Устройство для предотвращения образования барьерного льда на крыле летательного аппарата
Владельцы патента RU 2768992:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" (RU)
Изобретение относится к защите летательных аппаратов от обледенения. Устройство для предотвращения образования барьерного льда за передней кромкой крыла летательного аппарата содержит емкость (4), центробежный насос (5), входные каналы (6) и выходные каналы (6). Створка (3) отделяет емкость (4) от атмосферы. Насос (5) соединяет входные каналы (6) с выходными каналами (7). Входные каналы выполнены с возможностью приёма капелек воды из ёмкости, а выходные каналы выполнены с возможностью выброса капелек воды в атмосферу. Достигается повышение защиты от обледенения крыла и исключение образования барьерного льда за передней кромкой. 3 ил.
Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано для защиты летательных аппаратов (ЛА) от обледенения.
При полете самолетов в атмосфере, содержащей переохлажденные капли воды (вода в жидкой фазе при отрицательной температуре), происходит обледенение летательного аппарата.
Барьерный лед - обледенение крыла в форме валика или отдельных затеков за обогреваемой зоной крыла (за передней кромкой).
Наличие барьерного льда приводит к ухудшению аэродинамических характеристик крыла летательного аппарата, что приводит к аварийным происшествиям.
Известны следующие противообледенительные системы: механическая, тепловая (термическая), электротепловая, физико-химическая. Наиболее распространенной является тепловая система.
Несмотря на ряд преимуществ тепловая противообледенительная система имеет недостаток - образование барьерного льда на крыле летательного аппарата.
Известные аналоги способа предотвращения обледенения конструктивных элементов летательного аппарата основаны:
- на получении тепловой энергии, необходимой для нагрева путем преобразования кинетической энергии скоростного напора набегающего со скоростью М≥0,4 (патент РФ № 2233232, МПК B64D 15/00, опубл. 27.07.2004),
- на использовании электротепловой противообледенительной системы (патент РФ № 2226481, МПК B64D 15/00, B64D 15/12, Н05В 3/84, опубл. 10.04.2004),
- на использовании емкостей для сбора воды, которая образуется при нагревании передних кромок крыла (патент РФ № 2504502, МПК B64D 15/00, опубл. 20.01.2014).
Известно устройство предотвращения образования и удаления льда с композитных конструктивных элементов (патент РФ № 2226481, МПК B64D 15/00, B64D 15/12, Н05В 3/84, опубл. 10.04.2004), которое содержит теплоэлектрические нагреватели, подключенные к трехфазному источнику переменного тока через коммутирующие элементы, трансформаторы тока, обмотками которых охвачены питающие провода теплоэлектрических нагревателей, блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами коммутирующих элементов, а входы - с обмотками трансформаторов тока, также в систему введены операционные усилители, через которые обмотки трансформаторов тока соединены с входами блока управления, при этом нагреватели выполнены попарно, каждая пара которых соединена перемычкой в концевой части лопасти с охватом внутренней пары нагревателей.
Недостатком аналога является высокая вероятность возникновения внутренних напряжений в конструктивных элементах из-за разницы коэффициентов температурного расширения материалов нагревательных элементов и элементов защищаемых поверхностей.
Известен способ предотвращения обледенения конструктивных элементов летательных аппаратов (патент РФ № 2233232 , МПК B64D 15/00, опубл. 27.07.2004) , по которому конструктивные элементы ЛА в подверженных опасности обледенения зонах поверхности нагревают до температуры таяния льда. Необходимую для нагрева тепловую энергию получают путем преобразования кинетической энергии скоростного напора набегающего воздуха. Полученную тепловую энергию передают в подверженные опасности обледенения зоны поверхности за счет аккумуляции тепла.
Недостатком аналога является уменьшение энергопотребления противообледенительной системы, но, как и остальные тепловые способы упомянутый способ не защищает от образования барьерного льда.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является устройство для защиты от обледенения крыльев летательного аппарата, содержащее емкость и насос, описанное в способе борьбы с обледенением крыльев летательного аппарата (патент РФ № 2504502, МПК B64D15/00, опубл. 20.01.2014), по которому при обтекании крыла ЛА переохлажденным водовоздушным потоком для предотвращения обледенения передней кромки включают подогреватели зоны и открывают створку, образуя щели, соединяющие емкости, установленные в крыле, с атмосферой. Кристаллизирующийся в зоне лед растапливается, и образовавшаяся вода в виде капелек и ручейков под действием водовоздушного потока затекает в щели, через которые она попадает в емкости. На верхней поверхности крыла атмосфера разрежена. Для надежного затекания воды в емкости и в них с помощью насоса создается небольшое разрежение.
Недостатком ближайшего аналога является обледенение накопившейся воды в емкостях, т.к. вода, которая собирается в емкости, не сбрасывается в атмосферу.
Задачей изобретения является предотвращение образования барьерного льда за передней кромкой крыла летательного аппарата.
Техническим результатом изобретения является обеспечение защиты от обледенения крыла летательного аппарата без образования барьерного льда за передней кромкой.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что устройство для предотвращения образования барьерного льда за передней кромкой крыла летательного аппарата, содержащее емкость, насос, согласно изобретению содержит входные и выходные каналы, насос выполнен одноступенчатым центробежным с возможностью соединения входных и выходных каналов, причем входные каналы выполнены с возможностью приема капелек воды из емкости, а выходные каналы выполнены с возможностью выброса капелек воды в атмосферу.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. I показан профиль крыла с наличием барьерного льда. На фиг. 2 - принципиальная схема устройства. На фиг. 3 показано расположение входных каналов, выходных каналов и насоса в крыле.
Устройство для предотвращения образования барьерного льда на крыле летательного аппарата (фиг. 1, фиг. 2) содержит крыло 1, на передней кромке которого расположена зона обогрева 2, створка 3, которая отделяет емкость 4 от атмосферы, насос 5, соединяющий входные каналы 6 (например, четыре входных канала) с выходными каналами 7 (например, три выходных канала), предназначенными для откачивания накопившейся воды (фиг.3).
Устройство для предотвращения образования барьерного льда на крыле летательного аппарата работает следующим образом. При обтекании крыла летательного аппарата (ЛЛ) 1 переохлажденным водовоздушным потоком для предотвращения обледенения передней кромки включают подогреватели зоны обогрева 2 и открывают створку 3, которая отделяет емкость 4 от атмосферы в крыле 1. В зоне обогрева 2 лед растапливается, и полученные капельки воды начинают втекать в емкость 4, затем попадают во входные каналы 6 и выбрасываются в атмосферу через выходные каналы 7.
Направление течения воды показано на рисунке стрелками. Для того, чтобы вода затекала в емкость 4, создается небольшое разряжение с помощью насоса 5. Давление разрежения, достаточное для отсоса воды, не превышает 10-2 мм рт.ст. Такое разрежение достигается с помощью насоса 5.
Существуют различные виды насосов, проанализировав все преимущества и недостатки, можно выделить два типа: центробежные насосы и шестеренные насосы. Так как в данной системе перекачиваемой жидкостью является вода и необходимо создать разрежение на поверхности крыла, то целесообразно использовать центробежные насосы.
В заявленном изобретении использован одноступенчатый центробежный насос WJ 203 ЕМ.
Итак, заявленное изобретение позволяет предотвратить образование барьерного льда за передней кромкой крыла летательного аппарата, а также обеспечить защиту от обледенения крыла летательного аппарата без образования барьерного льда за передней кромкой.
Устройство для предотвращения образования барьерного льда за передней кромкой крыла летательного аппарата, содержащее емкость, насос, отличающееся тем, что содержит входные и выходные каналы, насос выполнен одноступенчатым центробежным с возможностью соединения входных и выходных каналов, причём входные каналы выполнены с возможностью приёма капелек воды из ёмкости, а выходные каналы выполнены с возможностью выброса капелек воды в атмосферу.
