本实用新型涉及飞机防冰除冰装置，具体涉及飞机前缘防冰除冰的电加热单元。
背景技术：
对于飞机电防/除冰系统中关键部件电加热功能单元，目前比较成熟的是在复合材料结构内部内嵌电加热膜，形成一种一体化的结构功能件。电加热功能单元进行电加热时，在每块加热区域内部均需要均匀加热。加热区域的电加热功率密度与供电电压、电加热膜的材料导电率，加热膜长度、加热膜厚度，加热膜铺设覆盖率等相关。
在复合材料内部内嵌电加热膜时，一般采用金属热喷涂的方式加工。而适合热喷涂加工电加热膜的金属材料种类较少，一般需要质软金属材料才可与基体材料紧密结合。这是因为质软金属材料热膨胀系数与复合材料基本相当，而硬质材料与复合材料热膨胀系数差别较大，喷涂后加热时容易剥离或起层。
但质软材料的电阻温升系数一般变化较大，这对于加热的精确控制带来不利影响，控制的误差容易引起复合材料烧蚀，而硬质金属壳避免此类问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种新型飞机电防/除冰功能单元内部电加热膜的设计。该设计提出了一种“质软金属+硬质金属+质软金属”的多层金属电加热膜结构形式，可实现电阻可控、与复合材料基体紧密结合，同时降低温度变化对电加热膜电阻率变化的影响。
为此本实用新型提出了一种基于多层金属的电加热膜加工技术，通过喷涂“质软金属+硬质金属+质软金属”形成这种多层结构形式的电加热膜。使用不同厚度多种金属组合的方式加工电加热膜，能够利用质软材料与非金属基体喷涂时结合较好，解决金属膜与非金属基体结构的结合问题，以及材料的热膨胀差异问题。同时借助于硬质金属材料电阻温升系数较小的特性，可降低单一质软材料电加热膜金属电阻率随温度变化较大的缺点。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种飞机防冰除冰的电加热单元，所述电加热单元包括：
第一绝缘材料层和第二绝缘材料层；以及
夹设在所述第一绝缘材料层与所述第二绝缘材料层之间的金属电加热膜，
所述金属电加热膜包括：
两层质软金属层和夹设在所述两层质软金属层之间的硬质金属层。
在一优选实施例中，所述第一绝缘材料层和/或所述第二绝缘材料层为PEEK、PEKK、特氟隆或玻璃纤维结构层的基体。
在一优选实施例中，所述第一绝缘材料层和/或所述第二绝缘材料层为复合材料。
在一优选实施例中，所述两层质软金属层中的至少一层为多层金属复合层。
在一优选实施例中，所述硬质金属层为一层金属，或多层金属复合层。
在一优选实施例中，所述金属电加热膜的厚度为100-450微米。
在一优选实施例中，第一绝缘材料层和第二绝缘材料层的热膨胀系数50-60×10-6/K，所述质软金属层的热膨胀系数为20-30×10-6/K，所述硬质金属层的热膨胀系数小于15×10-6/K。
在一优选实施例中，所述质软金属层的电阻率温升系数为5×10-3/K，所述硬质金属层的电阻温升系数为2×10-3/K，所述金属电加热膜的组合电阻温升系数为2-5×10-3/K。
在一优选实施例中，所述质软金属层的熔点低于所述硬质金属层的熔点。
在一优选实施例中，所述硬质金属层包括铜或铜锰合金。
采用这种多层金属组合的方式形成的电加热膜，能够利用质软材料与非金属基体热膨胀系数接近特性，起到过度作用，与基体材料贴合良好。同时又能够利用硬质金属的电阻温升系数较小的特性，可降低单一质软材料电加热膜金属电阻率随温度变化较大的缺点。可以根据需要采用不同的组合方式和厚度，从而获得不同的电加热膜电阻，相当于开发出多种新的材料，具有不同的电阻特性。
附图说明
图1是根据本实用新型的飞机防除冰的电加热单元的截面示意图。
附图标记列表：
1a 第一绝缘材料层
1b 第二绝缘材料层
2 金属电加热膜
2a 质软金属层
2b 硬质金属层
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。
如图1所示，根据本实用新型的电加热本实用新型用于飞机防并/除冰的电加热单元包括：第一绝缘材料层1a和第二绝缘材料层1b，以及夹设在第一绝缘材料层1a与第二绝缘材料层1b之间的金属电加热膜2。该金属电加热膜2包括两层质软金属层2a以及夹设在两层质软金属层2a之间的硬质金属层2b。
第一绝缘材料层1a和第二绝缘材料层1b通常PEEK、PEKK、特氟隆或玻璃纤维结构层等的基体，且通常为复合材料，用于与飞机前缘的基体结合。
通常金属电加热膜2的厚度范围为100-450微米。而一般单次喷涂的厚度小于10微米。因此，金属电加热膜2通常通过多次喷涂操作形成。由此，可以在不同次的喷涂过程中更换喷涂材料。
首先在如复合材料的非金属基体表面喷涂一定厚度h1的质软金属材料，然后喷涂一定厚度h2的硬质金属材料，最后再喷涂一定厚度h3的质软金属材料，形成一层“质软+硬质+质软”的多层金属薄膜，这种多层金属复合结构能够改善单一金属的热膨胀系数与基体材料的差异，以及单一金属材料电阻率受温度变化影响较大的缺点，提供了一种折中的电加热薄膜。同时可根据需要，调整不同的质软金属和硬质金属厚度，满足不同电加热膜导电率设计需求。
为了防止质软和硬质不同材料之间的电势腐蚀，在喷涂之前可对粉状金属材料进行表面氧化处理，降低其的表面的活跃性。
采用这种多层金属结构设计，具有以下优点：
a)由于硬质金属材料与非金属材料热膨胀系数差异较大，若直接将硬质金属材料喷涂在非金属材料表面，温度变化后，两层材料变形量差异较大，很容易产生剥离分层，质软金属材料在介于两者之间，可起到过度作用。通常非金属基体材料热膨胀系数(50-60)×10-6/K，质软金属材料(20-30)×10-6/K，硬质金属材料小于15×10-6/K。本实用新型的结构有效避免了温度变化时发生的上述剥离分层现象。
b)质软金属材料电阻率一般随温度变化较大，这种变化在电防冰加热过程中，不利于系统的加热过程的控制。通过在内部加一层硬质材料，通常硬质材料的电阻率随温度变化较小，由此可降低电加热膜电阻率随温度的变化率。例如单一质软电阻率温升系数为5×10-3/K，单一硬质材料电阻温升系数为2×10-3/K，那么组合电加热膜的电阻温升系数则在(2～5)×10-3/K。
c)质软金属材料的熔点较低，热喷涂时温度也较低，避免了直接硬质金属材料高温热喷涂对基体造成损伤。
d)采用这种多层金属组合的形式形成的电加热膜，相当于形成了一种“新材料”，增加了喷涂金属材料的选用范围和清单，可解决工程实践的需求。
以上已详细描述了本实用新型的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。