Нагреватель для внешней оболочки датчика угла атаки - RU2673331C2

Чертежи

Показать все 8 чертежа(ей)

Описание

НАГРЕВАТЕЛЬ ДЛЯ ВНЕШНЕЙ ОБОЛОЧКИ ДАТЧИКА УГЛА АТАКИ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ И УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] В воздушном летательном аппарате для определения его угла атаки (АоА) может использоваться один или большее количество датчиков. Для измерения угла атаки воздушный летательный аппарат может иметь датчик, установленный с наружной стороны воздушного летательного аппарата. Указанный датчик может быть использован для измерения угла воздушного потока в данном месте относительно горизонтальной базовой плоскости фюзеляжа или базовой плоскости крыла. Для некоторых датчиков используется дополнительное поворотное приспособление, прикрепленное к датчику. Дополнительное поворотное приспособление может иметь профиль, вынуждающий указанное дополнительное приспособление искать нейтральный или нулевой угол относительно направления местного воздушного потока вокруг указанного дополнительного приспособления. При изменении направления местного воздушного потока поворотное дополнительное приспособление предпочтительно осуществляет поворот, чтобы сохранять нулевой угол относительно местного воздушного потока вокруг указанного дополнительного приспособления.

[0002] Величина поворота дополнительного приспособления может быть измерена датчиком угла атаки. Указанный датчик, или иные используемые совместно системы, использует поворот дополнительного приспособления для определения направления местного потока воздуха вокруг указанного дополнительного приспособления. Угловая разница между направлением местного потока воздуха и горизонтальной базовой плоскостью воздушного летательного аппарата является углом атаки. Поскольку по меньшей мере часть датчика угла атаки открыта воздействию окружающей среды, то окружающая среда может влиять на технические характеристики датчика.

[0003] Именно относительно с учетом этих и других обстоятельств представлено настоящее раскрытие.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Следует отметить, что настоящий раздел "Раскрытие изобретения" приведен для введения в упрощенной форме разнообразных концепций, которые описаны далее в разделе "Осуществление изобретения". Это "Раскрытие изобретения" не предназначено для ограничения объема заявленного объекта.

[0005] В соответствии с одним вариантом реализации изобретения, раскрытым в настоящем документе, описано нагревательное устройство для использования с датчиком угла атаки. Нагревательное устройство включает в себя опорный элемент, выполненный для взаимодействия с возможностью высвобождения с датчиком угла атаки, нагревательный элемент, прикрепленный посредством связующего к опорному элементу с образованием композитной конструкции, и регулирующий термостат, выполненный с возможностью приема входных данных о температуре и обеспечения протекания тока через резистивный элемент при первой температуре или температуре, которая ниже первой температуры, и уменьшения протекания тока через резистивный элемент при второй температуре или температуре, которая выше второй температуры.

[0006] В соответствии еще с одним вариантом реализации изобретения описана система с датчиком угла атаки для воздушного летательного аппарата. Датчик угла атаки включает в себя корпус, выполненный в форме аэродинамической поверхности, прикрепленный к поворотной установочной опоре, прикрепленной с возможностью поворота к датчику угла атаки, и нагревательное устройство прикреплено с возможностью снятия к датчику угла атаки и выполнено с возможностью уменьшения образования льда на датчике угла атаки. Нагревательное устройство включает в себя опорный элемент, выполненный для взаимодействия с возможностью высвобождения с датчиком угла атаки, нагревательный элемент, прикрепленный посредством связующего к опорному элементу с образованием композитной конструкции, и регулирующий термостат, выполненный с возможностью приема входных данных о температуре и обеспечения протекания тока через резистивный элемент при первой температуре или температуре, которая ниже первой температуры, и уменьшения протекания тока через резистивный элемент при второй температуре или температуре, которая выше второй температуры.

[0007] В соответствии еще с одним вариантом реализации изобретения описан способ нагревания датчика угла атаки. Способ включает в себя этапы, согласно которым осуществляют прием входных данных о температуре поверхности датчика угла атаки, в качестве реакции на обнаружение того, что температура равна заданному значению первой температуры или ниже его, обеспечивают протекание тока через нагревательный элемент нагревательного устройства в термическом контакте с датчиком угла атаки, причем нагревательное устройство примыкает к внутренней поверхности защитной пластины датчика угла атаки, а нагревательный элемент прикреплен посредством связующего к опорному элементу нагревательного устройства, а в качестве реакции на обнаружение того, что температура равна заданному значению второй температуры или выше его, уменьшают протекание тока через нагревательный элемент.

[0008] Раскрытые признаки, функции и преимущества могут быть реализованы независимо в различных вариантах реализации настоящего раскрытия или могут быть скомбинированы в других вариантах реализации, более детальное раскрытие которых может быть очевидным со ссылкой на нижеследующее описание и чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0009] Представленные варианты реализации будут более понятны из раздела "Осуществление изобретения" и прилагаемых чертежей, на которых:

[0010] На ФИГ. 1 показан вид сбоку воздушного летательного аппарата, в котором датчик угла атаки прикреплен в соответствии по меньше мере с одним вариантом реализации изобретения, раскрытом в данном документе.

[0011] На ФИГ. 2 показано сечение датчика угла атаки, использующего нагревательное устройство для поддержания температуры части датчика, в соответствии по меньше мере с одним вариантом реализации изобретения, раскрытом в данном документе.

[0012] На ФИГ. 3 показан покомпонентный перспективный вид датчика угла атаки в соответствии по меньше мере с одним вариантом реализации изобретения, раскрытом в данном документе.

[0013] На ФИГ. 4 показан перспективный вид нагревательного устройства в соответствии по меньше мере с одним вариантом реализации изобретения, раскрытом в данном документе.

[0014] На ФИГ. 5 показан вид снизу нагревательного устройства в открытой конфигурации в соответствии по меньше мере с одним вариантом реализации изобретения, раскрытом в данном документе.

[0015] На ФИГ. 6 показан вид сверху нагревательного устройства в закрытой конфигурации в соответствии по меньше мере с одним вариантом реализации изобретения, раскрытом в данном документе.

[0016] На ФИГ. 7 показано сечение части нагревательного устройства в соответствии по меньше мере с одним вариантом реализации изобретения, раскрытом в данном документе.

[0017] На ФИГ. 8 показана блок-схема, иллюстрирующая последовательность работы датчика угла атаки нагревательного устройства в соответствии по меньше мере с одним вариантом реализации изобретения, раскрытом в данном документе.

[0018] Множество фигур чертежей, представленных в этой заявке, иллюстрирует изменения и различные аспекты вариантов реализации настоящего изобретения. Соответственно, подробное описание по каждому иллюстративному примеру будет описывать различия, указанные в соответствующем иллюстративном примере.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0019] Следующий раздел "Осуществление изобретения" относится к нагревательному устройству для датчика угла атаки. В некоторых конфигурациях нагревательное устройство может быть прикреплено с возможностью снятия к внешней оболочке датчика угла атаки для уменьшения вероятности образования льда в некоторых областях датчика угла атаки. Нагревательное устройство включает в себя проводящий нагревательный элемент, прикрепленный посредством связующего по меньшей мере к части опорного элемента. В некоторых конфигурациях нагревательный элемент может быть выполнен из одного или большего количества слоев полимера. Нагревательное устройство может кроме того включать в себя электрическую систему для подачи питания нагревательному элементу. Нагревательное устройство может быть установлено в определенном месте для уменьшения вероятности образования льда в области между выполненным в форме аэродинамической поверхности корпусом датчика угла атаки и его защитной пластины.

[0020] В некоторых конфигурациях корпус, выполненный в форме аэродинамической поверхности, может быть установлен на поворотной установочной опоре (иногда называемой щитком). Для обеспечения возможности свободного поворота корпуса, выполненного в форме аэродинамической поверхности, может использована одна или большее количество подшипниковых конструкций в зоне сопряжения между поворотной установочной опорой и другими компонентами датчика угла атаки. При некоторых условиях вода может присутствовать в зоне сопряжения между поворотной установочной опорой/корпусом, выполненным в форме аэродинамической поверхности, и другими компонентами датчика угла атаки, включающие в себя защитную пластину, к которой близко размещена поворотная установочная опора и корпус, выполненный в форме аэродинамической поверхности. При некоторых погодных условиях вода, присутствующая в зоне сопряжения может замерзать и не допускать свободного поворота поворотной установочной опоры. Вследствие места образования льда нагреватель оболочки и нагреватель в форме аэродинамической поверхности могут оказаться неэффективными для увеличения температуры компонентов возле зоны сопряжения. Раскрытое в настоящем документе нагревательное устройство может быть установлено в месте, подходящем для увеличения температуры.

[0021] На ФИГ. 1 показан вид сбоку воздушного летательного аппарата 100, в котором датчики 104 угла атаки прикреплены в соответствии по меньше мере с одним вариантом реализации изобретения, раскрытом в данном документе. Датчик 104 угла атаки включает в себя корпус 106, выполненный в форме аэродинамической поверхности и с возможностью поворота. Корпус 106, выполненный в форме аэродинамической поверхности, также выполнен с возможностью в качестве реакции на воздействие воздуха, перемещающегося по поверхности корпуса 106, выполненного в форме аэродинамической поверхности. В предпочтительном варианте реализации изобретения, корпус 106, выполненный в форме аэродинамической поверхности, сохраняет угол ноль градусов относительно направления потока воздуха.

[0022] Угол ноль градусов означает, что корпус 106, выполненный в форме аэродинамической поверхности, параллелен, или почти параллелен, направлению перемещения потока воздуха по корпусу 106, выполненному в форме аэродинамической поверхности. При изменении направления потока воздуха через датчик 104 угла атаки, в предпочтительном варианте реализации изобретения корпус 106, выполненный в форме аэродинамической поверхности поворачиваться для поддержания или достижения угла ноль градусов относительно направления потока воздуха. Угол поворота корпуса 106, выполненного в форме аэродинамической поверхности, измеряют и используют для определения угла атаки воздушного летательного аппарата 100.

[0023] Части датчика 104 угла атаки, включающие в себя корпус 106, выполненный в форме аэродинамической поверхности, могут быть открыты воздействию окружающей среды. В некоторых случаях, вода может просачиваться в различные части датчика 104 угла атаки. Возможное просачивание воды в некоторые области в датчике 104 угла атаки может повороту корпуса 106, выполненного в форме аэродинамической поверхности, если вода замерзнет. При образовании льда в некоторых местах, в качестве реакции на изменение направления потока воздуха по его поверхности корпус 106, выполненный в форме аэродинамической поверхности, может поворачиваться с меньшей скоростью, а может совсем не поворачиваться. В результате, датчик 104 угла атаки может выдавать неправильные данные об угле атаки. Для уменьшения вероятности образования льда может быть использовано нагревательное устройство.

[0024] На ФИГ. 2 показано сечение датчика 104 угла атаки с использованием нагревательного устройства 208 для поддержания температуры части датчика 104 угла атаки в соответствии по меньше мере с одним вариантом реализации изобретения, раскрытом в данном документе. Датчик 104 угла атаки включает в себя внешнюю оболочку 210. Внешняя оболочка 210 выполнена с возможностью охватывания внутреннего объема 212 датчика 104 угла атаки. Внутренний объем 212 образован внутренней поверхностью внешней оболочки 210. В некоторых конфигурациях внутренний объем 212 используется для охватывания и защиты различных электрических и механических компонентов датчика 104 угла атаки от воздействия внешней среды. Однако некоторые части датчика 104 угла атаки открыты воздействию окружающей среды.

[0025] Как упомянуто выше, корпус 106, выполненный в форме аэродинамической поверхности, открыт воздействию потока наружного воздуха. Корпус 106, выполненный в форме аэродинамической поверхности, прикреплен к поворотной установочной опоре 214. В некоторых конфигурациях поворотная установочная опора 214 не выполнена посаженной заподлицо с датчиком 104 угла атаки, или примыкающей к нему, оставляя некоторое пространство 216 между поворотной установочной опорой 214 и датчиком 104 угла атаки. Пример пространства 216 показан с использованием перекрестной диагональной штриховки. В некоторых конфигурациях вода может поступать в пространство 216 и замерзать, мешая повороту поворотной установочной опоры 214.

[0026] Для уменьшения вероятности образования льда в пространстве 216 и иных местах возможного льдообразования может быть использовано нагревательное устройство 208. Нагревательное устройство 208 включает в себя опорный элемент 218 и нагревательный элемент 220. Нагревательный элемент 220 может представлять собой резистивный элемент, который при подаче на него определенного тока, вырабатывает тепло. Нагревательное устройство 208 окружает по меньшей мере часть внешней оболочки 210. Нагревательное устройство 208 в предпочтительном варианте реализации изобретения находится в непосредственном контакте с внешней оболочкой 210. Тепло, создаваемое нагревательным устройством 208, может повышать температуру внешней оболочки 210 защитной пластины 222.

[0027] Тепло от внешней оболочки 210 в предпочтительном варианте реализации изобретения повышает температуру защитной пластины 222 датчика 104 угла атаки. Увеличение температуры защитной пластины 222 в предпочтительном варианте реализации изобретения уменьшает вероятность образования льда в пространстве 216 между защитной пластиной 222 и поворотной установочной опорой 214. Уменьшение вероятности образования льда может привести к увеличению надежности и точности датчика 104 угла атаки. В некоторых конфигурациях увеличенная теплопередача может быть, обеспечена посредством упирания нагревательного устройства 208 во внутреннюю поверхность 223 защитной пластины 222.

[0028] Опорный элемент 218 нагревательного устройства 208 может быть использован для обеспечения конструкционной опоры нагревательного устройства 208. В некоторых конфигурациях нагревательное устройство 208 прочно прикреплено к внешней оболочке 210. Для достижения прочного прикрепления с величиной, которая может потребоваться, нагревательное устройство 208 может жесткость, величина которой обеспечивает возможность противостояния силам, возникающим при таком прочном прикреплении. Кроме того, может быть необходимым, чтобы нагревательное устройство 208 имело жесткость, величина которой обеспечивает возможность противостояния силам, особенно вибрационным силам, которые оно испытывает во время работы воздушного летательного аппарата 100. Опорный элемент 218 может представлять собой, в одной конфигурации, металлический круговой выступ.

[0029] Кроме того, опорный элемент 218 может образовывать основание, к которому прикреплен нагревательный элемент 220. В некоторых конфигурациях нагревательный элемент 220 изготавливают из одного или большего количества полимерных компонентов. Например, нагревательный элемент 220 может быть выполнен из одного или большего количества "черных полимеров" например полиацетилена, полипиррола, полианилина и п-фенилен винилена и их сополимеров. В некоторых конфигурациях нагревательный элемент 220 представляет собой полимерный материал с подходящим количеством проводящего вещества, такого как черный полимер, добавленного в полимерный материал, чтобы получить необходимый уровень проводимости. В других конфигурациях нагревательный элемент 220 может представляет собой нагревательный элемент, выполненный на основе металл, в котором используется металлический проводящий элемент, такой как медь, золото, серебро или алюминий в качестве проводника в нагревательном элементе 220.

[0030] В некоторых конфигурациях нагревательный элемент 220 прикреплен или прикреплен посредством связующего непосредственно к опорному элементу 218 с использованием связующего вещества 224 с образованием композитной конструкции, выполненной с возможностью функционирования в качестве электрического нагревательного элемента. Связующим веществом 224 может представляет собой любой материал, подходящий для прикрепления нагревательного элемента 220 посредством связующего к опорному элементу 218. Например, связующим веществом 224 может быть полиимидный адгезив. Связующее вещество 224 может быть активировано и вызвать прикрепление нагревательного элемента 220 к опорному элементу 218 с использованием различных процессов, включающих использование автоклава. Хотя раскрытый в настоящем документе объект изобретения не ограничен каким-либо конкретным преимуществом, в одной конфигурации использование полиимидного адгезива может быть предпочтительным вследствие общих характеристик полиимидных адгезивов. Некоторые характеристики включают в себя относительно хорошую тепловую устойчивость, низкую диэлектрическую постоянную и относительно высокий уровень химической сопротивления.

[0031] Нагревательное устройство 208 также может включать в себя изолирующий элемент 226. Изолирующий элемент 226 может быть выполнен с возможностью уменьшения количества потерь тепла, выпускаемого в окружающую среду от нагревательного устройства 208, и увеличения количества тепла, передаваемого в различные места датчика 104 угла атаки, такие как защитная пластина 222. Изолирующий элемент 226 может быть выполнен из подходящих теплоизоляционных материалов. Например, помимо прочего, изолирующий элемент 226 может быть выполнен из теплоотражающего металла, керамики, стекловокнистого листа/покрытия, диоксида кремния, слюды, стекловаты, асбеста, шелка шерсти и теплоизолирующих полимеров.

[0032] На ФИГ. 3 показан покомпонентный перспективный вид датчика 104 угла атаки в соответствии по меньше мере с одним вариантом реализации изобретения, раскрытом в данном документе. Датчик 104 угла атаки включает в себя корпус 106, выполненный в форме аэродинамической поверхности, прикрепленный к поворотной установочной опоре 214. Поворотная установочная опора 214 прикреплена с возможностью поворота к защитной пластине 222. Защитная пластина 222 прикреплена с возможностью взаимодействия и съема к области 302 для приема датчика воздушного летательного аппарата 100. В одной конфигурации защитная пластина 222 выполнена такого размера, который обеспечивает ее размещение внутри области 302 для приема датчик, чтобы обеспечивать установку датчика 104 угла атаки заподлицо. Защитная пластина 222 может быть прикреплена к области 302 для приема датчика с использованием винтов, таких как винты 304. Защитная пластина может быть выровнена с областью 302 для приема датчика с использованием указательных штифтов 306А и 306В. Питание для различных компонентов датчика 104 угла атаки, а также передача данных на них и прием данных от них могут обеспечиваться электрическим соединителем 308.

[0033] На ФИГ. 4 показан перспективный вид нагревательного устройства 208 в соответствии по меньше мере с одним вариантом реализации изобретения, раскрытом в данном документе. Нагревательное устройство 208 включает в себя опорный элемент 218 и нагревательный элемент 220. Нагревательный элемент 220 размещен вокруг по меньшей мере части опорного элемента 218. Опорный элемент 218 вместе с нагревательным элементом 220 может быть установлен с возможностью съема на датчике 104 угла атаки.

[0034] Нагревательный элемент 220 может быть резистивным, или Джоулевым, нагревательным элементом. Резистивный нагревательный элемент создает тепло при пропускании через него тока. Активное сопротивление резистивного нагревательного элемента вызывает образование тепла. В дополнение к материалам, описанным выше, нагревательный элемент 220 также может быть изготовлен из таких материалов, как нихромовая резистивная проволока или оплетка, протравленная фольга, керамика, такая как дисилицид молибдена, а также композитные нагревательные элементы. Следует отметить, что хотя могут быть использованы другие материалы, и они считаются охватываемыми объемом настоящего изобретения. Кроме того, следует отметить, что настоящее изобретение не ограничено резистивными нагревательными элементами, поскольку другие виды нагревательных элементов могут быть использованы, и они считаются охватываемыми объемом настоящего изобретения.

[0035] Нагревательный элемент 220 может получать электрическую энергию через электрические провода 400 и 402. Провода 400 и 402 могут создавать электрический путь от источника электрической энергии для подачи тока к нагревательному элементу 220. Электрическим током можно управлять различными способами с увеличением или уменьшением температуры нагревательного элемента 220. Например, может быть использован регулирующий термостат 404. Регулирующий термостат 404 может быть выполнен с возможностью измерения температуры нагревательного элемента 220.

[0036] При заданном значении первой температуры или ниже его, регулирующий термостат 404 может замыкать предварительно разомкнутый выключатель (не показано), выполненный внутри регулирующего термостата 404. Замыкание выключателя может привести к формированию замкнутой цепи с обеспечением протекания тока через провода 400 и 402. При заданном значении второй температуре или выше, регулирующий термостат 404 размыкает выключатель, не допуская или уменьшая протекание тока через провода 400 и 402. Таким образом, температурой нагревательного элемента 220 можно управлять посредством регулирующего термостата 404. В некоторых конфигурациях первая температура может быть температурой, обеспечивающей уменьшение образования льда. В других конфигурациях вторая температура может быть температурой, не допускающей повреждения датчика 104 угла атаки.

[0037] В некоторых конфигурациях регулирующий термостат 404 может работать по типу пропорционально-интегро-дифференцирующего (ПИД) регулятора. ПИД регулятор рассчитывает значение "ошибки" как разность между измеренной переменной величиной процесса и необходимым заданным значением. Регулятор пытается минимизировать эту ошибку в выходных данных посредством регулировки рабочих входных сигналов управления. Таким образом, если регулирующий термостат 404 выполнен в виде ПИД регулятора, то вместа операций включения и выключения регулирующий термостат может ступенчато увеличивать или ступенчато уменьшать протекание тока к нагревательному элементу 220 для поддержания температуры.

[0038] Регулирующий термостат 404 может принимать входные данные о температуре от датчиков 408A-408N температуры (далее совместно упомянутые как "датчики 408 температуры"). Датчиками 408 температуры могут быть одно или большее количество устройств, которые измеряют температуру в определенном месте в датчике 104 угла атаки или нагревательном устройстве 208, или там и там. Датчики 408 температуры кроме того выполнены с возможностью обеспечения выходных данных о температуре для регулирующего термостата 404. Регулирующий термостат 404 выполнен с возможностью приема выходных данных о температуре. Датчики 408 температуры могут быть расположены в различных местах для обеспечения выдачи диапазона входных данных о температуре на регулирующий термостат 404. В некоторых конфигурациях регулирующий термостат 404 может иметь внутренние датчики 408 температуры. В других конфигурациях датчики 408 температуры могут быть внешними по отношению регулирующего термостата 404 и размещены в различных местах.

[0039] Нагревательное устройство 208 может получать питание через электропроводку 410. Электропроводка 410 может обеспечивать подачу в нагревательное устройство 208 питание различных типов. В некоторых конфигурациях нагревательное устройство 208 получает питание независимо отдатчика 104 угла атаки. Например, нагревательное устройство 208 может быть частью воздушной системы данных о количестве тепла воздушного летательного аппарата (Air Data Heat System). Воздушная система данных о количестве тепла также может управлять датчиком 104 угла атаки и подавать на него питание независимо от нагревательного устройства 208. Питание может быть подано в нагревательное устройство 208 вручную или автоматически. Например, нагревательное устройство 208 может быть активировано членом летного экипажа согласно штатной инструкции или автоматически (независимо от ручного включения или выключения) иными средствами самолета, например, когда членом летного экипажа включает топливные переключатели двигателя. Нагревательное устройство 208 может быть закреплено вокруг датчика 104 угла атаки с использованием шарнира 406, показанного более подробно на ФИГ. 5. Дополнительная конфигурация нагревательного устройства 208 показана на сечении, приведенном на ФИГ. 7, выполненном по плоскости Т согласно ФИГ. 4.

[0040] На ФИГ. 5 показан вид снизу нагревательного устройства 208 в открытой конфигурации в соответствии по меньше мере с одним вариантом реализации изобретения, раскрытом в данном документе. Опорный элемент 218 нагревательного устройства 208 открыт с использованием шарнира 406. Шарнир 406 обеспечивает точку поворота для первого конца 502 опорного элемента 218 и второго конца 504 опорного элемента. Пространство, образуемое перегородкой, может быть использовано для размещения нагревательного устройства 208 на внешней оболочке 210 датчика 104 угла атаки. Первый конец 502 может быть прикреплен с возможностью высвобождения ко второму концу 504 путем использования крепежного элемента, показанного более подробно на ФИГ. 6.

[0041] На ФИГ. 6 показан вид сверху нагревательного устройства 208 в закрытой конфигурации в соответствии по меньше мере с одним вариантом реализации изобретения, раскрытом в данном документе. В закрытой конфигурации, показанной на ФИГ. 6, первый конец 502 прикреплен с возможностью высвобождения ко второму концу 504 с использованием крепежного элемента 600. Крепежный элемент 600 может быть выполнен любым образом, подходящим для крепления первого конца 502 ко второму концу 504. Следует отметить, что иные конфигурации раскрытого в настоящем документе объекта изобретения могут предшествовать использованию крепежного элемента 600. Например, шарнир 406 может иметь конструкцию с подпружиниванием, чтобы оказывать силовое закрывающее воздействие на опорный элемент 218 нагревательного устройства 208.

[0042] В некоторых конфигурациях может быть желательным или необходимым обеспечение средств для указания на то, что нагревательное устройство 208 надежно прикреплено к внешней оболочке 210 датчика 104 угла атаки. При прикреплении нагревательного устройства 208 к датчику 104 угла атаки технический специалист может использовать крепежный элемент 600. Для облегчения установки в некоторых конфигурациях, при установке, в нагревательном устройстве 208 имеется полость 602, образованная областью между первым концом 502 и вторым концом 504. Полость 602 может быть использована в качестве индикатора того, что нагревательное устройство 208 полностью установлено на датчике 104 угла атаки. Отсутствие полости 602 может указывать на то, что внутренний диаметр нагревательного устройства 208 слишком большой для датчика 104 угла атаки, который вследствие этого может выпасть из датчика 104 угла атаки. Отсутствие полости 602 может также указывать на слишком сильную затяжку нагревательного устройства 208 или, в некоторых случаях, указывать на повреждение внешней оболочки 210.

[0043] На ФИГ. 6 также показан плавкий предохранитель 604. В некоторых конфигурациях плавкий предохранитель 604 может срабатывать или размыкать цепь в различных ситуациях. Например, плавкий предохранитель 604 может размыкать цепь при повышенном токе или повышенной температуре. В одном примере плавкий предохранитель 604 может размыкать цепь в случае, если регулирующий термостат 404 станет нерабочим в замкнутом состоянии. Если регулирующий термостат 404 станет нерабочим в замкнутом состоянии, средства отключения нагревателя могут отсутствовать. В этой связи, в этом примере плавкий предохранитель 604 может образовывать средства, обеспечивающие предупреждение возникновения условия повышенной температуры.

[0044] На ФИГ. 7 показано сечение части нагревательного устройства 208, выполненное по плоскости Т, показанной на ФИГ. 4, в соответствии по меньше мере с одним вариантом реализации изобретения, раскрытом в данном документе. Нагревательное устройство 208 включает в себя опорный элемент 218, нагревательный элемент 220, размещенный возле внешней поверхности нагревательного устройства 208, и изолирующий элемент 226, установленный вокруг по меньшей мере части нагревательного устройства. В некоторых примерах для прикрепления нагревательного элемента 220 к опорному элементу 218 может быть использовано связующее вещество, такое как связующее вещество 224. По меньшей мере часть опорного элемента 218 примыкает к части внешней оболочки 210. В некоторых примерах поверхность опорного элемента 218 в контакте с внешней оболочкой может иметь гладкую или полугладкую отделку для образования лучшего сопряжения, обеспечивающего теплопередачу.

[0045] Может быть предпочтительным увеличение теплонапряженности в некоторых местах. Например, тепло, создаваемое нагревательным элементом 220, может быть перенесено к опорному элементу 218 и может проходить в двух главных направлениях: радиально в направлении Х→А и в боковом направлении Х→В. Если общее тепло, создаваемое нагревательным элементом 220, проходит прежде всего в направлении Х→А, на температуру внутреннего объема 212 датчика 104 угла атаки может оказываться влияние, при этом на температуру пространства 216 (место возможного образования льда) может оказываться недостаточное количественное влияние для уменьшения вероятности образования льда. В отличном случае, если общее тепло, создаваемое нагревательного элемента 220, проходит прежде всего в направлении Х→В, на температуру пространства 216 может оказываться достаточное количественное влияние, чтобы уменьшить вероятность образования льда.

[0046] Для увеличения потока тепла к пространству 216 опорный элемент 218 может включать в себя фланец 700, имеющий радиальную часть 702 и боковую часть 704. Фланец 700 может примыкать к внутренней поверхности 223 защитной пластины 222, как показано на ФИГ. 2 выше. Боковая часть 704 в комбинации с радиальной частью 702 фланца 700 может образовывать большую площадь поверхности теплопередачи для переноса тепла в пространство 216, чем в варианте без боковой части 704 фланца 700. Большая площадь поверхности теплопередачи может обеспечивать увеличение потока тепла, создаваемого нагревательным элементом 220, в боковом направлении Х→В по направлению к внутренней поверхности защитной пластины 222. Увеличенный поток тепла может "фокусировать" тепло, создаваемое нагревательным элементом 220, в направлении необходимой области, такой как пространство 216, и подавать меньше тепла к менее важным областям, таким как внутренний объем 212 датчика 104 угла атаки. В некоторых конфигурациях для еще большего увеличения потока тепла на фланец 700, часть нагревательного элемента 220 может быть размещена на фланце 700.

[0047] На ФИГ. 8 показан один алгоритм 800 работы датчика угла атаки нагревательного устройства в соответствии по меньше мере с одним вариантом реализации изобретения, раскрытом в данном документе. Если не указано иное, может быть выполнено большее или меньшее количество операций, чем показано на чертежах и описано в настоящем документе. Кроме того, если не указано иное, эти операции также могут быть выполнены в порядке, отличном от порядка, приведенного в настоящем документе.

[0048] Выполнение алгоритма 800 начинают с операции 802, согласно которой осуществляют прием входных данных о температуре поверхности датчика угла атаки. В некоторых конфигурациях температура может быть принята непосредственно регулирующим термостатом 404 посредством прямого термического контакта. В других конфигурациях температура может быть принята внешними датчиками 408 температуры.

Указанная поверхность может представлять собой одну из нескольких поверхностей, контролируемых на датчике 104 угла атаки. В некоторых конфигурациях указанные одна или большее количество поверхностей выбирают на основании вероятности того, что условия, приводящие к образованию льда, могут быть обнаружены или измерены на указанных одной или большем количестве поверхностей. В некоторых конфигурациях указанной температурой может быть температура пространства, окружающего один или большее количество компонентов датчика 104 угла атаки. Температуры могут быть измерены с использованием датчиков 408 температуры. Данные об измеренной температуре могут быть выданы на регулирующий термостат 404, который выполнен с возможностью приема выходных данных о температуре в качестве входных данных.

[0049] Выполнение алгоритма 800 продолжают операцией 804, согласно которой в качестве реакции на обнаружение того, что температура равна заданному значению первой температуры или ниже его, обеспечивают возможность протекания тока через резистивный элемент нагревательного устройства, прикрепленный посредством связующего к опорному элементу. В некоторых конфигурациях резистивный элемент может быть нагревательным элементом 220 датчика 104 угла атаки. В других конфигурациях опорный элемент может быть опорным элементом 218 датчика 104 угла атаки. Первая температура может быть температурой уменьшения образования льда.

[0050] Выполнение алгоритма 800 продолжают операцией 806, согласно которой в качестве реакции на обнаружение того, что температура равна заданному значению второй температуры или выше его, уменьшают протекание тока через резистивный элемент датчика 104 угла атаки. Вторая температура может быть температурой, не допускающей повреждения датчика 104 угла атаки. После этого выполнение алгоритма заканчивают.

[51] Иллюстративные неисключительные примеры объекта изобретения в соответствии с настоящим изобретением описаны в следующих ниже пунктах A1-D25: [0052]

[0053] А1. Нагревательное устройство 208 для использования с датчиком 104 угла атаки, содержащее:

[0054] опорный элемент 218, выполненный для взаимодействия с датчиком 104 угла атаки с возможностью высвобождения;

[0055] нагревательный элемент 220, прикрепленный посредством связующего к опорному элементу 218 с образованием композитной конструкции; и

[0056] регулирующий термостат 404, выполненный с возможностью приема входных данных о температуре и обеспечения протекания тока через нагревательный элемент 220 при первой температуре или температуре, которая ниже первой температуры, и уменьшения протекания тока через нагревательный элемент 220 при второй температуре или температуре, которая выше второй температуры.

[0057]

[0058] А2. Нагревательное устройство по пункту А1, в котором опорный элемент 218 содержит металлический круговой выступ.

[0059]

[0060] A3. Нагревательное устройство по любому из пунктов А1-А2, в котором опорный элемент 218 содержит фланец 700, выполненный с возможностью увеличения потока тепла к определенной области.

[0061]

[0062] А4. Нагревательное устройство по пункту A3, в котором часть нагревательного элемента 220 размещена на части фланца 700. [0063]

[0063] А5. Нагревательное устройство по любому из пунктов А1-А4, в котором опорный элемент 218 содержит шарнир 406, выполненный для обеспечения возможности поворота первого конца 502 опорного элемента от второго конца 504 опорного элемента.

[0065]

[0066] А6. Нагревательное устройство по пункту А5, в котором опорный элемент 218 выполнен имеющим размеры, обеспечивающие образование полости 602 между первым концом опорного элемента 502 и вторым концом 504 опорного элемента для указания на правильность установки опорного элемента.

[0067]

[0068] А7. Нагревательное устройство по любому из пунктов А5-А6, кроме того содержащее крепежный элемент 600 для прикрепления с возможностью высвобождения первого конца 502 опорного элемента 218 ко второму концу 504 опорного элемента 218.

[0069]

[0070] А8. Нагревательное устройство по любому из пунктов А1-А7, кроме того содержащее полиимидное связующее 224 между опорным элементом 218 и нагревательным элементом 220, чтобы непосредственно прикреплять опорный элемент к нагревательному элементу.

[0071]

[0072] А9. Нагревательное устройство по любому из пунктов А1-А8, в котором нагревательный элемент 220 выполнен из материала, выбранного из группы, состоящей из полиацетилена, полипиррола, полианилина и п-фенилен винилена и сополимеров полиацетилена, полипиррола, полианилина и п-фенилен винилена.

[0073]

[0074] А10. Нагревательное устройство по любому из пунктов А1-А8, в котором нагревательный элемент 220 содержит металл.

[0075]

[0077] В11. Система с датчиком угла атаки для воздушного летательного аппарата, содержащая:

[0078] датчики 104 угла атаки, содержащий

[0079] корпус 106, выполненный в форме аэродинамической поверхности, прикрепленный к поворотной установочной опоре 214;

[0080] прикрепленной с возможностью поворота к датчику 104 угла атаки; и

[0081] нагревательное устройство 208 прикреплено с возможностью снятия к датчику 104 угла атаки и выполнено с возможностью уменьшения образования льда на датчике 104 угла атаки, причем нагревательное устройство содержит

[0082] опорный элемент 218, выполненный для взаимодействия с возможностью высвобождения с датчиком 104 угла атаки,

[0083] нагревательный элемент 220, прикрепленный посредством связующего к опорному элементу 218 с образованием композитной конструкции, и

[0084] регулирующий термостат 404, выполненный с возможностью приема входных данных о температуре и обеспечения протекания тока через нагревательный элемент при первой температуре или температуре, которая ниже первой температуры, и уменьшения протекания тока через нагревательный элемент при второй температуре или температуре, которая выше второй температуры.

[0085]

[0086] В12. Система с датчиком угла атаки по пункту В11, в которой опорный элемент 218 содержит металлический круговой выступ.

[0087]

[0088] В13. Система с датчиком угла атаки по любому из пунктов В11-В12, в которой опорный элемент 218 содержит шарнир 406, выполненный для обеспечения возможности поворота первого конца 502 опорного элемента от второго конца 504 опорного элемента.

[0089]

[0090] В14. Система с датчиком угла атаки по пункту В13, кроме того содержащая крепежный элемент 600 для прикрепления с возможностью высвобождения первого конца 502 опорного элемента 218 ко второму концу 504 опорного элемента.

[0091]

[0092] В15. Система с датчиком угла атаки по любому из пунктов В11-В14, кроме того содержащая полиимидное связующее 224 между опорным элементом 218 и нагревательным элементом 220, чтобы непосредственно прикреплять опорный элемент к нагревательному элементу.

[0093]

[0094] В16. Система с датчиком угла атаки по любому из пунктов В11-В 15, в которой нагревательный элемент 220 выполнен из материала, выбранного из группы, состоящей из полиацетилена, полипиррола, полианилина и п-фенилен винилена и сополимеров полиацетилена, полипиррола, полианилина и п-фенилен винилена.

[0095]

[0096] В17. Система с датчиком угла атаки по любому из пунктов В11-В17, в которой регулирующий термостат 404 находится в термическом контакте с нагревательным устройством 220.

[0097]

[0098] В18. Система с датчиком угла атаки по любому из пунктов В11-В17, кроме того содержащая изолирующий элемент 226 для уменьшения количества потерь тепла, выпускаемого в окружающую среду от нагревательного устройства 208, причем изолирующий элемент [содержит] выполнен из материала, выбранного из группы, состоящей из теплоотражающего металла, керамики, стекловокнистого листа/покрытия, диоксида кремния, слюды, стекловаты, асбеста, шелка шерсти [или] и теплоизолирующих полимеров.

[0099]

[00100] В19. Система с датчиком угла атаки по любому из пунктов В11-В18, в которой первая температура является температурой, обеспечивающей уменьшение образования льда, а вторая температура является температурой, не допускающей повреждения датчика 104 угла атаки.

[00101]

[00103] С20. Способ нагревания датчика 104 угла атаки, включающий в себя этапы, согласно которым:

[00104] осуществляют прием входных данных о температуре поверхности датчика 104 угла атаки;

[00105] в качестве реакции на обнаружение того, что температура равна заданному значению первой температуры или ниже его, обеспечивают протекание тока через нагревательный элемент 220 нагревательного устройства 208 в термическом контакте с датчиком 104 угла атаки, причем нагревательное устройство примыкает к внутренней поверхности защитной пластины 222 датчика 104 угла атаки, а нагревательный элемент 220 прикреплен посредством связующего к опорному элементу 218 нагревательного устройства 220; и

[00106] в качестве реакции на обнаружение того, что температура равна заданному значению второй температуры или выше его, уменьшают протекание тока через нагревательный элемент 220.

[00107]

[00108] D21. Способ защиты работы датчика 104 угла атаки в условиях замерзания, согласно которому корпус 106, выполненный в форме аэродинамической поверхности, прикрепленный к поворотной установочной опоре 214, размещен на наружной поверхности защитной пластины 222, датчик 104 угла атаки размещен внутри оболочки 210, прикрепленной к внутренней поверхности защитной пластины 222, и между поворотной установочной опорой 214 и защитной пластиной 222 выполнен такой промежуток 216, который чувствителен к проникновению воды и последующему замерзанию, мешающему повороту поворотной установочной опоры 214 относительно защитной пластины 222, включающий этапы, согласно которым:

[00109] прикрепляют нагревательное устройство 208 к внешней части оболочки 210 и

[00110] управляют нагревательным устройством 208, с тем чтобы поддерживать температуру, обеспечивающую предупреждение замерзания воды в указанном промежутке 216, но недостаточную для повреждения датчика 104 угла атаки.

[00111]

[00112] D22. Способ по пункту 21, согласно которому нагревательное устройство 208 имеет форму для охватывания оболочки 210. [00113]

[00114] D23. Способ по любому из пунктов D21-D22, согласно которому нагревательное устройство 208 включает в себя шарнир 416, с тем чтобы иметь прикрепление к оболочке 210 с возможностью высвобождения.

[00115]

[00116] D24. Способ по любому из пунктов D21-D23, согласно которому нагревательное устройство 208 находится в непосредственном контакте с внутренней поверхностью защитной пластины 222.

[00117]

[00118] D25. Способ по любому из пунктов D21-D24, согласно которому температуру нагревательного устройства 208 регулируют термостатом 404, установленным на нагревательном устройстве 208.

[00119]

[00120]

[00121]

[00122] Объект, описанный выше, приведен только в качестве иллюстративного примера и не должен рассматриваться как ограничивающий. Могут быть выполнены различные модификации и изменения объекта, описанного в настоящем документе, не следуя примерным вариантам реализации и применения, показанным и описанным, и без выхода за пределы сущности и объема настоящего изобретения, который изложен в последующей формуле изобретения.

Реферат

Группа изобретений относится к нагревательному устройству для использования с датчиком угла атаки, системе с датчиком угла атаки, способу нагревания датчика угла атаки, способу защиты работы датчика угла атаки. Нагревательное устройство содержит опорный элемент, нагревательный элемент, регулирующий термостат. Система содержит датчик угла атаки с корпусом в виде аэродинамической поверхности, прикрепленный к поворотной установочной опоре, нагревательное устройство, содержащее опорный элемент, нагревательный элемент и регулирующий термостат. Для нагревания датчика угла атаки осуществляют прием данных о температуре поверхности датчика угла атаки, обеспечивают и регулируют протекание тока через нагревательный элемент нагревательного устройства определенным образом. Для защиты работы датчика угла атаки в условиях замерзания размещают корпус датчика на наружной поверхности защитной пластины, размещают датчик угла атаки внутри оболочки, прикрепленной к внутренней поверхности защитной пластины, прикрепляют нагревательное устройство к внешней части оболочки и управляют нагревательным устройством для поддержания определенной температуры определенным образом. Обеспечивается повышение надежности датчика угла атаки. 3 н.п. и 22 з.п. ф-лы, 8 ил.

Формула