Сигнализатор обледенения лопастей несущего винта вертолета

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 U_{вых. 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 U_{вых.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 U_{вых. 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 U_{вых.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 U_{вых.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 U_{вых.1 синхр.} (на фиг.4 показаны четыре таких импульса). Поступление на этот вход первого импульса напряжения U_{вых.1 синхр.} высокого логического уровня вызывает появление на выходе регистра сдвига 22, соответствующем младшему разряду, напряжения U_{вых.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. U_{вых.1 pc}, U_{выx.2 pc}, U_{вых.3 pc}, U_{выx.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 U_{вых.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 t_1k до t_11k, 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.