湿气结冰检测系统和方法与流程

本公开总体涉及检测飞行器(特别是机翼、旋翼和其他飞行器部件)上的湿气的结冰。

背景技术：

1、如果飞行部件(诸如飞行表面或发动机进气口)受到积冰的影响，飞行器将面临风险。飞行表面上的冰会改变飞行特性，降低升力并且在一些情况下可能导致飞行器坠毁。发动机进气口中的冰会导致发动机失速，从而潜在地造成灾难性的后果。

2、由于大气中的湿气和寒冷的温度，飞行器部件上可能形成冰。如果飞行表面的温度与周围大气的温度不同，水蒸气可能会凝结在表面上并且随后冻结，形成冰。

3、对积冰的早期检测以采取措施移除或减少积冰或替代地取消飞行至关重要。因此，期望具有用于检测飞行器部件上的冰的系统和方法。

技术实现思路

1、在各种示例中，本公开描述了用于具有外部部件的飞行器的湿气和结冰检测系统的系统和方法。湿气和结冰检测系统包括柔性传感器薄膜，柔性传感器薄膜包括用于施加到外部部件的外部表面的水传感器和温度传感器。湿气和结冰检测系统还包括传感器头，传感器头与柔性传感器薄膜的水传感器和温度传感器电通信，如果水传感器指示飞行表面上存在水或冰并且温度传感器指示温度低于水的冻结温度，则传感器头生成结冰状况警告。然后，可以通过由湿气和结冰检测系统启动的控制动作来执行结冰状况警告。

2、在一些方面，本公开描述了一种用于具有外部表面的结构的结冰警告系统。系统包括：柔性传感器薄膜，其包括用于施加到外部表面的水传感器；温度传感器，其用于测量接近外部表面的外部温度；传感器头，其与水传感器和温度传感器电通信，传感器头接收来自水传感器和温度传感器的原始数据；以及控制器，其与传感器头通信，如果从传感器头接收的原始数据包括水传感器指示外部表面上存在水或冰并且温度传感器指示温度低于水的冻结温度，则控制器生成结冰警告。

3、在该系统的前述示例方面的示例中，柔性传感器薄膜是柔性印刷电路板。

4、在该系统的前述示例方面中的任一个的示例中，与水传感器和温度传感器电通信的传感器头包括柔性印刷电路板网。

5、在该系统的前述示例方面中的任一个的示例中，外部表面是有人驾驶飞行器或无人驾驶飞行器的飞行表面。

6、在该系统的前述示例方面中的任一个的示例中，温度传感器在传感器薄膜上。

7、在该系统的前述示例方面中的任一个的示例中，控制器包含在传感器头内。

8、在该系统的前述示例方面中的任一个的示例中，还包括控制器与操作员警告系统之间的通信链路，其中生成的结冰警告包括到操作员警告系统的电通信。

9、在该系统的前述示例方面中的任一个的示例中，还包括移动通信设备上的与控制器通信的用户接口。

10、在该系统的前述示例方面中的任一个的示例中，水传感器包括电子电容检测器。

11、在该系统的前述示例方面中的任一个的示例中，还包括生成存在水和温度信息的传感器头。

12、在该系统的前述示例方面中的任一个的示例中，传感器头与水传感器和温度传感器无线通信。

13、在该系统的前述示例方面的示例中，无线通信包括柔性传感器薄膜中的射频(rf)识别(id)标签和传感器头中的rf读取器。

14、在该系统的前述示例方面的一些的示例中，外部表面是有人驾驶飞行器或无人驾驶飞行器的螺旋桨。

15、在该系统的前述示例方面的一些的示例中，外部表面是用于有人驾驶飞行器或无人驾驶飞行器的发动机的进气口。

16、在该系统的前述示例方面的一些的示例中，外部表面是入口保护(ip)等级外壳的外部表面。

17、在示例方面，本公开描述了一种结冰警告方法。方法包括多个步骤。在传感器头处接收来自表面上的水传感器和温度传感器的原始数据，水传感器和温度传感器坐置于传感器薄膜上。基于来自水传感器和温度传感器的原始数据来确定表面上冰的存在或冰的潜在性，并且将冰的存在或冰的潜在性的确定传递给人类操作员和/或其他系统。

18、在该方法的一些示例中，该表面是有人驾驶飞行器或无人驾驶飞行器的外部表面。

19、在该方法的一些示例中，使用与传感器薄膜的电通信在传感器头处完成接收原始传感器数据，传感器薄膜包括水传感器和温度传感器。

20、在该方法的一些示例中，传递该确定包括在确定结冰或结冰的潜在性时启动警告系统。

21、在该方法的一些示例中，将冰的存在或冰的潜在性的确定传递给人类操作员和/或其他系统包括：将冰的存在或冰的潜在性传递给除冰系统。

22、在一些示例中，该方法还包括：基于冰的存在或冰的潜在性的确定的该传递，由除冰系统启动除冰动作。

23、在该方法的一些示例中，外部表面是有人驾驶飞行器或无人驾驶飞行器的螺旋桨。

24、在该方法的一些示例中，外部表面是用于有人驾驶飞行器或无人驾驶飞行器的发动机的进气口。

25、在该方法的一些示例中，外部表面是入口保护(ip)等级外壳的外部表面。

26、在该方法的一些示例中，确定表面上冰的存在或冰的潜在性还包括查找表，使用来自水传感器和温度传感器的原始数据。

27、在该方法的一些示例中，确定表面上冰的存在或冰的潜在性还包括基于来自水传感器和温度传感器的原始数据，使用经训练的机器学习(ml)模型计算表面上冰的存在或冰的潜在性。

28、在一些示例中，该方法还包括训练ml模型以提供经训练的ml模型。训练ml模型包括：获取结冰风洞测试数据样本，包括：测量的表面上的水传感器数据样本；测量的表面上的温度传感器数据样本；以及测量的表面上的冰厚度数据样本；以及基于风洞测试数据样本训练ml模型。

29、在该方法的一些示例中，确定表面上冰的存在或冰的潜在性还包括获得湿度数据和安装调整，并且冰的存在或冰的潜在性的确定还包括湿度数据和安装调整。

30、在该方法的一些示例中，确定表面上冰的存在或冰的潜在性还包括获得超声波数据，并且冰的存在或冰的潜在性的确定还包括超声波数据。

31、在另一个示例方面，本公开描述了一种其上编码有指令的非暂时性计算机可读介质。当这些指令由一个或多个处理器设备执行时，导致处理器执行该方法的前述示例方面中的任一个。

技术特征：

1.一种用于具有外部表面的结构的结冰报警系统，包括：

2.根据权利要求1所述的结冰警告系统，其中所述柔性传感器薄膜是柔性印刷电路板。

3.根据权利要求1或2所述的结冰警告系统，其中与所述水传感器和温度传感器电通信的所述传感器头包括柔性印刷电路板网。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的结冰警告系统，其中所述外部表面是有人驾驶飞行器或无人驾驶飞行器的飞行表面。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的结冰警告系统，其中所述温度传感器在所述传感器薄膜上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的结冰警告系统，其中所述控制器包含在所述传感器头内。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的结冰警告系统，还包括所述控制器与操作员警告系统之间的通信链路，其中所生成的结冰警告包括到所述操作员警告系统的电通信。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的结冰警告系统，还包括：

9.根据权利要求1至8中任一项所述的结冰警告系统，其中所述水传感器包括电子电容检测器。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的结冰警告系统，还包括生成存在水和温度信息的所述传感器头。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的结冰警告系统，其中所述传感器头与所述水传感器和温度传感器无线通信。

12.根据权利要求11所述的结冰警告系统，其中所述无线通信包括所述柔性传感器薄膜中的射频(rf)识别(id)标签和所述传感器头中的rf读取器。

13.根据权利要求4至11中任一项所述的结冰警告系统，其中所述外部表面是有人驾驶飞行器或无人驾驶飞行器的螺旋桨。

14.根据权利要求4至11中任一项所述的结冰警告系统，其中所述外部表面是用于有人驾驶飞行器或无人驾驶飞行器的发动机的进气口。

15.根据权利要求1至11中任一项所述的结冰警告系统，其中所述外部表面是入口保护(ip)等级外壳的外部表面。

16.一种结冰警告方法，包括：

17.根据权利要求16所述的结冰警告方法，其中所述表面是有人驾驶飞行器或无人驾驶飞行器的外部表面。

18.根据权利要求16或17中任一项所述的结冰警告方法，其中使用与所述传感器薄膜的电通信在所述传感器头处完成接收原始传感器数据，所述传感器薄膜包括所述水传感器和所述温度传感器。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的结冰警告方法，其中传递所述确定包括在确定结冰或结冰的潜在性时启动警告系统。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的结冰警告方法，其中将冰的存在或冰的潜在性的确定传递给人类操作员和/或其他系统包括：将冰的存在或冰的潜在性传递给除冰系统。

21.根据权利要求20所述的结冰警告方法，还包括：

22.根据权利要求17至20中任一项所述的结冰警告系统，其中所述外部表面是有人驾驶飞行器或无人驾驶飞行器的螺旋桨。

23.根据权利要求17至20中任一项所述的结冰警告系统，其中所述外部表面是用于有人驾驶飞行器或无人驾驶飞行器的发动机的进气口。

24.根据权利要求16至20中任一项所述的结冰警告系统，其中所述外部表面是入口保护(ip)等级外壳的外部表面。

25.根据权利要求16至20中任一项所述的结冰警告方法，其中确定所述表面上冰的存在或冰的潜在性还包括查找表，使用来自所述水传感器和所述温度传感器的原始数据。

26.根据权利要求16至20中任一项所述的结冰警告方法，其中确定所述表面上冰的存在或冰的潜在性还包括基于来自所述水传感器和所述温度传感器的原始数据，使用经训练的机器学习(ml)模型计算所述表面上冰的存在或冰的潜在性。

27.根据权利要求26所述的结冰警告方法，还包括训练ml模型以提供所述经训练的ml模型，包括：

28.根据权利要求16至20中任一项所述的结冰警告方法，其中确定所述表面上冰的存在或冰的潜在性还包括获得湿度数据和安装调整，并且冰的存在或冰的潜在性的所述确定还包括所述湿度数据和所述安装调整。

29.根据权利要求16至20中任一项所述的结冰警告方法，其中确定所述表面上冰的存在或冰的潜在性还包括获得超声波数据，并且冰的存在或冰的潜在性的所述确定还包括所述超声波数据。

30.一种存储机器可执行指令的非暂时性计算机可读介质，当所述指令由一个或多个处理器执行时导致所述处理器执行根据权利要求16至29中任一项所述的方法的步骤。

技术总结描述了用于具有外部部件的飞行器的湿气和结冰检测系统的方法和系统。湿气和结冰检测系统包括柔性传感器薄膜，柔性传感器薄膜包括用于施加到外部部件的外部表面的水传感器和温度传感器。湿气和结冰检测系统还包括传感器头，传感器头与柔性传感器薄膜的水传感器和温度传感器电通信，如果水传感器指示飞行表面上存在水或冰并且温度传感器指示温度低于水的冻结温度，则传感器头生成结冰状况警告。然后，可以通过由湿气和结冰检测系统启动的控制动作来执行结冰状况警告。技术研发人员：M·T·A·内斯多利,A·S·吉尔,J·C·理查德,W·C·洛桑特雷特,M·道克瑞,M·舍斯顿受保护的技术使用者：飞马影像有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12