飞机电防冰除冰电加热结构的制作方法

本实用新型总体涉及一种飞机防冰除冰单元，具体涉及一种飞机电防冰除冰电加热结构。

背景技术：

电加热防冰除冰系统是在飞机结构前缘布置电加热膜，将电能转化为热能加热缝翼前缘，实现对防护区前缘结构防冰和/或除冰功能。对于电加热膜的加工一般采用电镀或喷涂的方式完成。

近年来，伴随着纤维加工制造技术的提升，目前金属纤维的加工直径可达到0.5微米，长度达30毫米，纤维长径比可较好的控制在一定范围之内，且金属纤维具有较好的导电性。碳纤维尺寸也可加工至相同量级，且其同样具有较好的导电性。

技术实现要素：

考虑到电防/除冰加热功能单元是在多层结构内部埋入导电膜，本实用新型提出了一种柔性电防/除冰加热膜加工技术，该技术使用导电纤维材料(如金属纤维或碳纤维)，通过多层铺设压合的方式，形成一种柔性电加热膜。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种飞机电防/除冰加热膜结构，包括：

第一绝缘材料层和第二绝缘材料层，

其还包括：

夹设在所述第一绝缘材料层和第二绝缘材料层之间的导电纤维层，以及

设置在所述导电纤维层两端且同样夹设在所述第一绝缘材料层和第二绝缘材料层之间的汇流条。

在一优选实施例中，所述第一绝缘材料层和/或第二绝缘材料层选自PEEK、PEKK、特氟隆、玻璃纤维结构层或其任意组合。

在一优选实施例中，所述第一绝缘材料层和第二绝缘材料层是相同材料或不同材料。

在一优选实施例中，所述导电纤维层为碳纤维层或金属纤维层。

在一优选实施例中，所述汇流条的厚度等于或小于所述导电纤维层的厚度。

在一优选实施例中，所述导电纤维层与所述第一绝缘材料层和所述第二绝缘材料层之间通过熔化粘合或胶结而彼此结合。

在一优选实施例中，所述导电纤维层与所述第一绝缘材料层和所述第二绝缘材料层之间通过预浸料粘合而彼此结合。

在一优选实施例中，所述导电纤维层的厚度为100-450微米。

本实用新型提出的飞机电防/除冰加热膜结构使得加热膜结构能够用物理铺设碾压的加工成型方法制成，且这种成型方式最大的优点是增加了电加热膜的选材范围，除了传统的金属材料外，其可将碳纤维材料等其它导电材料作为电加热膜的材料。同时这种微观纤维状的结构，可根据宏观结构外形需求进行适应性设计和加工。

附图说明

图1示出了根据本实用新型实施例的局部切除以示出其它部分的电防/除冰加热膜结构的俯视剖视图。

图2示出了根据本实用新型实施例的电防/除冰加热膜结构的横截面剖视图。

图3示出了根据本实用新型实施例的微观截面剖视图。

附图标记列表：

1 第一绝缘层

2 第二绝缘层

3 导电纤维层

4 汇流条

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。

本实用新型提出一种电防/除冰功能单元的新型结构。如图1所示，柔性电加热膜结构包括第一绝缘材料层1和第二绝缘材料层2。其中第一绝缘材料层1被部分切除以示出下方的导电纤维层3、汇流条4以及第二绝缘材料层2。导电纤维层3夹设在第一绝缘材料层1与第二绝缘材料层2之间，并与第一绝缘材料层1与第二绝缘材料层2共同形成柔性电加热膜结构。其中如图1所示，在导电纤维层3的两端(图中仅示出一端)分别设有汇流条4，该汇流条4通过导体与电源连接，从而向导电纤维层3供电，当电流通过导电纤维层3时，具有一定电阻值的导电纤维层3产生用于防冰和/或除冰的热量。

如图1和2清楚示出的，整个导电纤维层3和汇流条4都完全被夹在第一绝缘材料层1与第二绝缘材料层2之间，第一绝缘材料层1与第二绝缘材料层 2在垂直于厚度方向的横向和侧向均延伸超过导电纤维层3和汇流条4，因此形成包裹式的胶囊结构形式。

尽管图2中所示的汇流条4的厚度小于导电纤维层3的厚度，但汇流条4 的厚度也可等于甚至大于导电纤维层的厚度，而不超出本实用新型的范围。

设置在导电纤维层3两侧的第一绝缘材料层1和第二绝缘材料层2的材料选自PEEK、PEKK、特氟隆或玻璃纤维结构层等或其任意组合，用于固定导电纤维层并起到绝缘的作用。其中，根据实际需要，第一绝缘材料层1和第二绝缘材料层2可以是相同材料，也可以是不同材料。

导电纤维层3由导电纤维制成。合适的导电纤维为金属纤维或碳纤维等导电纤维材料。这些导电纤维通过多层压合后宏观上形成一层导电纤维层。压合方式可采用物理碾压，或在制袋后通过热压罐抽真空去除纤维之间的空气。

为确保加热膜各区域宏观电阻值的均匀性，所使用的纤维材料直径、长径比和铺设厚度需控制在一定范围内。导电纤维层可以通过纤维长径比、铺层厚度、致密度等调节电加热膜宏观阻值分布的均匀性，因此纤维长径比必需进行控制，以确保电加热宏观电阻均匀性。且导电纤维必需均匀铺设，确保粘结后各区域的电阻基本相当。加热膜电阻值大小可通过纤维选材、纤维层的铺设厚度及所纤维材料尺寸(如直径、长径比)进行调节。也可在纤维铺设过程中，向纤维层中增加适量绝缘纤维或颗粒，进行电阻调节。

此技术形成的电加热膜，微观上是一层紧密压合的导电纤维丝形状结构，见图3。但由于纤维尺寸很小，紧密压合后，宏观上形成一层导电层，在通电后加热，见图1和图2，可将其应用在电防/除冰功能单元加工制造。

由于绝缘材料为柔性绝缘薄膜，因此采用这种导电纤维加工成的电加热膜，是一种柔性薄膜，能够满足电防/除冰加热功能单元内部加热膜导电特性，电阻值可控。

如果第一绝缘材料层1或第二绝缘材料层2选择PEEK、PEKK、或特氟隆材料，则可通过加热使其处于熔化状态或胶结，然后与导电纤维层3粘合在一起。

如果第一绝缘材料层1或第二绝缘材料层2选择玻璃纤维结构层，则可使用预浸渍料对其进行预浸渍，然后使用预浸渍料与导电纤维层3粘合在一起。

在飞机前缘除冰的应用中，导电纤维层3的厚度通常为100-450微米。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型提出的飞机防/除冰加热膜结构使得飞机防/除冰单元能通过新型的加工成型方法来形成。这种成型方式最大的优点是增加了电加热膜的选材范围，除了传统的金属材料外，其可将碳纤维材料等其它导电材料作为电加热膜的材料。同时这种微观纤维状的结构，可根据宏观结构外形需求进行适应性设计和加工。

这种纤维结构形成的电加热膜，其宏观阻值可调节范围更大，且不受制于导电材料本身电阻率的影响。相比于喷涂加工或者电镀，对于可用导电材料(如金属材料)的选择范围更大，可提供的加热功率范围更大，加之其可作为柔性电加热膜，在满足防/除冰需求的同时，加工的产品的应用范围更广，可推广至其它领域。

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。