本发明是关于一种使例如冰层的固体与弹性构件表面分离的系统。更具体说，本发明是关于飞机前缘面的除冰，例如与发动机短舱，机翼，支撑杆，安定面，直升机旋翼和螺旋桨有关的部分。本发明特别是关于用于前缘部分的电驱动的除冰器。 在一定的工作条件下，由于冰积聚于部件的表面使飞机很容易损坏。如果这种冰的积聚未被察觉，最终能使飞机增加额外的重量，並且改变机翼的翼面形状，因而导致不能飞行的条件。特别是对于低空低速的直升机和倾转旋翼机更容易受到损害。对于在飞行中从飞机上除去冰或防止冰在这种飞机的前缘面上积聚已提出了许多种系统。以前的这些方法可以归结为下列三种基本类型之一：热的、化学的和机械地方法。
一般说第一类方法称为热除冰。一种方式是加热构件的前缘使积聚的冰与飞机分离。在这些前缘上结上冰並且受到流过飞机上部的空气冲击，会形成一些气流受阻的点或线。分离开的冰被流过飞机的气流从飞机构件上吹掉。加热方法是在飞机构件的前缘部位区安装一些加热元件。可以将加热元件安装在前缘上的橡胶套或板中，也可以组合在飞机构件的蒙皮结构中。加热元件用的电能是由飞机的一个或多个引擎驱动的发电机供给。使电能不断地接通和断开以提供足以使积冰分离的能量。另一种加热方法是通过管道从涡轮发动机的一个或多个压气机中引出高温气体，使它在构件前缘排出。这样可以在一开始就避免冰的积聚，或者是加热积聚的冰以降低它与飞机构件间的粘附力。后一种系统通常称为“放气”除冰。这两种方法都需要相当多的功率。这种所谓放气系统导致燃油经济效率降低和使可用于推动飞机的涡轮发动机的输出功率减少。
一般说，第二类方法是在飞机的一部分或全部喷上一种化学物质以抑制冰对飞机的粘附，或者使聚集在飞机表面上的水的冰点降低。
第三类常用的除冰方法一般称为机械除冰。主要的用机械除冰装置是使用许多能膨胀的管状结构。它们能用高压流体充气，通常是空气。充气时这些管状结构扩张机翼或支撑杆前缘的轮廓使冰破裂，然后分散到流过飞机的气流中。这种结构的例子是Weisend Jr.在美国专利№.4，494，715和4，561，613中描述的。这些方法中，气动除冰器是由橡胶或主要是弹性的另件构成。对这些管子充气使其膨胀或收缩40%或更多些。充气所需时间一般平均在2至6秒，导致除冰器和前缘轮廓发生很大的改变，结果使积聚在前缘上的冰破裂。
一种更新的气动机械除冰器是Briscoe等人在美国专利4，706，911和putt等人在美国专利4，747，575中描述的。这种除冰器包括一种具有较大弹性模量的页状蒙皮，一个位于结冰面正面的支撑面和安装在支撑面和蒙皮之间的一个或更多的充气管。充气管的结构设计使其充气到一定程度，所产生的蒙皮形变足以积聚在结冰面上的冰能被除去，而又不致于超过构成蒙皮材料的形变承受极限。
另一种类型的机械除冰法包括下列技术：利用内部的“锤”使机翼前缘变形，例如Ievin在美国专利№.3，549，964中介绍的，在这种方法中，由一脉冲发生器产生的电脉冲通向安装在翼面内壁附近的火花隙压力传感器的线圈。线圈中的初级电流在翼面板壁中感生的电流所形成的磁场相互作用使翼面板发生形变。Levin的美国专利№.3，672，610和3，779，488和Sandorff的美国专利4，399，967公开的飞机除冰器是利用激发的感应线圈使结冰的蒙皮振动或扭转。这两种发明的电磁线圈或磁约束振动器都安装在积冰蒙皮的正表面。在美国专利3，809，341中用一些相反布置的扁平导体，每一块导体的一边靠近结冰板壁的内表面或正表面。使电流通过每一块导体，所形成的互作用磁场迫使导体分开面使结冰板壁形变。上述电磁系统的缺点是每次对翼面结构蒙皮所作的操作，为了达到一组不同程度的除冰量，需要预定的蒙皮偏转量。为了产生所需的蒙皮偏转量需要很大的力。而这样高强度的蒙皮偏转很可能导致蒙皮的断裂。
Haslim等人的美国专利4，690，353介绍另一种类型的电磁除冰。将一条或多条重叠的柔软带状导体包埋在一种弹性材料中，並固定在翼面结构的外表面上。由一个功率储存单元供给这些导体一些大电流脉冲。所形成的互作用磁场产生一种电排斥力扩张弹性构件，並使弹性构件与在其上的例如冰的固体分离。当一个电流脉冲到达导体时，这种扩张作用几乎是即时发生的。最佳的实施方案是具有多根电导体，而且每根导体具有盘旋形状。
本发明是对美国专利4，690，353的一种改进。申请人发现导体的布置，尤其是导电构件中相邻导体中的电流方向的安排，能够产生远比Haslim等人所用盘旋形状大得多的电排斥力。申请人发现发送一予定幅度，形状和持续时间的电流脉冲可以获得更有效的除冰作用。
按照本发明的一种方案，除冰装置包括：第一页状列阵，它由许多相互绝缘，平行排列和在空间上隔开的第一组导电构件;第二个页状列阵，它由许多相互绝缘，平行排列和在空间上隔开的第二组导电构件，上述导电构件的电联接方式如下：在第一组导电构件中流过相邻的第一组导电构件中的任何电流都是在同一方向，而流过第二组相邻的导电构件中的电流都是在与上述第一组导电构件中电流的相反方向，上述第一个页状列阵是与上述第二个页状列阵重叠地靠在一起和共同延伸的，实际上是平行的。
按照本发明的另一种方案，除冰装置与就在前面一节中刚刚描述的相似，还包括第三个页状列阵，由许多相互绝缘，平行排列和在空间上隔开的第三组导电构件组成，上述第三个页状列阵与上述第一个页状列阵重叠地靠在一起，还有第四个页状列阵，由许多相互电绝缘，平行排列和在空间上隔开第四组导电构件组成，上述第四个页状列阵与上述第二个页状重叠地靠在一起，因而上述第三组和上述第四组导电构件实际上是与上述第一组和上述第二组导电构件平行的，上述第三个和第四个页状列阵中的导电构件的电联接方式是这样的：流过上述第三组导电构件中的电流是与上述第一组导电构件中的电流在同一方向，而流过上述第四组导电构件中的电流是与上述第二组导电构件中电流在同一方向。
按照本发明的另一种方案，除冰装置包括至少由两个上部的和两个下部的相互重叠和共同延伸的导电构件层，上述各层中每一层与相邻层靠在一起並且与任一相邻层是它绝缘的，每一上述层具有许多平行和紧密间隔的导电构件，这些层是这样安排的：所有层中的导电构件实际上是互相平行並且落在另一个上面，导电构件按以下方式电联接：流进上述上部层中相应最接近的导电构件中的电流是在同一方向，而流进上述下部层中相应最接近的导电构件中的电流是与上述上部层中导电构件中的电流是在相反的方向，所有这些层连在一起构成一个单元。
按照本发明，还有一种方案，是提供了一种关于上述导电构的电路耦合方法和产生预定幅度，形状和持续时间的大电流脉冲的电路装置。
在最佳的实施方案中，存在四个重叠的导电构件层，在中央分隔面同一侧的两个层中的导电构件中的电流是同一方向，而在中央分隔面另一侧中直接对着的电导构件中的电流是反方向的。最佳的是：在任何一层中的所有导电构件中的电流方向是一样的，而且在中央分隔面同一侧的相邻层中电流也是同一方向。
如果从本发明的最佳实施方案以及后面的图来看，本发明的上述以及其它一些特点和优点就会很明显，以上该图构成本说明书的一部分。
图1a是先有技术所用的重叠的盘旋形带状导体的透视图。
图2a是根据本发明的除冰装置中所用的一种平面导体线圈形状的透视图。
图1b是图1a中重叠的盘旋形带状导体的剖面图（局部）。
图2b是图2b中平面导体线圈的剖面图（局部）。
图1C是根据先有技术所用的一种盘旋形带状导体的斜视图。
图2C是本发明的单层平面导体线圈的斜视图。
图3是根据本发明的除冰装置的剖面图（局部）。
图4a和4b是本发明的除冰装置的另一种结构的实施。
图5a和5b分别是根据本发明的导电组合件的侧视图和斜顶视图。
图6a和6b分别是说明在长而薄的平面导体间分离力理论的透视图。
图7是一个机翼面的剖面图（局部），装有本发明实施方案的一种电排斥除冰装置。
图8a是装有多个本发明的除冰器装置的翼面的剖面图（局部）
图8b是沿图8a平面8b-8b的局部剖面图，说明本发明的除冰装置的一个实施的运转，还示出翼面前缘上复盖的冰层。
图8C是图8a中除冰装置的一个除冰元件局部放大剖面图。
图9a是一个装有多个除冰装置的翼面的局部透视图。
图9b是沿图9a中平面9b-9b的局部放大透视图。
图9C是用于图9a的实施中的电控制电路的一部份示意图。
图9d是用于图9a的实施的电控制电路的一部份的另一种示意图。
图10表示本发明和先有技术的除冰装置的两个实施方案的性能的比较。
图11是本发明的电排斥系统所用电路一部份的示意图。
图12是本发明的最佳实施所用的最佳电路的电流脉冲输出波形图。
图13是本发明的分离系统所用的脉冲形成网络的另一种实施示意图。
图14是图13中脉冲形网络的输出电流波形。
图15是一个翼面的局部剖面图，在其外蒙皮的观察的一侧装有本发明的多个除冰器装置。
图16是一个翼面的局部剖面图，在翼面的外表面上装有本发明的除冰四单元
本发明提供一种用于前缘除冰的方法和装置。除冰是指冰在前缘形成后将其除去。前缘是一种结构的表面的一部分，起着迎着冲击到结构上的气流並将其分开的作用。前缘的例子是飞机在飞行中被气流首先冲击的部位，如机翼，安定器，支撑杆，发动机短舱和其它外罩和突出部分的前面部分。
图1a示出HasLim等人在美国专利4，690，353中描述的一种锯齿状或盘旋形带状导体p1。锯齿形导体p1沿轴线p6折叠形成上面和下面导体的两部分。为了说明方便，通常包埋导体p1所用的弹性材料来画出。导体各段上的箭头表示通过导体p1的一种可能的电流路径。需要指出的是在每一段下半导体4的电流是与相应重叠的上半部导体段中的电流成反平行的。具体说，导体段p2中的电流与其重叠的导体段p3中的电流方向是反平行的，段p4中的电流方向与段p5中的电流方向是反平行的，等等。因此，当一个电储能器通过导体p1放电时，巨大的电流通过导体，导体段p2和p4瞬间地与导体段p3和p5强力地相斥。
图2a是表示本发明的一个平线圈结构导体10。箭头表示通过平线圈带状导体10的一种可能的电流图形。需要指出的是在相邻的第一组导电构件11和13中横向流过的电流是同方向的，而同时在相邻的第二组导电构件12和14中横向流进的电流与上述第一组导电构件中的电流是反方向的。也就是说，在下层15中所有导电构件具有相同方向的电流，而同时在上层16中所有导电构件中的电流是在相反方向。
比较图1a，1b，1C和图2a，2b，2C说明以先有技术的装置的导体（图1）和本发明的装置（图2）（只有两层导体）的导体中电流的差别。在本说明书的所有图中，点表示电流流出纸面，而十号表示电流流向纸面。绕着导体的箭头18是表示在相应导体中流通的电流所产生的磁场。先有技术的导体排列的斜视图见图1C，而本发明的见图2C。这两张图分别说明获得图1b和图2b中电流图电导体的电联接方法。
这种电联接看起来差别很小，但电流图是非常显著的。现在参看图10，示出对两种器件性能的测试结果的比较。一种是HasLim等人的美国专利4，690353的先有技术的两层排斥系统，其导体排列和电流图形如图1a，1b和1c，另一种是本发明的两层装置，其电流图形如图2a，2b和2c所示。对于其他方面都相当的结构的器件，即：同样导体材料，相同的水平间距，相对导体间的垂直间距为0.039吋，同样的介质材料和尺寸，在静止状态中间分隔面相对两侧的导电构件的间距是相同的。对于一个具有一定形状、幅度和持续时间的电流脉冲，本发明的装置所产生的最大分离力要比HasLim等人的在其他方面都相同的结构但具有盘旋形状的装置要大两倍多。
现在参看图3，示出本发明的一种最佳实施的除冰装置30，其电构件排列如图2a，2b和2c。除冰装置30包括一个介质材料的底层31。这种材料例如橡胶或其它弹性材料构成一个表面32，附着在翼面的外表面上，（没有画出），例如用粘结方法。在底层31之上是许多互相平行的导电构件构成一种页状结构。在第一层带状导体构件33之上是一层介质材料的页状绝缘层34。最好的绝缘材料是一种柔软的高弹性模量的塑料，例如E.I.duPont de Nemours &Compawy生产的聚酰亚胺（Polyimide），商标是KAPTON。在中央分离面或平面36相对两侧有两层介质膜层34和35，使下层导体33及其相联的层容易与上导体层37及其相联层分离。除冰装置30的最外层表面38有一层表面涂层39，根据它对雨、雪、冰雹等的冲击的扰切割和蚀刻能力来选择。弹性材料如橡胶和聚亚氨酯（Potgurethanes），或塑料如PEEK聚醚酮醚（Polyetheretherketone），或者一层薄的金属层如钛或不锈钢薄膜都可以用作除冰器装置30的外表层38。如果表层39不用介质材料形成，在上层导体37和表面层39之间要加一层介质材料层。为了使表面层通电时具有足够的强度和弹性模量以保持除冰装置的结构牢固性，在表面层与页状导电构件列阵间加了一层织物增强层。
图4a和4b分别是两种本发明的除冰装置的最佳实施结构40a和40b。图4a和图4b中相似部分的标号是一样的，但加上后缀“a”表示图4a中的部分，“b”表示图4b中的部分。这两种结构是相似的，但平行导电构件端部图4a中的41a，42a，43a，44a和图4b中的41b，42b，43b，44b的联结方式不同，因而电流方向不同。每一层导电构件与下一个邻近的导电层之间用介质膜层45a和45b隔开。在这两种结构中，在叠在中央分隔面或表面46a，46b相对两侧的导体中的电流是相同的，当所有其它参数都一样时，其结果使对于一给定电流的分离力增加。对于一定的电流输入，图4a中的布置比图4b中的产生更大的电排斥力，因为每一对垂直的导体对（例如在上部两层43a和44a中的中间一对）所产生的力，不会由于与在其下面的两层41a和42a中的中间对两侧的导体之间的相互作用而减弱。在图4b的实施中，在43b和44b的中央导体对载有十电流所产生的磁场，被41b和42b中左边和右边的导体对中电流所产生的磁场部分抵消。
对与图4a相似的一种结构也进行了测定。这种装置的导电构件按以下方式联结：在每一层中相邻导电构件间的电流是同方向的，但在上面或下面的层中的电流是反方向的。结果发现其性能並不如图4a的实施方案好。这种较差的实施的图示是这样的：最上层中的导电构件中的电流是+号，从上数第二层中的是·号，从上数第三层中的是+号，而最低一层中的是·号。
图5a和5b是一种非常好的平线圈联结的四个导体层的除冰器结构50。为了说明和图示的简单起见，只画出导电构件的排列方式。在导电构件上的箭头表示在导电构件内的电流方向。如图5a所示，在直接靠近中央分隔层65相对两侧的两个最内层51，52，在一端53是相联的，在侧视图上看起来是一个U字形状。同样离中央分隔层65最远的是两个最外层的导电构件54，55，在端部56相联接，在侧视图上形成一个U字形状。现在参看图5b的右边缘部分，示出了电联接的布局。上部内层52的导体57在联接处59，如通锡焊焊接，铜焊，电弧或气焊，或类似的方法与下部内层51的邻近的导体58联接。这个图形在整个内层51和52重复。同样方式在上部外层55中的上部导体60在联接处61与下Laterclg下方外层54的邻近的下部导体62联接。宁可不用如图5a和5b左边所示的折叠U形结构，可以将导体分别排列在每一层中然后用锡焊焊接，铜焊，电弧或气焊或类似的方法焊接。
如果与图1b中所示的先有技术的结构比较，可以对图2b中本发明中两层导体结构中由互作用磁场产生的排斥力的改进的原理会有更好的理解。在两种结构中标号为A的导体中流动的标号为B的导体中相反方向的电流，产生一种排斥力使导体A和B分离开。环绕每一导电体的箭头18是当导体中存在如所示方向电流时所形成的磁场。在图2b结构的导体A和B之间也发生类似的作用。但是除此之外按本发明的图2b的结构20，流过导体c和D中的电流在导体A中产生额外的排斥力。相反地，图1b中所示的先有技术的结构19中，在导体C和D中的电流，与导体A中的电流方向相同，因而产生吸引力而部分抵消了导体A和B之间的排斥力。图10中曲线表示的这些相互作用的净效应是很明显的。如果要达到相同的排斥力，对先有技术的结构19比本发明的结构20需远远高得多的电流强度。
现在参看图6a和6b，本发明的四层结构对两层结构的改进的原理可以解释如下。描述如图6a中两个载流导体63，64之间的作用力的方程式为
(f)/(l) =4×10-7(I1I2)/(b2) (btan-1(b)/(d) - (l)/2 ln (d2+b2)/(q2) ) (牛顿)/(米)
对d＞＞a
其中f/l＝导体单位长度上的力（牛顿/米）
b＝导体宽度（米）
d＝导体间距（米）
a＝导体厚度（米）
I1，I2＝导体中的电流（安培）
如果在导体63，64中的电流方向相同，它们之间的力使彼此吸收，而如果在一根导体中的电流与另一导体中的电流方向相反，则它们彼此排斥。用英制单位表示，上面的方程式写成
(f)/(l) =2.741×10-8(I1I2)/(b2) (btan-1(b)/(d) - (d)/2 ln (d2+b2)/(q2) ) (磅)/(呎)
对d＞＞a
其中f/l＝导体单位长度上的力（磅/呎）
b＝导体宽度（呎）
d＝导体间隔（呎）
a＝导体厚度（呎）
I1，I2＝导体中的电流（安培）
当电流I1与I2同样大小时，当然不一定必需这样，导体63，64间的作用力与电流平方（I2）成正比。因而，如果电流加倍，则力要加大到四倍。图6b的结构实现这样可能性的方法是增加两个外层导体65，66，靠近两个内层导体63，64但与它们是电绝缘的，增加的导体层所载负的电流具有同样的幅度。当然，在如图6b的任一导电层4可以使用不同幅度的电流。当所有导电层中的电流都相同时，有效力增加到四倍，並且不需要增加输入到除冰器单元中的电流脉冲的幅度。此外，如果使用如图4a和5中所示的本发明的改进结构，而其他因素是同样的，则可以实现净的有效力的改进。这种性能的增加在图10中由最上面的特性曲线表示。
为了利用这一原理的好处，不一定需要用四层或更多的层，或者even偶数的层。例如，图7表示一种装在翼面72前缘71的除冰装置70。这种除冰装置包括三层导电构件73，74和75。每层间由介质膜76与相邻层隔开，而且彼此间可以自由移动。与图2中所示的结构10比较，如果要获得相同程度的分离力以达到在前缘的外部结冰面78上获解除冰效果，这种三层结构70需要的电流要小得多。导管77连接到一真空源上（未画出），为了避免由于流过翼面72上的气流所产生的提升力引起的除冰装置70的自扩张。
图8a，8b和8c表示一种本发明的较好的电排斥除冰器的实施。图8a是多个除冰器板80，每一块包括第一组和第二组电排斥单元81和82，安装在前缘中心线83的后部。每一个电排斥单元81和82包括至少两层84和85导电构件，如图8b和8c所示。如前面所述或如图8所示，这些导电构件包埋入或固定在一层类似塑料膜的介质层上，构成一个页状的列阵。最好的说明见图8c中的放大的局部剖面图。在翼面表面86附近是一层弹性体层87，这层便于固定在翼面表面86上。在弹性层87之上，是一层抗拉伸的织物层88，它涂上一层或包埋在弹性或聚合的（polymeric）物质中。在最外层85的导电构件之上是一层可以扩张的织物89，涂上或包埋在弹性或聚合的物质中。在外面的织物层89之上是一层抗侵蚀的弹性物，最好是聚胺脂（Polyurethane）。
如图8a所示，除冰器板80的中心线91对应于前缘的中心线83。中心线91沿翼面的翼展线92局部延伸，如图8a所示。这里用名词“翼展线方向”（Spanwise）的意思是平行于翼面前缘的方向。而名词“翼弦方向（Chordwise）”是指沿翼面前缘到其后缘的直线方向。如图8b所示，在前缘表面86的中心线83上，在第一组和第二组电排斥单元81，82中间安放一个聚合物质的中心条92。在中心条92和电排斥单元81，82之外是一个外层抗侵蚀材料90。将外层抗侵蚀材料90，电排斥装置81，82，基础层87，88和中心条预先组装成一个模块单元80，或称为除冰板。然后将它固定在翼面的外表面86上，最好用粘结方法。可以将多层模块和预先连在一起作为一个单元，然后装在前缘上。
图8b还附带说明在下面的除冰件82上加上一个大的电流脉冲的作用，结果使导电层分开在它们中间形成一个空隙或孔洞93，使外层90发生形变，使聚积的冰98被震碎並抛入流进翼面的气流中。可扩张的织物层89和弹性外表层90共同起着使分开的导电构件84、85回复到如图86上本部件81所示的静止位置的作用。安装有真空导管95以防止由于流进翼面上方的空气产生的提升力引起的电排斥件81和82的自扩张。
接着图8b中下部电排斥除冰件82通电之后，使上部电排斥件81通电除去翼面上表面的冰。当上表面（或下表面）的电排斥件通电时，使下表面（或上表面）的电排斥件处于休止状态。然后使这一次序反过来，对原来休止的件通电，而使原来通电的件休止。按此依次工作，沿着前缘引入的表面应力足以使冰层脱离除冰器。这些力，与迅速的表面加速，位移和加在冰上的功是一起作用，对除去薄的或厚的冰层和其他形式的冰是很有效的。
正如图8b所示，除冰器板80的前缘中线83可用纺织品增强材料94，如图示那样，或者采用树脂橡胶。在机翼有尖锐前缘（没有示出）的场合，上和下表面的电排斥元件可在应用前预先装配到机翼，装到包括有电排斥件之间沿前缘的填充体的单元内，填充体用来维持沿着前缘半径保持平滑的表面。在尖锐前缘的机翼（没有示出）上，外表面材料的支点处在前缘中线。该支点在功能上模仿前述在前缘中线的跳缝线（Stich Line）作用。当电排斥元件没有完全包住前缘时，外表面复盖材料自由地伸展，因而产生便于使冰从外表面分离的高的表面应变。试验表明，包住前缘和从前缘的两边向后退几英寸的单个电排斥元件，对冰排除並不那样有效。
参考图8a和图9a，可提供如图8a所示的一组电排斥除冰元件A、B、C、D、E、F以及如图9a所示的A、B、C、D、E、F、G、H、I，它们能够把机翼的除冰成为碎片，分别如图所示。一种最佳的除冰的供电图形，在图8a是顺次加入大的电流脉冲至排斥元件A、B、C、D、E、F等。对于特定的机翼结构，例如A、D、E…或B、C、F…，或A和D、B和C等另一种图形可能更好等，在这里预定值的纵向力和扭力以及图形是故意感应到机翼结构内，並且对有效排除冰有贡献。
正如图9a和9b所示，第三组小的电排斥元件C、F和I可交叠放置在前缘的中线上，以增强在具有小半径的前缘97的机翼96上的排除掉冰。元件C、F和I比元件A、D、G和B、E、H小。元件C、F和I沿弦方向延伸，只有全部冰的一小部分从前缘中线增大距离。元件C可同时或分别相对于互补元件A和B而工作。对图9a实例的最佳供电图形是A和C、B和C、D和E、F和F等。与上面提及的相似的不同图形，例如像A、B、C、D、E、F或C、A、B、D、F…以及另一些图形，借助在机翼结构下面诱导预定值的纵向力和扭力和图形可用来增强除冰。各个电纵排斥元件的构造可能与参考图8所示和描述的相同，而且多层元件可安装成整件的除冰板，其方法与图8的实例相似。
采用多层电排斥元件和顺序点火对许多应用是很适宜的，因为可能得不到足够的能量，以立即23，24同时点着全部元件。当实现顺序供电时，可使用较小较轻的电源，而且可感应不同的应变图形来增强排除冰。
为减少电磁辐射，可采用图8a所示的电缆170那样的屏蔽电缆，把电源与一组电排斥元件连接起来。如图8a所示，上面的电排斥元件A、C和E分别接到相应的分开的绝缘馈电导体171、172和173，它们沿着电缆170的整个长度延伸。包围导体171、172和173的是编织导电屏蔽体178，相对应的电力排除元件A、C和H的返回导线181、182和183全部接到它的上面，例如用锡焊、铜焊、气焊或与179那样的园环，环179可相似地固定到屏蔽体178上。电缆170有一个外部绝缘套180。由于流过屏蔽体的电流在幅值上与流过中心导体的电流相等但方向相反，並且产生相等但与外磁场相反的磁场，故在屏蔽体外部没有磁场存在。屏蔽体178不在电排斥元件处接地，所以全部回流流过屏蔽体。这里只有三根中央馈电导体已图示出，而更大量24的电缆可以提供更多数量的导电体来服务于大量的电排斥元件。
用于本发明的除冰器的控制电路110如图11所示。充电电路111对一组（为简化起见只示出一个）电容器112充电，它起着高压能量贮存元件作用。当需要除冰动作时，控制脉冲113就加到触发电路114，它使电容器组112通过一个或多个硅可控整流器（SCR）115放电，提供大电流脉冲输出116至一个或多个电排斥装置上。根据先前的工艺，电容器输出直接馈送到除冰元件。相反地，专利申请人通过实验室试验证实，当把脉冲整形网络（PFN）117加到控制电路使送到电排冰器元件的大电流脉冲整形，即产生更有效的除冰作用。因而，根据本发明，配合除冰元件一起选用一种与导电元件耦合的电路装置，在此电路装置产生预定幅度、形状和延续肝间的大电流脉冲。采用脉冲整形网络PFN同时控制大电流脉冲的高频含量也减少电排冰四系统供电的电磁干扰。
参考图11所述的电路110，当需要输出电流脉冲时，将开关119打开使维持电容器组放电的泄放负载118移走，从而让充电电路111的充电电流对电容器贮能组112充电到所需电压，当SCR115被触发时，电容器组112通过PFN117向一个电力排冰器（在图11没有示出）放电，产生大电流脉冲，它的重复率和幅度由电流变压器122监视。
类似如上所述的一个含有空气芯电感器的PFN实施例，用来产生图12所示的具有阻尼RLC电路特性的电流波形。
PFN对波形整形，要术最小在0.05ms和最好约在0.1ms使大的输出电流脉冲达到峰值电流。脉冲可以是明显阻尼的指数衰减正弦波，如图12所示，或者由RLC电路获得。在RLC电路的元件值按已知方法选择的情况下，即电路实质上可以是或变为阻尼或振荡，则电路应配置成整流器120向除冰器负载泄放电路电感的贮存能量，产生单一具有延长下降边的非振荡脉冲。
由于这种脉冲整形网络117RLC实施例的电感线圈可以是密绕线圈，螺旋线线圈，环形线圈或者单层园筒形线圈。饱和磁芯线圈也曾评估过，这种线圈是故意饱和的，开始时非饱和线圈具有高电感，它控制电流波形的起始斜率。之后，线圈饱和，具有为获得大峰值电流所需的低电感值。
图13所示脉冲整形电路130的实施例，它的电流输出波形近似图14所示的方波。这是从图11所示的控制电路导出的结构，在电路中脉冲整形网络130与电容器组112组合一起。电容器组的电容器C、C2…Cn与几个电感器L1，L2…Ln相连构成脉冲整形网络130。
当PFN不与电容器组连结时，它可与ScR115的输出串联连接，但这样对每个ScR和相应的除冰元件或组合需要独立的PFN。对于图11所示的配置，对每个除冰元件或元件组采用独立的触发电路，以便按需要供电，但只需要一个PFN。
脉冲整形网络在雷达和激光应用中是为人所熟知的，其他脉冲整形网络可用来获得输出电流波形，波形近似于斜波，三角波或方波形状，或者适于提高除冰作用的其他形状。对熟练电子电路技术的人员都很了介产生这些输出电流波形的电路。这些电路可适用于配合本发明的除冰装置。主要准则是增加峰电流的上升时间，以及延长峰电流的持续时间以获得更有效的除冰。达到峰电流的上升时间最少约为0.05ms，和峰电流持续时间对图14所示的方波来说最少约为0.25ms。
根据本发明的除冰装置，与根据美国专利4，690，353的先有的工艺结构相比，它对于使形成除冰单元的交叠层导电元件的相对调准很不敏感。对于本发明的所有实施例来说，这都是真实可行的。本发明的四层结构也提供更大的电排斥力，与先前的工艺所提及的弯曲平面带状结构相比，此时具有逆流电流在此流过的导电元件之间提供更大的起始分离，例如大约0.039英寸，如图10所示。
本发明的分离系统可在开始飞机生产时安装到飞机结构元件上图8a和8b，图9a和9b列举的模块单元可加到现场使用中的现有的飞机上去。正如图7所示1机翼72的前缘71表面相比于除冰器单元70的厚度凹进去一定的量，以便保留所要求的厚始机翼的外形。除冰器单元最好粘附到结构元件的表面，这样便于现场安装和更换。
本发明的某些优选实施例中，高介电系数的塑料薄膜对电气绝缘和安装並联的导电元件层都是有用的，例如用于发动机进气口或其他复合弯曲表面，与橡胶和类似材料相比，介电系数高和比较固的介电薄膜割成一组窄条，贴在与安装除冰器的机翼形状相应的弯曲面上。
正如图15所示，除冰气板150由一组电排斥电单元152、152、153、154、155、156组成，根据本发明亦可安装到机翼158表皮的另一面159。无需刚性的后支撑，以便获得机翼表皮外部冰块增长表面157的有效除冰。获得这样优异结果是可能的，因为当大电流脉冲通过包括一组较小的电排斥元件的设备时产生刚性加速。在中央分离表面上施加相等而相反的力趋向把导电层沿着它们的中央分离表面或空腔分离开。因而，无需刚性支撑元件或支承，以便产生一种力和引起外部冰块增长面加速。
图16示出除冰器单元160，它包括一组较小的电排斥元件162、163、164、165、166、167、168、169。除冰器单元160卡紧到机翼161的外表面。各个电排斥单元的导电体可沿翼展方向或翼弦方向伸展，或与翼展方向成一个倾斜角度。
除冰装置亦可装入到具有结构支撑的前缘结构内，向外部冰块增长面提供有效的除冰。具有根据本发明的除冰装置和包括有钛薄膜表皮的机翼已成功地在风洞作试验。电排斥元件不必复盖要被除冰的整个面积，元件的有效面积比元件本身更大。
根据本发明的除冰装置是采用相应装配有电除冰装置的机翼的造型模来制造的，最好采用阴模。
当采用阴模时，除冰装置从外层制造，在外层的冰块将向内增长至与机翼结合一起的底层。
与图8相似的实施例的制造是这样进行的。合适尺寸外层90装到阴模内，它先前已有一层脱纤维或处理成有助于模具固化部件时的释热。在此外表面金属或高模数值的塑料形成，这些外表皮的内部表面处理成保证粘附到另一置放在模具的可延伸的纤维层89。层89所用的纤维可以是任一种适用的或通用性质的材料，典型的如针织，编织或非编织的尼龙线，经粘附和复盖有弹性材料或塑料化合物以获得除冰装置的加固和粘接到接触的各层。其他纤维材料、如聚酯（Polyester）人造丝、芳族聚酰胺Aramid聚丙烯（acrglic）等均可使用。弹性材料和塑料化合物可以是任何合适的或普通性质的，例如天然或合成橡胶和弹性体，特殊的聚氨脂，以及弹性的防疲劳塑料，例如环氧树脂（epoxies），酚塑料（phenolics）等，热塑或热固性质的材料，因为这些项目对工艺熟识人员都会知道，因而其有用混合物完全适合于粘合到所制造的除冰器的接触层。另一种方法、一种纤维加固层（图8中未示出）可用于代替外层90和纤维层89。
电排斥元件在装入结构下的除冰器装置之前最好预先装配好。对于图8所示的两个导电层，平面编织多丝铜线的带子具有0.125英寸宽和0.020英寸厚，以中心间距0.225英寸牢固粘着在3u（密尔）厚的聚酰亚胺薄膜上。第二层3u（密尔）厚的聚酰亚胺薄膜置放在导线上部。这些薄膜预先由商业上使用的环氧树脂粘合剂处理，以增加薄膜本身之间的粘接。预装配件本身折叠回来，导电体的末端伸出超过电介质薄膜，由锡焊或铜焊连接在一起，如图2所示。电引线就接到导体剩余的两端。预装配件可由加热来预先固化，由加压或真空除去吸附的空气，把导体牢固接入所要求的组合件内。此处相信需要真空导管以防止在使用时由空气流过机翼引起的不必要的膨胀，此时为后者预备加一个导管出气口。
然后，完成的电力排除元件的预装配件放置在模具内，並与纤维加固层89接触。预装配件最好粘合在包围着它的纤维层上，但是这是不必要的但假如除冰装置使用时，利用例如尖劈焊的其他方法使导电体维持对准以上作法但是这是不必要的。
然后内部纤维层88置入制造中的除冰器装置内。一般来说，内部纤维层由用于外部纤维层89一样的材料来形成和处理。纤维层88无需延伸到层89所需的范围，但在制造具有复合曲线表面的除冰装置的场合，例如吊舱，纤维层88亦延伸至使它能够易于适合所需的模具复合曲线表面。
任何橡胶、合成橡胶、塑料或其他适于把整个除冰器部件粘结到它的预定机翼的内层87，加到除冰器装置的完整构造内，然后它在高压锅（autoclave）内处理，把它的元件粘合成一体。
另一种方法是，用单层纤维加固的粘接层（图8中未示出）可以代替纤维层88和内层87。
根据本发明制成的一种电控制电路系统，示意图如图11所示，8个Sprague电气公司的峰值电流1360A及直流工作电压为1500V的80uF的681p型金属化贮能电容器用作贮能组。1只Westinghouse公司的额定峰值7000A、直流峰值2000V的T700系列的相位控制SCR用作贮能组放电。脉冲整形网络采用螺旋绕的14uH和直流电压5000V空气芯电感器。由Williamson绕线公司制造，以产生图12所示阻尼RLC电路的输出电流波形。由Renco电子公司生产的饱和磁芯电感具有饱和电感100uH，当代替空气芯电感时获得差不多一样的输出电流幅度和波形。可以产生直流电压的普通设计和结构的高压电源从直流850V到1500V用於电容器组的充电，正常工作在直流电压1250V。当与根据本发明的具有四层导电体的除冰装置连用时，每层0.125英寸宽和0.020英寸厚，在同一层内导体之间的横向缝隙0.100英寸，没有供电时邻近层间的导体之间的垂直间距0.008英寸，发现峰值幅度大约从2300A至3100A的脉冲电流可有效地去掉在风洞中和两架飞机的飞行试验时形成的冰块。
为产生图10的曲线表示的比较数据之用，把诸如导体形式，宽度、厚度，横向和垂直间距，介电薄膜类形和厚度等结构参数保持不变，增长本发明实施例的二层导体的性能是可能的。例如当0.094英寸宽的导体並排地配置在3密尔的聚酰亚胺薄膜上，每组页式组合件的相邻导体之间的横向间隙为0.050英寸。观察到单位面积的力等于四层导体的实体所得到的力，此时峰电流增加大约百分之廿五。
虽然本发明是参考某些最佳实施例来说明的，並且包括最好的实例，但对熟识飞机除冰技术的人们来说，非常清楚其他变型是可行的，而且会明显超出。这些变形打算包括现有的规范和附在后文的权利要求。导电元件的四层重叠对且前所用的材料来说是最佳的。更多的导电元件重叠层会在给定电流下用于更大的电排斥分离力。然而，申请人相信，利用目前可用的材料，多於四层的若干层会产生性能下降的报答，这是由於相应有关的厚度和重量增加所致。对于图表的数字，导电元件表明与相邻的层重叠，当从平面图观察时具有完整的套准，因为在本发明的实施例中电磁场有更有效的耦合，与先前的工艺相对比，正如所希望这样的精确对于获得有效的运用是不必要的。任何给定层的每个导电元件无需与相邻的层相应的交叠或有对接层的导体。在使用带状导体的地方，它不需要由整块材料制成，而宁愿由若干电气连接在一起导电片、编织线等组成。弹性材料可代替优选的非弹性介电塑料薄膜，它用於安装或埋入以及电隔离平行导电元件的各层。弹性材料可代替最佳的高模数塑料或金属的外表皮。