(类型8)加热器垫制造技术

一种用于在机翼前缘等上使用的航空航天表面加热设备和方法。该设备包括位于热塑性材料的相对层之间的至少一个电力加热元件。所述热塑性材料包括与所述热塑性塑料混合的无机填料材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】(类型8)加热器垫
本专利技术涉及航空航天加热系统，且特别涉及一种用于易于积冰或结冰且需要加热的空气动力学部件的加热系统。
技术介绍
因为部件的寒冷外表面在飞行、着陆、滑行或起飞期间会与水接触，所以航空航天表面(诸如机翼前缘或发动机吊舱等)在飞行期间易于积冰。结冰可以改变部件的空气动力学轮廓或形状，由此改变部件的功能。这可能具有灾难性的后果。在发动机吊舱中，冰可能再次被吸入发动机，这潜在地具有非常严重和危险的后果。为了解决这些问题，已经在不同的飞机中采用了许多加热系统。一种系统涉及使用来自发动机的热废气，该热废气可以被引导至期望的表面(例如，沿着机翼的前缘)。这具有使用来自废气的多余热量的优势。在替代性布置结构中，电加热器被施加到易于结冰的飞机表面，并且电流流过加热器。这种系统的优势是它允许在飞机周围部署复杂的分布式加热系统。实际上，这种系统已成为行业中对于积冰的优选解决方案。然而，电加热系统的缺点是其复杂性和必须从发动机中的发电机馈送的电力消耗。以特定的方式分配电轨迹可使电力消耗最小化，同时优化性能。然而，本文描述的专利技术的专利技术人已经创造出一种替代性的加热器结构，其具有本文描述的一系列先前无法获得的优势。
技术实现思路
在所附权利要求书中提出了本专利技术的各方面。从本文描述的专利技术的第一方面来看，提供了一种航空航天表面加热设备，该设备包括位于相对层之间的至少一个能电气操作的加热元件，其中，所述相对层由包含超过20％体积的无机填料材料的热塑性塑料形成。传统的加热系统提供的是被高导热性的层围绕的电加热器，以允许将热量传导到所需的表面，以用于散热，从而致使冰融化。因此，使用聚醚醚酮(PEEK)材料是完全反直觉的，因为PEEK的主要特性是其低导热性，使其不适于防结冰应用。然而，专利技术人已经确定，改性的热塑性塑料可以适于这种应用。具体地是，专利技术人已经确定，包含超过20％的无机填料材料的改性的热塑性塑料可以使材料的导热率增加一倍，从而使得该改性的材料适于飞机防结冰应用。专利技术人已经确定，包含介于20％至40％体积之间(或者在较窄的实施方案中，介于20％至30％体积之间)的无机填料材料的改性的热塑性塑料特别适用于防结冰应用。无机填料的这种百分比范围在防结冰或除冰应用所需的期望热特性与材料对于应用具有足够的结构强度和稳固耐用性所需的所需机械特性之间提供了平衡。所述百分比范围表示可以方便地允许使用改性的热塑性塑料的平衡。可以根据本文描述的专利技术来使不同的热塑性材料改性。然而，专利技术人已经确定，聚醚醚酮(PEEK)、聚芳基醚酮(PAEK)或聚醚酮酮(PEKK)对于防结冰/除冰应用特别有用。各种无机填料可用于使热塑性材料改性。然而，专利技术人已经确定，硅酸镁材料是特别合适的。更具体地是，改性成包含硅酸镁的PEEK在除冰/防结冰应用中是特别有利的。在一些实施例中，无机填料可以是具有高导热率的非导电的无机材料，诸如氮化硼。有利地是，无机填料可以均匀地分布在整个热塑性材料中，使得改性的热塑性塑料的热特性和机械特性在整个材料上和遍布整个材料是均匀的。用于该布置结构的电加热可以以多种方式实现，例如使用铜、铜合金或其它电轨迹或电路。有利地是，所述至少一个电力加热元件可以为火焰喷涂到可包括玻璃纤维的热塑性基底上的铜或铜合金导体构成的一个或多个轨迹的形式。这提供了许多优势。例如，火焰喷涂含铜导体允许在复杂且不均匀的几何形状上施加均匀的导电材料层。它还允许均匀地施加非常薄的铜合金或其它导体层。将导电材料施加到包括玻璃纤维的热塑性基底进一步允许使用复杂的几何形状。这是特别有利的，因为飞机结构的复杂部件可以受益于本文描述的除冰/防结冰系统。在一些实施例中，所述一个或多个轨迹可以被施加到PEEK的基底。在一些实施例中，可以使用印刷电路板制造技术来施加所述一个或多个轨迹，或者可以使用印刷电路板制造技术生成具有所述一个或多个轨迹的几何形状。本文描述的防结冰/除冰布置结构可以有利地形成为多层布置结构。例如，该设备可以包括布置用于连接至飞机结构的第一层和布置用于连接至防腐蚀罩的第二层。防腐蚀罩保护该布置结构的外表面在飞行期间不受损坏。加热元件可以有利地封装在位于相对层之间的中间层中。更具体地是，中间层可以为处在加热元件的任一侧上的第一和第二热塑性层的形式，其中，热塑性层包括无机填料材料。因此，加热元件被包含在所述层之间，每个层均包括改性的热塑性塑料。包含在中间层中的无机填料材料的百分比可以小于相对层中的无机填料材料的百分比。可以以这种方式选择相应层的热特性，以优化所述复合或层压结构。例如，包含在中间层中的无机填料材料的百分比可以为大约20％-30％，并且相对层中的无机填料材料的百分比可以为大约30％。由此，可以为防结冰/除冰结构提供不同的热特性和机械特性。在一些实施例中，中间层可包括玻璃纤维，以用于增强目的。从另一方面来看，提供了一种制造用于航空航天部件的加热器的方法，该方法包括以下步骤：A在玻璃纤维增强的热塑性薄膜基底上形成电加热元件；B在加热元件的相对侧上施加两个相对的热塑性层；C对所述层施加热量和压力，以将所述层结合在一起；其中，热塑性材料包含无机填料材料。热塑性材料可有利地包含超过20％的本文描述的无机填料材料。例如，也如本文描述的那样，热塑性材料可以是聚醚醚酮(PEEK)、聚芳基醚酮(PAEK)或聚醚酮酮(PEKK)，并且无机填料材料可以是硅酸镁。这些层可以在分批工艺中形成为离散的部件，然后可以将其组装起来。然而，有利地是，热塑性层可以作为连续工艺形成。例如，可以提供连续辊布置结构，以将热塑性材料形成并卷成卷，以用于以后使用。制造塑料的本领域技术人员将理解将热塑性材料形成卷。在本专利技术中，如本文描述地是，使热塑性材料改性以用于除冰/防结冰应用，并且成形工艺可以包括引入电加热器层。从而，可以提供成卷的热塑性层，以结合形成在柔性玻璃纤维层上的电加热器。在这样的布置结构中，可以由连续工艺将一段长度的加热器切割成预定长度。如本文描述的那样，电加热元件可以通过火焰喷涂工艺形成在包括玻璃纤维的热塑性基底上。这允许在柔性表面上形成薄的导电层，其便于允许连续制造工艺。从另一方面来看，提供了一种加热器设备，其包括封装在热塑性塑料层中的能够电气操作的加热元件，其中，热塑性塑料包括超过20％的无机填料材料。从本文描述的专利技术的又一方面来看，提供了一种多层空气动力学表面加热设备，其包括热塑性材料的内层和两个相对的热塑性材料的外层，内层包括能够电气操作的加热元件，其中，热塑性材料的内层包含与两个相对的外层相比相等或更低百分比的无机填料材料。如本文描述的那样，内层可包括大约20％-30％的无机填料，并且外层可包括介于20％至30％之间的相同的无机填料材料。本文描述的专利技术的各方面扩展到包括根据任一前述权利要求的加热设备的飞机空气动力学表面。例如，飞机空气动力学表面可以形成机翼、吊舱、旋翼、稳定器或尾本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空航天表面加热设备，所述设备包括位于相对层之间的至少一个能电气操作的加热元件，其中，所述相对层由包含超过20％体积的无机填料材料的热塑性塑料形成。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180405 GB 1805654.91.一种航空航天表面加热设备，所述设备包括位于相对层之间的至少一个能电气操作的加热元件，其中，所述相对层由包含超过20％体积的无机填料材料的热塑性塑料形成。


2.根据权利要求1所述的加热设备，其中，所述热塑性塑料包含介于20％至30％体积之间的无机填料材料。


3.根据权利要求1或2所述的加热设备，其中，所述热塑性塑料是聚醚醚酮(PEEK)。


4.根据权利要求1或2所述的加热设备，其中，所述热塑性塑料是聚芳基醚酮(PAEK)。


5.根据权利要求1或2所述的加热设备，其中，所述热塑性塑料是聚醚酮酮(PEKK)。


6.根据任一前述权利要求所述的加热设备，其中，所述无机填料材料是硅酸镁。


7.根据任一前述权利要求所述的加热设备，其中，所述无机填料材料是氮化硼。


8.根据任一前述权利要求所述的加热设备，其中，所述无机填料材料均匀地分布在整个所述热塑性材料中。


9.根据任一前述权利要求所述的加热设备，其中，所述至少一个电力加热元件为火焰喷涂到热塑性基底上的含铜导体构成的一个或多个轨迹的形式。


10.根据权利要求9所述的加热设备，其中，所述热塑性基底包括玻璃纤维。


11.根据任一前述权利要求所述的加热设备，其中，所述设备包括布置用于连接至飞机结构的第一层和布置用于连接至防腐蚀罩的第二层。


12.根据任一前述权利要求所述的加热设备，其中，所述加热元件被封装在位于所述相对层之间的中间层中，并且其中，所述中间层为位于所述加热元件的任一侧上的第一热塑性层和第二热塑性层的形式，所述热塑性层包括无机填料材料。


13.根据权利要求12所述的加热设备，其中，包含在所述中间层中的无机填料材料的百分比小于所述相对层中的无机填料材料的百分比。


14.根据权利要求13所述的加热设备，其中，包含在所述中间层中的无机填料材料的百分比为大约20％-30％，并且所述相对层中的无机填料材料的百分比为大约30％。


15.一种制造用于航空航天部件的加热器的方法，所述方法包括以下步骤：
A在玻璃纤维增强的热塑性薄膜基底层上形成电加热元件；
B在中间层的相对侧上施加两个相对的热塑性层；
C对所述层施加热量和压力，以将所述层结合在一起；
其中，所述热塑性...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·古德费洛琼斯，
申请(专利权)人：GKN航空服务有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB