Método de monitorización de temperatura para un aparato de protección frente al hielo electrotérmico de una aeronave,

en el que el aparato incluye una pluralidad de elementos (12) de calentador, formado cada uno como una esterilla, y montado en una parte (2) de aeronave, estando caracterizado el método por proporcionar al menos un sensor (14) de temperatura de fibra óptica montado dentro de dicha parte y detectar la temperatura de cada una de dichas esterillas, y determinar un estado de sobrecalentamiento de una de dichas esterillas en caso de tal sobrecalentamiento.

Mejoras en relación con monitorización de temperatura

Campo de la invención

La presente invención se refiere a mejoras en relación con monitorización de temperatura para detectar estados de sobrecalentamiento en sistemas de protección frente al hielo electrotérmicos para una aeronave.

Antecedentes de la invención

Las grandes aeronaves de transporte comercial han utilizado tradicionalmente sistemas de protección frente al hielo de aire caliente. El aire caliente se suministra a través de purga de los motores. Comúnmente los sistemas de aire caliente no emplean equipos de monitorización de temperatura. Previamente se han usado ampliamente sistemas de calentador electrotérmico para proporcionar protección frente al hielo para áreas tales como entradas de motor y rotores de helicóptero. Se ha propuesto usar esterillas de calentador activadas eléctricamente integradas en la estructura del ala para proporcionar protección frente al hielo electrotérmica en el avión de pasajeros Boeing 787. Es necesaria la monitorización de temperatura de tales esterillas de calentador.

Las estructuras de ala tradicionalmente eran de construcción metálica pero hay una tendencia creciente hacia el uso de materiales compuestos. Las esterillas de calentador electrotérmicas o bien se unen a una estructura metálica o bien se construyen directamente en una estructura de material compuesto. Las estructuras de material compuesto normalmente comprenden muchas capas individuales de diferentes materiales y propiedades. Es vital monitorizar la temperatura de las estructuras que incorporan sistemas de protección frente al hielo electrotérmicos para garantizar que no se produzca un sobrecalentamiento que conduzca a un posible fallo estructural, particularmente en estructuras de material compuesto. En sistemas actuales, esto se realiza incrustando sensores discretos (por ejemplo, pares termoeléctricos, etc.) en la estructura de material compuesto durante su fabricación o uniéndolos a la superficie de la estructura.

La integración de sensores discretos en estructuras de material compuesto puede provocar muchos problemas durante el proceso de fabricación. Garantizar que están ubicados en la ubicación correcta a lo largo de todo el proceso de disposición y curado es problemático. Su tamaño físico puede comprometer la integridad estructural y su falta de robustez es tal que hay a menudo números significativos de sensores inutilizables después del proceso de curado. La conexión eléctrica con los sensores puede ser problemática con el problema añadido de la compatibilidad e interferencia electromagnética. Adicionalmente, durante las pruebas y el desarrollos (o bien a escala completa o bien en túnel de viento) se requieren muchos más puntos de detección de temperatura para validar el diseño, lo que agrava estos problemas. Dados los problemas asociados con integrar cada sensor discreto, los sistemas conocidos generalmente sólo monitorizan la temperatura estructural en lo que se percibe como la única ubicación más crítica. Sin embargo, otras ubicaciones, en las que pueden producirse problemas relacionados con la temperatura, pueden ser significativas.

El documento US 2005/ 0184193 A1 da a conocer una pluralidad de elementos de calentador montados en una parte de aeronave y una pluralidad de sensores de temperatura montados dentro de dicha parte.

Objetos y sumario de la invención

Un objeto de la presente invención es superar o al menos sustancialmente reducir algunos de los inconvenientes mencionados anteriormente.

La presente invención proporciona en un primer aspecto un método de monitorización de temperatura para un aparato de protección frente al hielo electrotérmico de una aeronave, en el que el aparato incluye una pluralidad de elementos de calentador, formado cada uno como una esterilla, y montado en una parte de aeronave, estando caracterizado el método por proporcionar al menos un sensor de temperatura de fibra óptica montado dentro de dicha parte y detectar la temperatura respectiva de cada una de dichas esterillas, y determinar un estado de sobrecalentamiento de una de dichas esterillas en caso de tal sobrecalentamiento.

En un segundo aspecto, la invención proporciona un aparato de protección frente al hielo electrotérmico para una aeronave, que comprende una pluralidad de elementos de calentador, formado cada uno como una esterilla, montado en una parte de aeronave, y caracterizado por al menos un sensor de temperatura de fibra óptica montado dentro de dicha parte y situado en o adyacente a dichas esterillas para detectar la temperatura respectiva de cada una de dichas esterillas, para determinar un estado de sobrecalentamiento de dicha esterilla.

El aparato de protección frente al hielo puede instalarse ventajosamente en cualquier parte apropiada de una aeronave, pero una ubicación preferida es el ala de aeronave, especialmente el borde de ataque, que es vulnerable a problemas de formación de hielo. Se apreciará que la invención tiene una aplicación particular para una aleta (slat) situada a lo largo del borde de ataque.

El uso de fibras ópticas y su inmunidad a efectos de interferencia electromagnética y a rayos proporciona una ventaja considerable sobre conexiones metálicas tradicionales para sensores de temperatura discretos convencionales.

Adicionalmente, pueden realizarse muchas mediciones de temperatura en múltiples ubicaciones usando una única fibra óptica con una única conexión. Esto reduce drásticamente el peso, la complejidad y el número de componentes en comparación con los métodos de medición eléctrica equivalentes que comprenden múltiples termopares, que requieren cada uno cables y conexiones individuales.

Cuando una pluralidad de esterillas de calentador están colocadas adyacentes entre sí, una hebra de fibra óptica continua puede extenderse a través de y entre cada esterilla. En algunas circunstancias, puede desearse conectar conjuntamente con elementos de conector apropiados longitudes más cortas de fibra para proporcionar una única longitud de fibra continua. El sensor de fibra continua puede usarse entonces para determinar la temperatura en ubicaciones arbitrarias a lo largo de su longitud y dentro de las esterillas de calentador, proporcionando así información de distribución de temperatura a través de las esterillas de calentador. Esta información de temperatura se usa para monitorizar posibles problemas de sobrecalentamiento dentro de la estructura o parte de aeronave. Esta capacidad de detección distribuida no sólo proporciona posibles mejoras de seguridad (al monitorizar una extensión del sistema de calentador mayor de lo que es posible usando tecnología de sensor discreto) sino que también ayuda a optimizar las distribuciones de potencia de las esterillas de calentador.

Normalmente, al usar una tecnología de sensor discreto conocida, se monitorizan temperaturas estructurales en sólo una ubicación de esterilla de calentador (habiéndose estimado esta esterilla como la más crítica) debido al gasto y complicación de instalar muchos dispositivos de sensor. Usar el enfoque de detección de fibra óptica según realizaciones de la invención permite que se monitoricen las temperaturas de todas las esterillas. Entonces pueden detectarse problemas de sobrecalentamiento en cualquiera de las esterillas y puede adoptarse una acción apropiada. Por ejemplo, la potencia podría reducirse sólo para esterillas en un estado de sobrecalentamiento, mientras que, con un único sensor discreto, normalmente tendría que reducirse la potencia para todo el conjunto de esterillas de calentador puesto que tendría que suponerse que toda la disposición puede estar experimentando un problema.

La disposición de sensor de fibra óptica según una realización preferida de la invención pasa información de temperatura de esterilla de calentador de vuelta a una unidad de control del sistema de protección frente al hielo (IPS) a través de una conexión directa dentro del tubo de cableado del sistema o a través de un bus de datos del sistema sensor. La unidad de control de IPS puede controlar la distribución de potencia eléctrica a las esterillas de calentador individuales. La información de temperatura desde los calentadores permite que la unidad de control de IPS monitorice problemas de sobrecalentamiento y reaccione gestionando la distribución de potencia a las esterillas individuales. Es probable que la capacidad del aparato/sistema de protección frente al hielo según realizaciones de la invención de monitorizar eficazmente todas... [Seguir leyendo]

1. Método de monitorización de temperatura para un aparato de protección frente al hielo electrotérmico de una aeronave, en el que el aparato incluye una pluralidad de elementos (12) de calentador, formado cada uno como una esterilla, y montado en una parte (2) de aeronave, estando caracterizado el método por proporcionar al menos un sensor (14) de temperatura de fibra óptica montado dentro de dicha parte y detectar la temperatura de cada una de dichas esterillas, y determinar un estado de sobrecalentamiento de una de dichas esterillas en caso de tal sobrecalentamiento.

2. Método según la reivindicación 1, que incluye ajustar y/o conmutar selectivamente la potencia suministrada a los elementos (12) de calentador tras la detección de un estado de sobrecalentamiento.

3. Método según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho sensor (14) está o bien dispuesto para detectar temperatura en una región continua a lo largo de su longitud, o bien en ubicaciones predeterminadas a lo largo de su longitud.

4. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que dicha parte de aeronave comprende una aleta (2) para el borde de ataque de un ala de aeronave.

5. Aparato de protección frente al hielo electrotérmico para una aeronave, que comprende una pluralidad de elementos de calentador, formado cada uno como una esterilla (12) , montado en una parte (2) de aeronave y caracterizado por al menos un sensor (14) de temperatura de fibra óptica montado dentro de dicha parte y situado en o adyacente a dichas esterillas para detectar la temperatura de cada una de dichas esterillas, para determinar un estado de sobrecalentamiento de una de dichas esterillas.

6. Aparato según la reivindicación 5, que incluye medios (26) para determinar la temperatura de cada esterilla en relación con un valor umbral, para proporcionar una señal de sobrecalentamiento.

7. Aparato según la reivindicación 5 ó 6, que incluye medios (32) para ajustar y/o conmutar selectivamente la potencia suministrada a cada esterilla (12) dependiendo de la detección de un estado de sobrecalentamiento de una esterilla.

8. Aparato según la reivindicación 5 ó 6 ó 7, en el que dicha parte comprende una aleta (2) para el borde de ataque de un ala de aeronave.

9. Aparato según la reivindicación 8, en el que dicha aleta (2) incluye una parte de borde de ataque formada de una construcción de tipo sándwich que incluye un blindaje (4) metálico externo y una capa (6, 10) interna de material compuesto.

10. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, en el que dicha esterilla (12) comprende una esterilla de material compuesto.

11. Aparato según la reivindicación 10, en el que dicha parte (2) está formada de material compuesto, y dichas esterillas (12) están incorporadas en dicho material compuesto.

12. Aparato según la reivindicación 10, en el que dicha parte (2) incluye una capa (4) metálica, y dichas esterillas (12) están unidas a dicha capa metálica.

13. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en el que dichas esterillas (12) están colocadas de manera contigua a través del borde de ataque de la aleta (2) , siendo las esterillas adyacentes al borde de ataque de una dimensión relativamente pequeña, y siendo las esterillas alejadas del borde de ataque de una dimensión más grande.

14. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, en el que están previstas una serie de esterillas

(12) de calentador extendiéndose a lo largo de la longitud de la aleta (2) .

15. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, en el que dicho al menos un sensor (14) se extiende transversalmente en una dirección en el sentido de la cuerda a través de dicha aleta (2) .

16. Aparato según la reivindicación 14 ó 15, en el que están previstos una serie de sensores (14) , extendiéndose cada uno transversalmente a la aleta (2) .

17. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 16, en el que dicho al menos un sensor (14) está incrustado en el material compuesto preformado de dichas esterillas (12) .

18. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 17, en el que dicho al menos un sensor (14) está

dispuesto para detectar la temperatura de manera continua a lo largo de su longitud.

19. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 17, en el que dicho al menos un sensor (14) incorpora una serie de redes (16) de Bragg a lo largo de su longitud para detectar la temperatura en las ubicaciones de dichas redes.