СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ЛЬДООБРАЗОВАНИЙ С ОБШИВКИ САМОЛЕТА
METHOD OF ICE REMOVAL FROM AIRCRAFT SKIN

Область техники.
Изобретение относится к способам удаления отложений с конструкций и предназначено преимущественно для использования в вибрационных противообледенительных системах летательных аппаратов.
Уровень техники.
Известен способ деформации обшивки самолета, включающий импульсное силовое воздействие на обшивку самолета, подвергающую обледенению (Патент США №5129598, Кл. B64D 15/00). Электромагнитное поле индукторов, взаимодействуя с током, возбуждаемым этим полем в обшивке самолета, вызывает деформацию обшивки и разрушение льда на ее поверхности.
Известный способ снижает ресурс конструкции обшивки вследствие соударения обшивки с индукторами в процессе их свободных колебаний после импульса силы (фиг.1).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ деформации конструкций (обшивки) и окружающей среды (льда), включающий воздействие на защищаемую от обледенения обшивку вихревого электромагнитного поля индукторов повышенного кпд (Патент РФ №2132292, Кл. B64D 15/00).
Известный способ обладает высоким коэффициентом преобразования энергии электромагнитного поля индукторов в работу по деформации обшивки при минимальном зазоре между индуктором и обшивкой.
При таких зазорах в процессе свободных колебаний обшивки и опоры с индукторами происходит соударение индукторов и обшивки (фиг.1), снижающее ресурс индукторов и конструкции обшивки.
Раскрытие изобретения.
Предложенный способ решает задачу повышения ресурса конструкций обшивки самолета и индукторов и повышение кпд способа.
Повышение ресурса обшивки самолета и индукторов достигается тем, что в способе удаления льдообразований с обшивки самолета, включающем воздействие на обшивку самолета импульсов силы электромагнитного поля индукторов, установленных на опорах под обшивкой самолета, между индукторами и обшивкой устанавливают зазор больше амплитуды второго полупериода свободных колебаний индукторов с опорой.
В течение первого полупериода свободных колебаний (фиг.2) индукторы с опорами отклоняются от обшивки, а в течение второго полупериода колебаний индукторы приближаются к обшивке самолета, но механического контакта индукторов с обшивкой самолета не происходит, т.к. между индукторами и обшивкой устанавливают зазор больше амплитуды второго полупериода свободных колебаний индукторов с опорами. Ввиду отсутствия механического контакта индукторов с обшивкой самолета ресурс их конструкций увеличивается.
Перед воздействием импульсами силы увеличивают электропроводность обшивки самолета. Электропроводность обшивки самолета увеличивают в зоне воздействия электромагнитного поля индукторов со стороны его воздействия.
Силовое воздействие электромагнитного поля индукторов на обшивку самолета уменьшается с ростом зазора между индуктором и обшивкой. Поэтому увеличение зазора между индуктором и обшивкой и установка его больше амплитуды второго полупериода свободных колебаний индукторов с опорами уменьшает кпд способа.
С целью повышения кпд способа на обшивку самолета воздействуют импульсами силы электромагнитного поля индукторов с периодом следования больше одного, но меньше двух полупериодов свободных колебаний индукторов с опорами.
В предлагаемом способе воздействуют на обшивку самолета и индукторов с опорами импульсами электромагнитного поля следующим образом.
Первым импульсом электромагнитного поля возбуждают свободные колебания индукторов с опорами и обшивки самолета. Вторым импульсом электромагнитного поля воздействуют на систему индуктор - обшивка в момент времени между началом и концом второго полупериода свободных колебаний индукторов с опорами, когда: индукторы с опорами движутся к обшивке, зазор между индукторами и обшивкой уменьшается, и амплитуда силы второго импульса электромагнитного поля увеличивается. Рост амплитуды импульсов силы приводит к росту амплитуды колебаний индукторов с опорами, дальнейшему уменьшению зазора и росту кпд способа.
С увеличение числа импульсов происходит уменьшение зазора, кпд достигает максимального значения при снижении зазора до нуля.
В процессе колебаний снижение зазора между индукторами и обшивкой до нуля может вызвать соударение индукторов с обшивкой, но этого не происходит, т.к. в момент приближения индукторов к обшивке возбуждаются импульсы силы электромагнитного поля индукторов, которые отталкивают индукторы от обшивки.
Описание фигур.
На фиг.1 приведена осциллограмма свободных колебаний обшивки и индукторов с опорами, возбуждаемых импульсом силы электромагнитного поля индукторов, в известных способах удаления льдообразований с обшивки самолета. В процессе свободных колебаний обшивки и индукторов с опорами происходит их соударение, обозначенное на фиг.1 точкой «Момент соударения». В результате соударения обшивка, движущаяся к индуктору, и индукторы с опорами, движущиеся к обшивке, начинают отклоняться в противоположные стороны.
Процесс соударения сопровождается механическим контактом индукторов с обшивкой, в результате которого происходит их остаточная деформация, снижающая ресурс их конструкций.
На фиг.2 приведены осциллограммы колебаний индуктора с опорой, возбуждаемых импульсами электромагнитного поля, в предлагаемом способе удаления льдообразований с обшивки самолета.
На фиг.2а приведена осциллограмма импульсов электромагнитного поля индуктора, где:
H - напряженность электромагнитного поля индуктора;
τ - время;
T - период следования импульсов
На фиг.2б приведена осциллограмма колебаний индуктора с опорой, где:
A - амплитуда колебаний индуктора с опорой;
τ - время;
t/2 - полупериод свободных колебаний.
Первым импульсом электромагнитного поля индуктора возбуждают свободные колебания индуктора с опорой, которые движутся от обшивки в течение первого полупериода колебаний. В течение второго полупериода колебаний индуктор с опорой движется к обшивке, но их соударение не происходит ввиду того, что между индуктором и обшивкой устанавливают зазор больше амплитуды второго полупериода свободных колебаний индуктора с опорой.
Во время второй полуволны колебаний на индуктор с опорой и обшивку воздействуют вторым импульсом электромагнитного поля индуктора, в результате чего индуктор с опорой ускоряется в сторону от обшивки, и амплитуда колебаний индуктора с опорой увеличивается. Временной интервал между первым и вторым импульсом (период следования) электромагнитного поля составляет величину больше одного, но меньше двух полупериодов свободных колебаний индуктора с опорой.
Осуществление изобретения.
Индуктор устанавливают на опоре под обшивкой самолета с зазором h=2 мм. На обшивку воздействуют первым импульсом электромагнитного поля индуктора. Определяют амплитуду А1 второго полупериода и длительность полупериода t/2 свободных колебаний индуктора с опорой.
A1=0,8 мм; t/2=5,2 мс; 2*t/2=10,4 мс.
На обшивку воздействуют импульсами электромагнитного поля индуктора с периодом следования T=10 мс.
В результате имеем между индуктором и обшивкой самолета зазор h=2 мм больше амплитуды A1=0,8 мм второго полупериода свободных колебаний индуктора с опорой и период следования импульсов электромагнитного поля индуктора T=10 мс больше одного t/2=5,2 мс, но меньше двух 2*t/2=10,4 мс полупериодов свободных колебаний индуктора с опорой.
Процесс удаления льдообразований с обшивки самолета в примере конкретного выполнения способа протекает следующим образом (см. фиг.2).
После первого импульса электромагнитного поля индуктор отклоняется, а затем приближается к обшивке, уменьшая зазор до h(t)=h-A1=2-0,8=1,2 мм. В этот момент воздействуют вторым импульсом электромагнитного поля, после которого индуктор вновь отклоняется, а затем приближается к обшивке, уменьшая зазор до 0,8 мм. После пятого импульса индуктор приближается к обшивке, уменьшая зазор до минимального значения h≈0.
Шестой, седьмой, девятый и десятый импульсы электромагнитного поля индуктора воздействуют на обшивку при минимальном зазоре и с наибольшим кпд.
В описании протекаемого процесса колебаний не учитываются колебания обшивки ввиду их малой амплитуды, составляющей величину до 0,2 мм. На приведенный в примере конкретного выполнения участок обшивки воздействуют импульсами до полного удаления льдообразований.
Для увеличения электропроводности обшивки самолета устанавливают между индуктором и обшивкой прокладку из токопроводящего материала.
Изобретение может быть использовано в вибрационных противообледенительных системах летательных аппаратов, а также в устройствах удаления отложений.