一种用于直升机的结冰探测装置的制作方法

本发明属于飞行器结冰探测，具体涉及一种用于直升机的结冰探测装置。

背景技术：

1、在直升机结冰探测领域，位于直升机机身位置的结冰探测器通常是基于谐振的原理来判断飞机是否处于结冰环境，当收集杆上积聚冰厚，收集杆的谐振频率发生变化，通过采集频率信号，从而得知收集杆上是否结冰，根据结冰速率和解算的液态水含量判断结冰强度，最终输出结冰告警信号提醒机组工作人员。

2、但这种谐振式的结冰探测器十分依赖直升机的空速，当直升机处于悬停或低速飞行时，收集杆前缘没有足够的风速，导致收集杆上结冰速率较慢或难以结冰，结冰探测器无法发挥出应有的功能，此时直升机处于无法探测结冰环境的状态，为直升机人员和财产带来安全隐患。.

3、而且谐振式的结冰探测器对于直升机上的安装位置有一定要求。在直升机的某些位置，由于流场不均匀，使得本应流经探测器的气流被遮挡，导致在一些结冰临界点的位置，结冰探测器无法及时发出结冰告警信号，为直升机和人员带来隐患。

4、虽然也有谐振式的探测器为了解决直升机依赖空速的弊端，从而改进探测器，在探测器的进气口中加入引气装置，使得探测器在直升机悬停状态下依然可以实现结冰探测功能，但这种引气探测方法在计算液态水含量的时候较难与空速综合起来，导致测得的液态水含量距离真实值有一定偏差。

技术实现思路

1、本发明的目的是：提供了一种用于直升机的结冰探测装置。本发明有效解决高海拔区域大型旋翼无人机的结冰探测问题。

2、本发明的技术方案是：一种用于直升机的结冰探测装置，包括能自转的支杆，支杆上设有沿径向外伸的悬停探头主体；所述的支杆在迎风面上设有飞行状态结冰探测组件，悬停探头主体外壁面上设有悬停状态结冰探测组件。

3、前述的用于直升机的结冰探测装置中，支杆整体呈圆柱形结构，圆柱形结构的迎风面设计有安装平面，用于安装飞行状态结冰探测组件。

4、前述的用于直升机的结冰探测装置中，还包括法兰盘，法兰盘底面设有底座，底座内设有电机驱动装置，电机驱动装置经穿过法兰盘的驱动转轴与支杆连接。

5、前述的用于直升机的结冰探测装置中，法兰盘表面还设有气隙环槽，气隙环槽的中心位于驱动转轴的中轴线上，气隙环槽经引气通道a与气源接通；所述的支杆与悬停探头主体设有引气通道b，引气通道b进气口位于支杆底端端面并与气隙环槽对齐，引气通道b的排气口悬停探头主体侧壁，且排气口轴线与法兰盘平面平行。

6、前述的用于直升机的结冰探测装置中，所述的气源通过直升机发动机引气提供。

7、前述的用于直升机的结冰探测装置中，所述的引气通道a上设有气体调压阀。

8、前述的用于直升机的结冰探测装置中，所述的悬停状态结冰探测组件包括沿悬停探头主体轴向设置于悬停探头主体表面的结冰杆a，结冰杆a的两端分别设有光电接收器和激光发射器。

9、前述的用于直升机的结冰探测装置中，所述的飞行状态结冰探测组件包括沿支杆轴向设置于支杆迎风面的结冰杆b，结冰杆b的两端分别设有光电接收器b、激光发射器b。

10、前述的用于直升机的结冰探测装置中，结冰杆a/b与悬停探头主体/支杆间，对应使用陶瓷层进行绝缘隔离。

11、前述的用于直升机的结冰探测装置中，结冰杆a/b选用镍铬合金材料，且设计蛇形走线增大电阻。

12、本发明的优点是：

13、本发明提出的结冰探测装置，具有可靠性高、测量简单、适用性强等特点，实现本方法所需的器件和电路方案皆有成熟可靠的多种方案，可根据具体情况进行合理优化设计，各种器件均为市场在售器件且装配容易。

14、本发明通过控制支杆旋转转速，可在直升机各种飞行速度情况下，通过公式计算当前环境的结冰速率，即使在悬停状态，依然能够有效实现结冰探测功能，为飞行人员提供结冰预警。同时本发明使用双余度探头旋转控制方法，既可以使用电机驱动探头旋转，也可以使用引气驱动探头旋转，且转速皆可控，有利于提高产品的可靠性。

15、此外，本发明也可用于一些高层建筑需要有结冰探测需求的设施中，和风速仪配合使用，相比于其他方法，依据本方法制成的结冰探测器，可在风速较小的时候依然准确实现结冰探测功能，为人们生产生活提供便利。

16、此外，本发明也可拓展至需要测量空气中液态水含量标定的场景，在一些直升机测试结冰探测的时候，会使用喷雾耙模拟实际结冰环境，但由于没有足够风速，使得其他同类结冰探测装置无法标定测试环境的液态水含量，使用本发明可以在无风的情况对测试环境进行液态水含量标定，帮助测试人员更容易地调试标定，为直升机提供更准确的液态水含量环境。

17、此外，本发明也可拓展至大型四旋翼无人机领域，在一些高海拔地区，存在通过大型旋翼无人机运输物品的情况，本发明可经过小型化设计，应用在此类无人机上，包括减小支杆和探头尺寸，更换更轻便的材料等方法。有效解决高海拔区域大型旋翼无人机的结冰探测问题。

技术特征：

1.一种用于直升机的结冰探测装置，其特征在于，包括能自转的支杆(6)，支杆(6)上设有沿径向外伸的悬停探头主体(5)；所述的支杆(6)在迎风面上设有飞行状态结冰探测组件，悬停探头主体(5)外壁面上设有悬停状态结冰探测组件。

2.根据权利要求1所述的用于直升机的结冰探测装置，其特征在于，支杆(6)整体呈圆柱形结构，圆柱形结构的迎风面设计有安装平面(19)，用于安装飞行状态结冰探测组件。

3.根据权利要求1所述的用于直升机的结冰探测装置，其特征在于，还包括法兰盘(11)，法兰盘(11)底面设有底座(7)，底座(7)内设有电机驱动装置(15)，电机驱动装置(15)经穿过法兰盘(11)的驱动转轴(17)与支杆(6)连接。

4.根据权利要求3所述的用于直升机的结冰探测装置，其特征在于，法兰盘(11)表面还设有气隙环槽(18)，气隙环槽(18)的中心位于驱动转轴(17)的中轴线上，气隙环槽(18)经引气通道a(16)与气源接通；所述的支杆(6)与悬停探头主体(5)设有引气通道b(20)，引气通道b(20)进气口位于支杆(6)底端端面并与气隙环槽(18)对齐，引气通道b(20)的排气口(4)悬停探头主体(5)侧壁，且排气口(4)轴线与法兰盘(11)平面平行。

5.根据权利要求4所述的用于直升机的结冰探测装置，其特征在于，所述的气源通过直升机发动机引气提供。

6.根据权利要求4所述的用于直升机的结冰探测装置，其特征在于，所述的引气通道a(16)上设有气体调压阀(14)。

7.根据权利要求1所述的用于直升机的结冰探测装置，其特征在于，所述的悬停状态结冰探测组件包括沿悬停探头主体(5)轴向设置于悬停探头主体(5)表面的结冰杆a(2)，结冰杆a(2)的两端分别设有光电接收器(a1)和激光发射器(a3)。

8.根据权利要求1所述的用于直升机的结冰探测装置，其特征在于，所述的飞行状态结冰探测组件包括沿支杆(6)轴向设置于支杆(6)迎风面的结冰杆b(10)，结冰杆b(10)的两端分别设有光电接收器b(8)、激光发射器b(9)。

9.根据权利要求7或8所述的用于直升机的结冰探测装置，其特征在于，结冰杆a/b与悬停探头主体(5)/支杆(6)间，对应使用陶瓷层(13)进行绝缘隔离。

10.根据权利要求7或8所述的用于直升机的结冰探测装置，其特征在于，结冰杆a/b选用镍铬合金材料，且设计蛇形走线增大电阻。

技术总结
本发明公开了一种用于直升机的结冰探测装置。包括能自转的支杆(6)，支杆(6)上设有沿径向外伸的悬停探头主体(5)；所述的支杆(6)在迎风面上设有飞行状态结冰探测组件，悬停探头主体(5)外壁面上设有悬停状态结冰探测组件。本发明有效解决高海拔区域大型旋翼无人机的结冰探测问题。

技术研发人员：刘畅,郭玉东,张剑,杨奇可,饶博,朱锡愿
受保护的技术使用者：武汉航空仪表有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19