Способ борьбы с обледенением крыльев летательных аппаратов
Владельцы патента RU 2504502:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") (RU)
Способ предотвращения обледенения крыльев летательных аппаратов, в котором поверхности, подверженные обледенению, нагревают до температуры таяния льда. Образовавшуюся после таяния льда воду для предотвращения ее замерзания в виде барьерного льда собирают в емкости, установленные в полости крыла. Изобретение направлено на предотвращение образования барьерного льда на крыльях летательного аппарата, оборудованных тепловыми противообледенительными системами. 2 ил.
Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано для защиты летательных аппаратов (ЛА) от обледенения.
При полете самолетов в облачной атмосфере, насыщенной переохлажденными до низких температур каплями воды, может происходить обледенение их поверхностей, приводящее к аварийным ситуациям.
Из известных способов борьбы с обледенением, таких как механический, физико-химический, тепловой, наиболее эффективным и широко распространенным является тепловой (см. Р.Х.Тенишев и др. «Противообледенительные устройства летательных аппаратов». Издательство Машиностроение, 1967, стр.43-77).
Наиболее близким по технической сути из эффективных способов борьбы с обледенением является способ, основанный на преобразовании кинетической энергии скоростного напора в тепловую энергию для плавления льда (Кулалаев В.В. и др. «Способ предотвращения обледенения конструктивных элементов летательных аппаратов». Патент РФ (19) RU (11) 2233232), (51) МПК B64D 15/00, 2002 г.
Применение такого способа борьбы с обледенением уменьшает энергопотребление противообледенительной системы, но, как и остальные тепловые способы, приводит к образованию так называемого барьерного льда.
Барьерный лед образуется при замерзании на необогреваемой поверхности крыла ЛА воды, стекающей из зоны нагрева вниз по потоку под действием сил трения (см. фиг.1).
Профиль крыла с барьерным льдом показан на фиг.1.
Наличие барьерного льда вызывает изменение аэродинамических характеристик ЛА, приводящее к аварийным ситуациям.
Образование на поверхности крыла барьерного льда в результате работы тепловой противообледенительной системы является ее принципиальным недостатком.
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа защиты от обледенения, не приводящего к образованию барьерного льда на поверхности крыла ЛА.
Техническим результатом изобретения является способ, обеспечивающий защиту от обледенения обтекаемых переохлажденным водовоздушным потоком поверхностей без образования барьерного льда на поверхности ЛА.
Решение задачи и технический результат достигаются тем, что зоны поверхности крыла ЛА, подверженные обледенению, нагревают до температуры таяния льда, а образовавшуюся воду для предотвращения ее замерзания на поверхности крыла в виде барьерного льда собирают в емкости, установленные в полости крыла.
На фиг.1 представлен профиль крыла с барьерным льдом
На фиг.2 представлена принципиальная схема реализации предлагаемого способа.
В крыле 1 ЛА за зоной нагрева кромок крыла 2 расположены створки 3, 4, идущие вдоль крыла. В закрытом состоянии створки 3, 4 не нарушают геометрию профиля крыла. Створки открываются внутрь крыла, образуя щели, соединяющие атмосферу с емкостями 5, 6. Емкости 5, 6 соединены с насосом, обеспечивающим разрежение порядка 10-2 мм рт.ст.
Процедура работы предлагаемого способа заключается в следующем.
При обтекании крыла ЛА 1 переохлажденным водовоздушным потоком для предотвращения обледенения передней кромки включают подогреватели зоны 2 и открывают створка 3, 4, образуя щели, соединяющие емкости 5, 6, установленные в крыле, с атмосферой. Кристаллизирующийся в зоне 2 лед растапливается, и образовавшаяся вода в виде капелек и ручейков под действием водовоздушного потока затекает в щели, через которые она попадает в емкости 5 и 6. Направление течения воды на фиг.2 показано стрелками. На верхней поверхности крыла атмосфера разрежена. Для надежного затекания воды в емкости 5 и 6 в них с помощью насоса 7 создается небольшое разрежение. Давление разрежения в сосудах 5, 6, достаточное для отсоса воды, не превышает 10-2 мм рт.ст. Такое разрежение достигается с помощью небольшого насоса.
При скорости взлета и посадки ~360 км/ч, когда наиболее часто случается обледенение, при достаточно большой водности водовоздушной среды ~1 г/м3 расход оттаиваемой воды с квадратного метра нагреваемой зоны составляет ~6 л/мин. Такой расход обеспечивают небольшие по мощности насосы. Собираемая в сосудах 5, 6 вода по мере их наполнения сбрасывается в атмосферу или сливается после окончания работы противообледенительной системы.
Способ предотвращения обледенения крыльев летательных аппаратов, в котором поверхности, подверженные обледенению, нагревают до температуры таяния льда, отличающийся тем, что образовавшуюся после таяния льда воду для предотвращения ее замерзания в виде барьерного льда собирают в емкости, установленные в полости крыла.
