[發明專利]一種定向導熱電加熱裝置和制備方法

在審

• 申請號: 202110038866.1
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112757717A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 王巖;段沐楓;高麗敏;徐吉峰
• 申請（專利權）人: 中國商用飛機有限責任公司北京民用飛機技術研究中心;中國商用飛機有限責任公司
• 主分類號: B32B15/00
• 分類號: B32B15/00;B32B9/00;B32B9/04;B32B17/02;B32B17/12;B32B7/12;B32B3/08;B32B37/12;B32B37/10;B32B38/00;B64D15/12;H05B3/02;H05B3/14;H05B3/20
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發明涉及一種定向電加熱導熱裝置和制備方法,用于對飛機的機翼或縫翼進行除冰,所述裝置自外向內依次包括保護層、導熱層、第一絕緣層、加熱層、第二絕緣層、隔熱層、第三絕緣層和基體層；所述定向電加熱導熱裝置還包括用于連接外部電源的導線；所述導線與加熱層接觸，并由所述加熱層引出穿過所述第二絕緣層和所述隔熱層后，伸出所述裝置之外并預留一定的長度。采用本發明裝置可實現低能耗電加熱除冰，且對基體具有高溫保護作用，最終可提高飛機的能效。

技術領域

本發明涉及一種定向導熱電加熱裝置和制備方法，屬于航空航天防除冰領域。

背景技術

現有技術中,飛機的機翼前緣及縫翼表面在正常飛行過程中會因低溫碰撞過冷液滴而發生結冰現象。在飛機結冰后，不僅飛行重量增加，而且氣動外形會遭到破壞，使飛機的升力減小，操控性和穩定性下降，從而給飛機的飛行帶來無法挽回的后果。針對結冰問題，B787等先進機型采用了金屬電加熱的方式對飛機的機翼前緣等部位進行防除冰。B787采用了GKN的金屬熱噴涂技術將金屬涂層作為加熱元件，但是該項技術造價過于高昂，且噴涂過程對環境具有一定的污染，金屬涂層自身重量較大，此外，對于復合材料制成的飛機的機翼及縫翼等基體結構，電加熱時的高溫極易引起這些基體材料的老化和結構上的破壞。

鑒于金屬電加熱技術的以上不足，中國發明專利(CN110510102A)公開了一種可貼式自阻加熱/超疏水一體化梯度薄膜材料，該薄膜材料由粘接樹脂、絕緣隔熱樹脂、導熱導電填料和導熱絕緣填料制成，該發明專利通過添加填料實現對飛機表面的電加熱效果，通過各組成層的一體化成型方法降低了各層出現界面問題的概率。但是這種薄膜材料，在基體中添加的填料極難做到均勻分布，從而可能引起溫度分布的不均，甚至出現局部溫度過高，而且對電路電極的分布和設置也要求較高。此外，該發明中的絕熱材料采用的隔熱樹脂為低表面能材料，這種材料成型較難且隔熱效果一般。

中國發明專利(CN110481795A)公開了一種石墨烯復合材料直升機旋翼防除冰裝置及制作方法，針對直升機旋翼其設計了一種防除冰裝置，包括蒙皮、絕緣傳熱層、加熱層和絕緣隔熱層。但是該防除冰裝置作為外緣體與基體結構通過結構膠粘接在一起，加熱層選擇電阻絲，而這種加熱方式容易造成加熱溫度的分布不均勻，且電阻絲彎折點易于損壞，同時絕緣隔熱層采用碳纖維和環氧材料，容易發生熱老化破壞且隔熱效果一般。

因此，開發一種加熱效果均勻、傳熱/隔熱效率高、電極連接和排布易于實現的定向導熱電加熱結構是十分必要的。

發明內容

本發明的目的是提供一種定向導熱電加熱裝置和制備方法，其為一種多層功能裝置，該定向導熱電加熱裝置具有定向向機翼外部傳導電加熱熱量的功能，相比現有技術中的電加熱裝置其成本低、能效高，且對于機翼內部無法承受高溫的部件或器件具有保護作用。

本發明提供一種定向電加熱導熱裝置,用于對飛機的機翼或縫翼進行除冰,該定向電加熱導熱裝置為層狀結構,且自外向內依次包括保護層、導熱層、第一絕緣層、加熱層、第二絕緣層、隔熱層、第三絕緣層和基體層；

所述定向電加熱導熱裝置還包括用于連接外部電源的導線；

所述導線接觸所述加熱層，并由所述加熱層引出穿過所述第二絕緣層和所述隔熱層后，伸出所述裝置之外并預留一定的長度。

進一步地，所述加熱層采用碳納米管薄膜類材料，用于將電能轉化為熱能。

進一步地，所述第一絕緣層、第二絕緣層和第三絕緣層均為玻璃纖維層。

進一步地，所述隔熱層采用二氧化硅納米微孔汽凝膠，且所述隔熱層的厚度為1mm-6mm。

進一步地，所述保護層包括膠粘劑與導熱功能層，所述導熱功能層采用金屬薄層，且所述金屬薄層的厚度不大于2mm。

進一步地，所述導熱層采用碳納米管陣列類或石墨烯摻雜的樹脂基體材料，且所述導熱層為單向導熱。