用于结冰预测和控制的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及一种结冰预测和控制的系统和方法，特别是涉及在例如飞机等交通工 具中预测结冰和控制结冰的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 积聚在飞机表面上的冰会是重大安全隐患。积聚在机翼、发动机入口、空气数据探 头上、以及其他可能表面上的冰能改变飞机的操作特性，使得飞机陷入不能安全起飞或在 飞行的时继续操作的危险境地。冰能够形成在飞机的前缘上，增加熄火情况的可能性并且 增加阻力。因此，在某些条件下，在飞机某些表面上结冰或结冰的可能性会是严重的安全问 题。
[0003] 传统的冰的检测、移除和防止技术会涉及化学制品的使用，诸如加热的以水稀释 以移除冰的乙二醇和用于在移除之后减少积聚冰的可能性的未加热的、未稀释的乙二醇。 传统的技术也可以涉及建立在机翼或其他机翼前缘表面内的加热元件。加热元件可以是通 过分散在机翼结构内的管道流动的热空气。热空气被设计成使表面变热，使得积冰融化或 在第一位置中防止结冰。
[0004] 另一种加热元件技术可以是建立在机翼表面内的线缆或线缆网状结构。电流可以 穿过线缆或线缆网，使得热量积聚。热量如果充分的话，则能够融化积冰或防止冰的积聚。 另一种技术是使用物理振动移除冰。例如，除冰器（deicing boot)能够在飞机表面上膨胀。 膨胀引起冰破裂，因此从飞机上除冰。在另一实施例中，能够激活电气变换器，以引起瞬时 的物理振动，以类似于除冰器的方法使冰破裂。
[0005] 传统的检测和除冰技术可能具有一些限制。例如，使用热空气的解决方案经常需 要对飞机的结构的改造或添加。这些解决方案也可能受到低效率的影响。在另一实施例中， 使用线缆或线缆网的加热技术可能具有低可靠性，这是由在飞机的正常操作期间该技术对 振动和移动的敏感性引起的。因为将线缆或线缆网与飞机结构集成经常需要额外的制造步 骤，所以这些类型的加热解决方案也能够显著地增加制造的成本。化学制品的使用也可能 具有限制。用于为飞机除冰的化学制品经常是不环保的，当使用时，需要使用化学污染防治 系统以防止或减少污染环境的可能性。
[0006] 针对这些考虑和其他考虑，在此提出了本公开。
【发明内容】
[0007] 应当认识到，提供本
【发明内容】
以在以简单的形式介绍下面细节说明书中进一步描 述的概念的选择。本
【发明内容】
并不旨在用于限制所要求保护主题的范围。
[0008] 根据本文中公开的实施方式，提供了测冰和除冰系统。测冰和除冰系统可以包括： 加热基体（susceptor)，可响应于涡电流操作以增加温度；具有居里温度的检测基体，该居 里温度用于在期望的温度处改变检测基体的磁特性；以及线圈，被操作为可响应于随着基 体的温度从居里温度以上改变到居里温度以下而检测基体的磁特性发生改变，在加热基体 中感应涡电流。
[0009] 根据本文中公开的另一实施方式，提供了用于操作测冰和除冰系统的方法。方法 可以包括：操作在飞机外部飞行表面上具有一个或多个基体的飞机；检测该一个或多个基 体的温度减少到该一个或多个基体的居里温度以下引起的该一个或多个基体的磁特性方 面的改变；基于在磁特性方面的改变计算温度改变；确定在飞机外部飞行表面上结冰的可 能性；将涡电流感应到一个或多个基体以在一个或多个基体内产生热量；维持涡电流的感 应直至达到设置的点；以及一旦达到设置的点移除所感应的涡电流。
[0010] 根据本文中公开的又一个实施方式，提供了飞机机翼前缘。飞机机翼前缘可以包 括：防腐蚀涂层，可操作以减少腐蚀；加热基体，可操作为响应涡电流形成，引起加热基体 的温度增加；具有居里温度的检测基体，该居里温度用于表示在检测基体的温度方面的改 变；复合结构，可操作以支撑测冰和除冰系统的一个或多个部件；绝缘层，安装在检测基体 和复合结构之间；线圈，可操作以感应在加热基体中的涡电流；交流电源，可操作为使线圈 通电以提供磁通量来感应在加热基体中的涡电流以增加加热基体的温度；以及集中器，可 操作以相互影响并且修改由线圈产生的磁通量以朝向加热基体聚集磁通量。
[0011] 已经讨论的特征、功能和优势可以在本公开的各种实施方式中独立地实现，可以 参考以下描述和附图了解本公开的更多细节。
【附图说明】
[0012] 根据详细描述和附图将更加全面地理解本文介绍的实施例，其中：
[0013] 图1是根据本文中公开的至少一个实施方式的测冰和除冰（"IDD"）系统的截面 图。
[0014] 图2是根据本文中公开的至少一个实施方式的IDD系统的实例温度曲线。
[0015] 图3是根据本文中公开的至少一个实施方式的可选IDD系统的侧视图。
[0016] 图4是根据本文中公开的至少一个实施方式的IDD系统的分解立体图。
[0017] 图5是根据本文中公开的至少一个实施方式的安装在飞机机翼上的IDD系统的部 分截面图。
[0018] 图6示出了根据本文中公开的至少一个实施方式的用于操作IDD系统的操作程序 的一种配置。
[0019] 在本申请中介绍的多个图示出了本公开的实施方式的变体和不同方面。因此，在 每个示意图上的详细说明将描述识别在对应示图中的差异。
【具体实施方式】
[0020] 以下的详细说明是针对用于预测并且控制在飞机表面上结冰的直接系统和方法。 在一些构造中，本公开利用改变磁特性来检测导致或起因于飞机表面上的结冰的温度条 件。在其他构造中，本公开响应于结冰条件的检测利用感应加热以增加飞机表面的温度。在 一些实施方式中，通过感应加热在温度方面的增加能够减少形成在飞机表面上的冰的量， 或在其他实施方式中，增加飞机表面的温度以防止、或减少结冰的可能性。现在将参考附图 介绍本公开的多个方面。
[0021] 图1是根据本文中公开的至少一个实施方式的测冰和除冰（"IDD"）系统100的 截面图。应注意，如目前公开的主题的各种构造可以与未在本文中具体公开的其他系统分 别使用，本公开不限于同时执行测冰和除冰两者的系统。例如，本公开的各种方面可以提供 测冰系统，该测冰系统能够与包含反结冰功能的其他除冰系统结合使用。
[0022] 以类似方式，本公开的各种方面可以提供可以结合未在本文中公开的其他冰条件 检测系统使用的除冰系统。此外，应当理解，当提及"测冰"时，本公开不限于冰形成在飞机 表面上的操作。在操作中可以使用测冰方面以检测在飞机表面上可能有利于导致结冰的条 件。
[0023] 参考图1，在一些构造中，IDD系统100是多层系统，被设计为检测在飞机外表面上 有利于结冰的条件，或检测形成在外表面上的冰。此外，在一些配置中，可以具有增加一个 或多个层的温度的能力以减少结冰的可能性，或至少部分地融化形成在飞机表面上的冰。
[0024] 在图1中示出的构造中，IDD系统100包括防腐蚀涂层102。防腐蚀涂层102用作 暴露到环境（或周围空气）的耐腐蚀保护层。例如，防腐蚀涂层102可以是设计成能承受 物理损坏并且是化学惰性的相对硬的聚合物或塑料。在一些构造中，防腐蚀涂层102以铝、 铁、钛、或其他耐腐蚀的铁氧体金属或金属合金来构成。目前公开的主题并不对防腐蚀涂层 102的任何具体构造材料有所限制。
[0025] 加热基体104接近于防腐蚀涂层102安装。如以下更详细地描述，加热基体104 被以允许其磁特性受温度改变的影响的方式构造。磁特性的改变可以是用于检测表示或有 利于结冰的条件的可测量改变。在一些构造中，加热基体104的磁特性也被配置为当放置 在适宜的磁场内时引起加热基体104的温度增加。
[0026] 检测基体106接近于加热基体104。如以下更详细地描述，检测基体106也被以允 许检测基体106的磁特性基于温度改变而改变的方式构建。在一些构造中，检测基体106 的磁特性也被配置为当放置在适宜的磁场内时引起加热基体104的温度的增加。
[0027] 绝缘体108层接近于检测基体106,该绝缘体108层可以用作在检测基体106和 复合结构110之间的绝缘体。在一些实施例中，绝缘体108可以是诸如气凝胶、聚氨酯泡沫 (urethane foam)、或其他热绝缘材料的适宜绝缘材料。在其他实施例中，绝缘体108可以 是石墨烯或由石墨烯形成的复合材料。复合结构110