[發明專利]用于防冰除冰的電加熱單元

在審

• 申請號: 202010123688.8
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111301691A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 白斌;曾飛雄;李志茂;毛漢冬;陳鵠;武東文
• 申請（專利權）人: 中國商用飛機有限責任公司;中國商用飛機有限責任公司上海飛機設計研究院
• 主分類號: B64D15/12
• 分類號: B64D15/12
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 劉佳

本發明描述了一種用于防冰除冰的電加熱單元，其包括：基體，所述基體由絕緣材料構成；電加熱膜，所述電加熱膜位于所述基體的一表面上，所述電加熱膜由合金材料構成并且包括至少兩個加熱條，在所述加熱條的相鄰端處具有拐角過渡區域；過渡膜，所述過渡膜由所述金屬材料構成，所述過渡膜的形狀與所述加熱條的所述拐角過渡區域的形狀相一致，并且所述過渡膜疊置在所述電加熱膜的所述拐角過渡區域上。根據本發明，由于在電加熱膜拐角位置處采用良好導體進行過渡的結構設計，由此在完成預定電流傳輸功能的同時，還有效地解決了電加熱膜拐角位置因電流在電加熱膜內部“抄近道”而導致局部加熱不均、尤其是過熱的問題。

技術領域

本發明涉及飛機制造領域，具體地涉及一種用于防冰除冰的電加熱單元，其中該電加熱單元中的電加熱膜具有拐角過渡設計。

背景技術

眾所周知，飛機的結冰問題會嚴重危害飛機的安全性。當機翼、尾翼前緣結冰時，會使翼型改變，降低升力，增加阻力，破壞飛機操穩特性。因此，飛機結冰是影響飛行安全的一大隱患。飛機的防冰與除冰是保障飛機安全的重要功能，其中防冰是用于防止飛機表面結冰，而除冰則是用于去除飛機表面已經凝結的冰。

在飛機制造領域中，飛機防冰除冰裝置是指防止飛機表面某些突出部位結冰或在結冰時能有效地除去冰層的設備。在機翼和尾翼前緣、或者在螺旋槳前緣、進氣道前緣以及駕駛艙風檔玻璃上結冰，嚴重時會使飛行發生危險，例如機翼和尾翼前緣結冰可能改變翼剖面形狀，使升力降低，阻力加大，甚至使飛行操縱因難和飛行不穩定，其它部位結冰也都會帶來各種各樣的困難。為此，在易于結冰的部位必須要安裝防冰設備。

當前的飛機防冰設備主要有三類：一是利用熱空氣設備來防冰；二是用冰點很低的防冰液，噴在易于結冰的部位來防冰，或把冰溶掉。防冰液多為酒精和甘油的混合物；三是用電能來防冰，即在易于結冰部位，如螺旋槳前緣、風擋玻璃上粘貼電阻絲，電流通過電阻絲時發出熱量來把冰溶化掉。現代大中型客機傳統地采用熱空氣對機翼、尾翼前緣進行防冰。熱空氣來源于渦輪噴氣發動機的壓氣機。只有部位較小的如空速管、風擋玻璃等才用電加熱防冰。

然而，由于熱氣防冰管路熱慣性較大，周期性除冰加熱控制困難，采用電加熱方式則能夠對加熱功率進行周期性精確控制，從而使得防冰除冰系統也可使用除冰模式，由此進一步顯著地降低能耗。因此，伴隨著多電/全電飛機越來越大規模地發展，因此也促進了電防冰除冰系統在飛機上的應用。

為防止飛機機翼前緣、發動機唇口、風車葉片、直升機旋翼前緣等結構為防止結冰，可采用電加熱的方式進行防護加熱。對于飛機電防除冰系統中關鍵部件電加熱功能單元，目前比較成熟的是在復合材料結構內部內嵌電加熱膜，形成一種一體化的結構功能件。電加熱功能單元進行電加熱時，在每塊加熱區域內部均需要均勻加熱。加熱區域的電加熱功率密度與供電電壓、電加熱膜的材料導電率，加熱膜長度、加熱膜厚度，加熱膜鋪設覆蓋率等相關。近年來采用噴涂的形式加工的電加熱膜與結構貼合緊密，且噴涂的加工方式對前緣防護區域的曲面外形適應性較好。

為了確保熱量密度及功率密度，電加熱膜通常采用分區加熱的方式，也就是在同一區域內同時布置多個加熱條。如圖1所示，圖中示出了目前典型的一種現有的用于防冰除冰的電加熱單元，該電加熱單元包括基體A和電加熱膜B。如圖所示，電加熱膜B的拐角區域呈直角形式。在電加熱膜通電后，在電加熱膜B的拐角區域處，由于電流“抄近道”的趨勢，因而導致了電加熱膜B在拐角區域出現局部熱斑，從而導致了局部加熱不均的問題。

由此，為了解決上述具備加熱不均的問題，如圖2所示，現有技術中開發出了一種改進的電加熱膜拐角區域設計形式，如圖所示，在電加熱膜B的拐角區域處增加了倒圓角。然而，仍然上述問題并未得到明顯地改善，電加熱膜B的拐角區域的這種倒圓角設計仍然存在具備加熱不均的問題。

另外，現有文獻US20100308173A1(公布日期為2010年12月9日)、EP2218302B1(公布日期為2012年4月25日)和EP2528817B1(公布日期為2011年1月31日)所公開的電加熱功能單元的結構形式只是在多層材料內部布置電加元件。