[發(fā)明專利]用于空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)的集成式防雷和電氣除冰

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811568376.7
• 申請(qǐng)日: 2018-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN109969407A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·J·金林;E·A·布魯頓;E·布魯威爾斯;K·W·揚(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 波音公司
• 主分類號(hào): B64D15/12
• 分類號(hào): B64D15/12;B64D45/02
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 付林;王小東

本公開涉及用于空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)的集成式防雷和電氣除冰。一種示例方法包括：在基底的表面的至少一部分上形成導(dǎo)電層，其中所述基底包括空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，并且其中所述導(dǎo)電層被構(gòu)造成提供導(dǎo)電路徑以將由雷擊產(chǎn)生的電流傳導(dǎo)到電接地位置；在所述導(dǎo)電層上沉積絕緣層；去除所述絕緣層的一個(gè)或多個(gè)部分，以在所述絕緣層中形成相應(yīng)間隙并且暴露所述導(dǎo)電層的一個(gè)或多個(gè)對(duì)應(yīng)部分；以及在所述絕緣層上形成電阻加熱器層，使得所述電阻加熱器層填充所述絕緣層中的所述相應(yīng)間隙并且接觸所述導(dǎo)電層的所述一個(gè)或多個(gè)對(duì)應(yīng)部分，使得當(dāng)向所述導(dǎo)電層提供電力時(shí)，所述電力被傳遞到所述電阻加熱器層，由此從所述電阻加熱器層中產(chǎn)生熱量。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體涉及一種提供防冰或除冰的飛行器或旋翼機(jī)系統(tǒng)。在其他示例中，提供了用于集成除冰與防雷系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

寒冷的天氣條件促使交通工具表面積冰。為了去除冰，通常將大量化學(xué)物質(zhì)噴灑到冰上以促進(jìn)融化。附加地或另選地，交通工具表面的電氣加熱以融化冰涉及大的能量消耗以促進(jìn)充分的除冰。大量的化學(xué)物質(zhì)和/或能量消耗都是交通工具使用者的成本負(fù)擔(dān)。

對(duì)于旋翼機(jī)交通工具(諸如直升機(jī))的機(jī)翼和翼型(諸如轉(zhuǎn)子葉片)而言，除冰尤其具有挑戰(zhàn)性。可經(jīng)由電熱冰保護(hù)系統(tǒng)對(duì)飛行器和旋翼機(jī)實(shí)施除冰。

電熱冰保護(hù)系統(tǒng)包括安裝在葉片的復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)的加熱器。對(duì)于除冰過程，加熱器的目標(biāo)是快速將冰/轉(zhuǎn)子界面的溫度提升到32°F以上。通常要求溫度高于50℉。加熱過程僅融化冰的界面，允許旋轉(zhuǎn)葉片的離心力從表面去除冰。

加熱器作為單獨(dú)的系統(tǒng)安裝在旋翼機(jī)的葉片內(nèi)。電熱冰保護(hù)系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)，以將電能施加到轉(zhuǎn)子葉片的一個(gè)或多個(gè)部件。取決于轉(zhuǎn)子葉片結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生約25瓦/平方英寸(WSI)的功率密度，以最短通電時(shí)間實(shí)現(xiàn)所需的表面溫度。這種功率密度對(duì)旋翼機(jī)電氣系統(tǒng)提出了很高的要求。

此外，加熱器安裝在葉片的復(fù)合結(jié)構(gòu)的深處。結(jié)果，使用大量能量以產(chǎn)生到達(dá)葉片表面的足夠量的熱量并融化冰。此外，加熱器的構(gòu)造設(shè)置在葉片內(nèi)的深處使得加熱器難以到達(dá)并且在其上執(zhí)行修理或維護(hù)操作。

另外，在制造葉片期間，加熱器安裝在翼梁內(nèi)。葉片翼梁制造過程使除冰加熱器和部件暴露于升高的固化溫度。因此，為了保護(hù)除冰加熱器和部件，固化溫度可限制到低溫(例如250°F)，或者除冰加熱器和部件由能承受高固化溫度的材料制成，從而使制造過程變得復(fù)雜，或者增加旋翼機(jī)的成本。

關(guān)于這些和其他考慮因素，提出了本文所公開的內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容

本公開描述的示例涉及用于飛行器和旋翼機(jī)結(jié)構(gòu)的集成式防雷和電氣除冰。

在一個(gè)方面中，本公開描述了一種方法。該方法包括：(i)在基底的表面的至少一部分上形成導(dǎo)電層，其中所述基底包括空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，并且其中所述導(dǎo)電層被構(gòu)造成提供導(dǎo)電路徑以將由雷擊產(chǎn)生的電流傳導(dǎo)到電接地位置；(ii)在所述導(dǎo)電層上沉積絕緣層；(iii)去除所述絕緣層的一個(gè)或多個(gè)部分，以在所述絕緣層中形成相應(yīng)間隙并且暴露所述導(dǎo)電層的一個(gè)或多個(gè)對(duì)應(yīng)部分；以及(iv)在所述絕緣層上形成電阻加熱器層，使得所述電阻加熱器層填充所述絕緣層中的所述相應(yīng)間隙并且接觸所述導(dǎo)電層的所述一個(gè)或多個(gè)對(duì)應(yīng)部分，使得當(dāng)向所述導(dǎo)電層提供電力時(shí)，所述電力被傳遞到所述電阻加熱器層，由此從所述電阻加熱器層中產(chǎn)生熱量為所述空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)除冰。

在另一方面中，本公開描述了一種裝置。該裝置包括：(i)基底，所述基底包括復(fù)合材料；(ii)導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層形成在所述基底的表面的至少一部分上；(iii)絕緣層，所述絕緣層沉積在所述導(dǎo)電層上，其中所述絕緣層包括暴露所述導(dǎo)電層的部分的至少一個(gè)間隙；以及(iv)電阻加熱器層，所述電阻加熱器層形成在所述絕緣層上，使得所述電阻加熱器層填充所述絕緣層中的所述至少一個(gè)間隙并且接觸所述導(dǎo)電層的所述部分，使得當(dāng)向所述導(dǎo)電層提供電力時(shí)，所述電力被傳遞到所述電阻加熱器層，由此從所述電阻加熱器層中產(chǎn)生熱量。