Sistema de desescarchado y/o de antiescarchado para borde de ataque de ala de aeronave.

Sistema de desescarchado y/o de antiescarchado para borde de ataque de ala de aeronave o para labio (1) deentrada de aire (3) de motor de aeronave,

que comprende una pluralidad de emisores de infrarrojos (13, 13a, 13b)dispuestos en el interior de dicho borde de ataque o de dicho labio (1), unos medios (17) de alimentación eléctrica deestos emisores (13, 13a, 13b) y unos medios (27) de mando de estos medios de alimentación eléctrica (17), siendoestos emisores de cerámica y presentando en combinación las características siguientes:

- relación potencia radiada/peso del orden de 500 W para 100 g,

- emisividad del orden del 97% a 800°C en un espectro comprendido entre 1,5 μm y 10 μm,

- energía de superficie superior a 70 kW por metro cuadrado,

- rendimiento superior al 95%.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2009/000033.

Solicitante: AIRCELLE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: ROUTE DU PONT 8 76700 GONFREVILLE L'ORCHER FRANCIA.

Inventor/es: LE DOCTE,THIERRY, GUILLERMOND,ALAIN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B64D15/12 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B64 AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA.B64D EQUIPAMIENTO INTERIOR O ACOPLABLE A AERONAVES; TRAJES DE VUELO; PARACAIDAS; DISPOSICIONES O MONTAJE DE GRUPOS MOTORES O DE TRANSMISIONES DE PROPULSION EN AERONAVES.B64D 15/00 Descongelación o prevención de la formación de hielo en las superficies externas de aeronaves (vehículos a motor especialmente adaptados para el transporte de equipamiento de deshielo B60P). › mediante calefacción eléctrica (H05B 3/84 tiene prioridad; elementos de calefacción eléctrica en general H05B).

PDF original: ES-2398797_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sistema de desescarchado y/o de antiescarchado para borde de ataque de ala de aeronave.

La presente invención se refiere a un sistema de desescarchado y/o de antiescarchado para borde de ataque de ala de aeronave o para labio de entrada de aire de motor de aeronave, y a un procedimiento de mando de un sistema de este tipo.

La formación de escarcha en los bordes de ataque de un ala de aeronave o en los labios de entradas de aire de los motores de aeronave plantea numerosos problemas, entre los cuales se encuentran: la adición de peso, el desequilibrio entre las partes de babor y estribor y, en el caso particular de las entradas de aire de motores, la formación de bloques de hielo susceptibles de penetrar en el motor y de provocar daños considerables.

Para ello, se han diseñado numerosos sistemas de desescarchado o antiescarchado en el campo aeronáutico, recordándose ahora que el desescarchado consiste en evacuar el hielo ya formado, y que el antiescarchado consiste en prevenir cualquier formación de hielo.

El antiescarchado es necesario en particular en el caso de motores que comprenden unas partes en materiales compuestos, tales como los álabes de soplante: en tal caso, hay que suprimir cualquier riesgo de llegada de hielo al motor, dado que los materiales compuestos no pueden resistir un impacto de este tipo.

Entre los sistemas de desescarchado de la técnica anterior, se distinguen dos categorías de sistemas: los sistemas neumáticos y los sistemas eléctricos.

En los sistemas neumáticos, se toma aire caliente del motor, y se hace circular este aire caliente en el interior del borde de ataque o del labio de entrada de aire que hay que desescarchar, por medio de un circuito de conductos provistos de orificios situados de manera apropiada.

Aunque son bastante eficaces, estos sistemas neumáticos adolecen de algunos inconvenientes: ocupan mucho espacio, son pesados y degradan el rendimiento de los motores de la aeronave.

En los sistemas eléctricos, se alimenta una red de resistencias eléctricas por medio de una corriente generada mediante unos elementos de alimentación eléctrica de la aeronave. Estas resistencias están generalmente dispuestas en el revestimiento del borde de ataque o del labio de entrada de aire.

Aunque son bastante eficaces, estos sistemas eléctricos adolecen de algunos inconvenientes: su fabricación es delicada, son sensibles al rayo. Esta estructura está muy expuesta a los impactos de cualquier naturaleza y su reparación se vuelve, en caso de daño con perforación, problemática o incluso imposible.

Entre los sistemas eléctricos se conoce asimismo a partir del documento FR 920 828 el principio que consiste en utilizar lámparas de infrarrojos para calentar el interior del borde de ataque.

Este sistema anterior presenta no obstante el inconveniente de ser pesado, ocupar mucho espacio y ser completamente inadecuado para el desescarchado y el antiescarchado de los bordes de ataque de materiales compuestos.

La presente invención tiene por tanto en particular como objetivo proporcionar un sistema que no presenta los inconvenientes mencionados anteriormente, y que esté adaptado tanto para el desescarchado como para el antiescarchado en particular de los bordes de ataque en material compuesto.

Este objetivo de la invención se alcanza con un sistema de desescarchado y/o de antiescarchado para borde de ataque de ala de aeronave o para labio de entrada de aire de motor de aeronave, notable porque comprende una pluralidad de emisores de infrarrojos dispuestos en el interior de dicho borde de ataque o de dicho labio, unos medios de alimentación eléctrica de estos emisores y unos medios de mando de estos medios de alimentación eléctrica, siendo estos emisores de cerámica y presentando en combinación las características siguientes:

-relación potencia radiada/peso del orden de 500 W para 100 g,

-emisividad del orden del 97% a 800°C en un espectro comprendido entre 1, 5 μm y 10 μm,

-energía de superficie superior a 70 kW por metro cuadrado,

-rendimiento superior al 95%.

La utilización de dichos emisores de infrarrojos de cerámica es particularmente ventajosa: dichos emisores, disponibles en el mercado, permiten suprimir cualquier toma de aire caliente en los motores; presentan una excelente relación potencia radiada/peso; ocupan poco espacio y se pueden cambiar fácilmente; presentan un gran vida útil, normalmente superior a 10000 h; presentan una fuerte emisividad (en comparación, un tubo de cuarzo presenta una emisividad del orden del 70%) ; presentan poca inercia térmica, lo cual permite normalmente, para un emisor de 1000 W, una subida de temperatura de 700°C en 100 segundos; permiten suprimir los problemas de sensibilidad al rayo, debido a que se pueden montar en el interior de la cavidad definida por el borde de ataque o por el labio de entrada de aire; están particularmente adaptados para el antiescarchado, debido a que permiten alcanzar una energía de superficie elevada; consumen poca corriente eléctrica, debido a su excelente rendimiento: este rendimiento se debe al hecho de que el emisor de infrarrojos utilizado está próximo a un cuerpo negro y las radiaciones infrarrojas calientan los materiales que las absorben, aunque no el aire situado entre el emisor y estos materiales.

Según otras características opcionales de este sistema según la invención:

- dichos emisores de infrarrojos comprenden unas resistencias de calentamiento incluidas en una cerámica que presenta un recubrimiento externo especial altamente emisivo: dichos emisores responden perfectamente a las necesidades, y están disponibles de manera habitual en el mercado, en particular con la marca Infraline®;

- dichos emisores de infrarrojos están montados a distancia de la pared interior de dicho borde de ataque o de dicho labio, en unos medios de soporte fijados en el interior de este borde de ataque o de este labio: esta configuración conviene particularmente cuando el borde de ataque o el labio están formados por materiales compuestos, que no ofrecen una resistencia suficiente a las temperaturas de la proximidad inmediata de los emisores de infrarrojos;

- dichos medios de soporte están conectados al tabique delantero de dicha entrada de aire, o a unos refuerzos estructurales situados en la parte delantera de la entrada de aire: este tabique delantero (que separa la cavidad definida por el labio de la entrada de aire del resto de esta entrada de aire) , o bien estos refuerzos

estructurales (en los casos en que no hay tabique delantero) , constituyen unos soportes suficientemente rígidos para soportar los emisores de infrarrojos;

- dichos medios de soporte se extienden entre dicho tabique delantero (o dichos refuerzos estructurales) y la pared interior de dicho labio: esta solución, en la que los medios de soporte están fijados a la vez en el tabique delantero (o en dichos refuerzos estructurales) y en la pared interior del labio, permite una excelente estabilidad de los emisores de infrarrojos, en particular frente a las vibraciones;

- dicho labio de entrada de aire comprende una pared interior metálica, y dichos emisores de infrarrojos están fijados en esta pared o en su proximidad inmediata: esta pared interior metálica, presente en particular

cuando el labio comprende un revestimiento que incorpora una estructura en nido de abejas metálica, es adecuada para resistir las temperaturas elevadas predominantes en la proximidad inmediata de los emisores de infrarrojos;

- dichos emisores de infrarrojos están distribuidos en una circunferencia interior de dicho labio con objeto de optimizar su acción: esta distribución permite un desescarchado/antiescarchado homogéneo de todo el labio;

- dichos medios de alimentación eléctrica son adecuados para conectarse a una fuente eléctrica embarcada o situada en tierra: la conexión con una fuente eléctrica embarcada permite poner en práctica las funciones de desescarchado/antiescarchado durante el vuelo, y la conexión con una fuente eléctrica en tierra permite

poner en práctica estas funciones cuando la aeronave está en el aparcamiento, incluso cuando está completamente parada (motores apagados) ;

- dichos medios de mando son adecuados para regular en tensión y/o en intensidad y/o en duración dichos medios de alimentación eléctrica, con objeto de regular la energía de calentamiento radiada en dirección a la pared interior de dicho borde de ataque o de dicho labio;

- dicho sistema comprende unos primeros sensores de temperatura dispuestos en la proximidad de la pared interior de dicho borde de ataque o de dicho labio y conectados eléctricamente a dichos... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de desescarchado y/o de antiescarchado para borde de ataque de ala de aeronave o para labio (1) de entrada de aire (3) de motor de aeronave, que comprende una pluralidad de emisores de infrarrojos (13, 13a, 13b)

dispuestos en el interior de dicho borde de ataque o de dicho labio (1) , unos medios (17) de alimentación eléctrica de estos emisores (13, 13a, 13b) y unos medios (27) de mando de estos medios de alimentación eléctrica (17) , siendo estos emisores de cerámica y presentando en combinación las características siguientes:

-relación potencia radiada/peso del orden de 500 W para 100 g, .

10. emisividad del orden del 97% a 800°C en un espectro comprendido entre 1, 5 μm y 10 μm,

-energía de superficie superior a 70 kW por metro cuadrado,

-rendimiento superior al 95%.

2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos emisores de infrarrojos (13, 13a, 13b)

comprenden unas resistencias de calentamiento incluidas en una cerámica que presenta un revestimiento externo especial altamente emisivo.

3. Sistema según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque dichos emisores de infrarrojos (13, 13a,

13b) están montados a distancia de la pared interior de dicho borde de ataque o de dicho labio (1) , sobre unos 20 medios de soporte (15) fijados en el interior de este borde de ataque o de este labio (1) .

4. Sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque dichos medios de soporte (15) están conectados al tabique delantero (5) de dicha entrada de aire (3) , o a unos refuerzos estructurales situados en la parte delantera de la entrada de aire.

5. Sistema según la reivindicación 4, caracterizado porque dichos medios de soporte (15) se extienden entre dicho tabique delantero (5) (o dichos refuerzos estructurales) y la pared interior de dicho labio (1) .

6. Sistema según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque dicho labio de entrada de aire (1)

comprende una pared interior metálica (11) , y porque dichos emisores de infrarrojos (13, 13a, 13b) están fijados en esta pared o en su proximidad inmediata.

7. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos emisores de infrarrojos (13, 13a, 13b) están distribuidos en una circunferencia interior de dicho labio (1) con objeto de optimizar su acción. 35

8. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos medios de alimentación eléctrica (17) son adecuados para conectarse a una fuente eléctrica (19) embarcada o situada en tierra.

9. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos medios de mando (27)

son adecuados para regular en tensión y/o en corriente y/o en duración dichos medios de alimentación eléctrica (17) , con objeto de regular la energía de calentamiento radiada en dirección a la pared interior de dicho borde de ataque o de dicho labio (1) .

10. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende unos primeros 45 sensores de temperatura (23) dispuestos en la proximidad de la pared interior de dicho borde de ataque o de dicho labio y conectados eléctricamente a dichos medios de mando (27) , y porque dichos medios de mando (27) son adecuados para regular en tensión y/o en intensidad y/o en duración la alimentación eléctrica de dichos emisores de infrarrojos (13, 13a, 13b) en función de las señales recibidas de dichos sensores (23) .

11. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende unos segundos sensores de temperatura (33) dispuestos en la proximidad inmediata de dichos emisores de infrarrojos (13, 13a, 13b) y conectados eléctricamente a dichos medios de mando (27) , y porque dichos medios de mando (27) son adecuados para regular en tensión y/o en intensidad y/o en duración la alimentación eléctrica de dichos emisores de infrarrojos (13, 13a, 13b) en función de las señales recibidas de dichos segundos sensores (33) .

12. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos emisores (13, 13a, 13b) están organizados para ser mandados o bien unitariamente, o bien por grupos en función de las necesidades de desescarchado y del tamaño de dicha entrada de aire (3) .

13. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos emisores (13, 13a, 13b) están distribuidos de tal manera que un fallo detectado en uno de éstos por los medios de mando (27) provoca un aumento de la potencia suministrada por los emisores vecinos, que permite compensar dicho fallo.

14. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un autotest integrado permite 65 detectar un eventual fallo de uno de los componentes del sistema durante el mantenimiento en tierra.

15. Procedimiento de mando de un sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se interrumpe el funcionamiento de dichos medios de alimentación (17) durante cortos periodos durante los cuales se deben hacer funcionar otros equipos de dicha aeronave, tales como un inversor de empuje con accionadores eléctricos.

16. Procedimiento de mando de un sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que se mandan dichos medios de alimentación (17) de manera que dichos emisores de infrarrojos (13, 13a, 13b) emitan en una banda de radiación dada, fijada de antemano y que depende del material que constituye el borde de ataque o el labio de entrada de aire, con objeto de optimizar la transferencia de calor hacia la superficie que se debe desescarchar.


 

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