирующих термочувствительных элементов. Обеспечивается точность измерения водности. 1 ил.

Изобретение касается способа определения неисправности средств устранения обледенения зонда для измерения физического параметра авиационного двигателя, включающего последовательные этапы, на которых: измеряют первое значение (Т1) физического параметра с помощью зонда, перед запуском двигателя; активируют средства устранения обледенения зонда; по истечении заданного промежутка времени (t2-t1) с начала устранения обледенения, измеряют второе значение (Т2) параметра с помощью зонда; сравнивают два значения и генерируют сигнал о неисправности, если разность между этими двумя значениями ниже заданного порога. Измеренным с помощью зонда параметром является температура или давление. Целью изобретения является простое, эффективное и экономичное решение. 3 з.п ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения зон возможного обледенения воздушных судов в режиме реального времени. Согласно заявленному способу проводится регистрация фактических значений вертикального профиля температуры приземного слоя атмосферы n раз при помощи наземного температурного профилемера, который устанавливают в заданном районе наблюдения, а по данным наземных наблюдений определяют приземное значение относительной влажности воздуха, приземное значение температуры точки росы и значение высоты нижней кромки облачности. Затем осуществляют математическую обработку метеорологических данных, используя для расчетов формулу Годске или метод, который предложен в NCEP. Способ может быть использован в первую очередь на аэродромах, где отсутствует регистрация фактических значений вертикальных профилей температуры и влажности воздуха. Технический результат - повышение достоверности определения обледенения воздушных судов. 3 ил.

Группа изобретений относится к авиационной технике, а именно к устройствам для обнаружения условий обледенения летательных аппаратов. Устройство содержит систему с датчиками и детектор условия обледенения. Система с датчиками выполнена с возможностью отбора капель воды из воздуха снаружи летательного аппарата и формирования определенного количества изображений собранных капель воды. Детектор условия обледенения выполнен с возможностью обнаружения определенного количества типов условий обледенения летательного аппарата с использованием указанного определенного количества изображений, полученных от системы с датчиками. Достигается более точное и подробное получение информации об условиях обледенения летательного аппарата. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 13 ил.
Наверх