超疏水材料和振动除冰相耦合的主被动防冰装置及其方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107127190A(43)申请公布日2017.09.05(21)申请号201710416008.XB06B1/06(2006.01)(22)申请日2017.06.06B06B3/02(2006.01)H02G7/16(2006.01)(66)本国优先权数据B64D15/16(2006.01)201710397164.62017.05.31CN(71)申请人中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所地址621000四川省绵阳市涪城区二环路南段6号(72)发明人肖春华梁鉴倪章松赖庆仁刘蓓(74)专利代理机构成都九鼎天元知识产权代理有限公司51214代理人沈强(51)Int.Cl.B08B7/02(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图1页(54)发明名称超疏水材料和振动除冰相耦合的主被动防冰装置及其方法(57)摘要本发明公开了一种超疏水材料和振动除冰相耦合的主被动防冰装置及其方法，目的在于解决单纯依靠超疏水表面无法杜绝飞机部件表面的结冰现象，而传统机械除冰方法又存在除冰不彻底的问题。该装置包括疏水材料薄膜、柔性压电纤维薄膜、用于测定柔性压电纤维薄膜振动的加速度传感器、动态分析模块、函数发生器、功率放大器、电源。本发明针对实验模拟环境、真实大气环境下的结冰气象条件，采用疏水材料薄膜、柔性压电纤维薄膜相配合，并通过对柔性压电纤维薄膜进行振动控制，以实现低能耗防除冰的目的。本发明能用于各类飞机、风力机、高速列车和输电线路等容易结冰部位的表面除冰处理，应用范围广、价值高、前景好，值得大规模推广和应用。CN107127190ACN107127190A权利要求书1/2页1.超疏水材料和振动除冰相耦合的主被动防冰装置，其特征在于，包括用于设置在防除冰对象表面上的疏水材料薄膜、柔性压电纤维薄膜、用于测定柔性压电纤维薄膜振动的加速度传感器、动态分析模块、函数发生器、功率放大器、电源，所述柔性压电纤维薄膜与疏水材料薄膜无间隙连接，所述柔性压电纤维薄膜位于防除冰对象与疏水材料薄膜之间；所述加速度传感器设置在柔性压电纤维薄膜上朝向防除冰对象的一侧，所述加速度传感器与动态分析模块相连且加速度传感器能将采集的柔性压电纤维薄膜的振动信号传递给动态分析模块；所述动态分析模块与函数发生器相连，所述函数发生器与功率放大器相连，所述功率放大器与柔性压电纤维薄膜相连；所述电源分别与柔性压电纤维薄膜、加速度传感器、动态分析模块、函数发生器、功率放大器电连接；所述主被动防冰装置能间断性振动探冰，及间断性振动除冰。2.根据权利要求1所述超疏水材料和振动除冰相耦合的主被动防冰装置，其特征在于，所述柔性压电纤维薄膜在防除冰对象表面分区、分块铺设，相邻柔性压电纤维薄膜之间留有间隙，形成间断性分区防冰区域；所述柔性压电纤维薄膜在间隙处与防除冰对象相连，且连接部位不得高于疏水材料薄膜表面以防止对表面流动的影响。3.根据权利要求1所述超疏水材料和振动除冰相耦合的主被动防冰装置，其特征在于，还包括粘合层，所述柔性压电纤维薄膜与疏水材料薄膜通过粘合层紧密相连。4.根据权利要求1所述超疏水材料和振动除冰相耦合的主被动防冰装置，其特征在于，所述柔性压电纤维薄膜与防除冰对象之间采用金属压条结合沉头螺钉进行固定连接，或采用耐低温粘合剂进行固定粘结，且连接部位不得高于疏水材料薄膜表面以防止对表面流动的影响；所述柔性压电纤维薄膜不与防除冰对象表面粘结在一起且柔性压电纤维薄膜能相对防除冰对象表面振动，以保证柔性压电纤维薄膜振动时，能将应力往超疏水材料方向传递。5.根据权利要求1-4任一项所述超疏水材料和振动除冰相耦合的主被动防冰装置，其特征在于，所述防除冰对象为旋翼飞机、直升飞机、固定翼飞机的机翼和尾翼、风力机叶片、输电导线、高速列车中的一种或多种。6.根据权利要求1-4任一项所述超疏水材料和振动除冰相耦合的主被动防冰装置，其特征在于，所述疏水材料薄膜采用憎水高分子材料制备而成。7.根据权利要求6所述超疏水材料和振动除冰相耦合的主被动防冰装置，其特征在于，所述疏水材料薄膜采用聚乙烯、聚四氟乙烯、玻璃纤维、聚氯乙烯、碳纤维、石墨烯、硅橡胶、硅橡胶复合材料中的一种或多种制备而成。8.前述权利要求1-7任一项所述超疏水材料和振动除冰相耦合的主被动防冰装置的防除冰方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）振动测定通过加速度传感器测定柔性压电纤维薄膜的振动信号，加速度传感器将测定的振动信号传递给动态分析模块；（2）当动态分析模块检测到防除冰对象表面结冰时动态分析模块反馈振动信号至函数发生器，如果测量得到的振动频率发生改变，则通2CN107127190A权利要求书2/2页过函数发生器产生新的振动波型，函数发生器所产生的振动波型经功率放