[发明专利]一种石墨烯复合材料直升机旋翼防除冰装置及制作方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯复合材料直升机旋翼防除冰装置及制作方法，包括蒙皮、绝缘传热层、加热层和绝缘隔热层，蒙皮、绝缘传热层、加热层和绝缘隔热层沿弦向由外到内依次排列；蒙皮、绝缘传热层、加热层和绝缘隔热层贴合形成外缘体，外缘体整体加热固化成旋翼前缘形状，外缘体安装在旋翼基体上；加热层包括多个折弯的线状加热部件，折弯的现状加热部件能够覆盖加热旋翼前缘。本发明采用特殊排布的加热部件与传热、隔热部件，实现了对于旋翼加热效率的提高，利于提高旋翼的除冰效率。

技术领域

本发明涉及旋翼除冰领域，具体的，涉及一种采用石墨烯掺杂复合材料的旋翼基体防除冰装置及制作方法。

背景技术

结冰一直是直升机飞行安全的重大威胁。当直升机遇到低温，雨雪等恶劣飞行条件时，如果空气中液态水含量较高，旋翼基体等关键部件便有结冰的风险。旋翼上的积冰，会改变旋翼的气动外形，导致飞行性能下降,升力减小，阻力增大，燃油消耗增多，同时还会破坏旋翼平衡，引起振动，这对直升机来说非常危险。具体来说，结冰后翼型的升力系数降低，阻力系数增大。积冰破坏了旋翼表面的气动外形，进而影响到旋翼周围的绕流流场，导致升力系数下降,在升力系数下降的同时，积冰还会导致阻力系数的上升，且阻力系数的变化更为明显。翼型阻力是由摩擦阻力和压差阻力两个部分组成，结冰会使这两部分阻力都增加。积冰影响飞机的操纵性，还会引起主旋翼失稳，导致严重的振动和控制困难。另外，由于旋翼沿展向和周向结冰状况不同，这使得机轴在不平衡的状态下运转，加速了机件的磨损，降低了工作可靠性。

在众多的除冰方法中，电热除冰是最可靠，最常用的除冰方法之一。电热除冰装置依靠电热元件，将电能转化为热能，使冰融化，从而达到除冰目的，但目前的电热除冰装置在工作过程中会消耗大量的电能，这对直升机来说是一个很大的负担。

石墨烯被认为是一种革命性的材料，具有非常好的力学性能和传热性能，将其掺杂进复合材料中，可以大幅改善复合材料的多项性能。因此，可以利用石墨烯掺杂的复合材料制作防除冰组件，提高传热性能，提高能量利用率，降低能耗，同时还可以提高材料的强度。发明人认为，现有的旋翼选用的材料和结构均限制了旋翼基体在防结冰方面性能发挥。

发明内容

针对现有的旋翼基体容易结冰，去冰困难的不足，本发明旨在提出一种采用石墨烯掺杂复合材料的旋翼基体防除冰装置，采用特殊排布的加热部件与传热、隔热部件，实现了对于旋翼加热效率的提高，利于提高旋翼的除冰效率。

本发明的第一目的，是提供一种用石墨烯掺杂复合材料的旋翼基体防除冰装置。

本发明的第二目的，是提供所述的用石墨烯掺杂复合材料的旋翼基体防除冰装置的制作方法。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案，

首先本发明公开了一种石墨烯复合材料直升机旋翼防除冰装置，包括蒙皮、绝缘传热层、加热层和绝缘隔热层，蒙皮、绝缘传热层、加热层和绝缘隔热层沿弦向由外到内依次排列；

蒙皮、绝缘传热层、加热层和绝缘隔热层贴合形成外缘体，外缘体整体加热固化成旋翼前缘形状，外缘体安装在旋翼基体上。

进一步，所述绝缘传热层的材质为石墨烯掺杂玻璃纤维/环氧树脂复合材料。

进一步，所述绝缘传热层厚度为2～6mm。

进一步，所述的加热层包括多条电阻丝，每条电阻丝沿旋翼展向分布。

进一步，所述多条电阻丝中的每一条均具有多个形状相同的折弯部；

折弯部呈T字状，由电阻丝折弯多次形成。

进一步，所述呈T字状的折弯部包括呈T字状垂直连接的第一槽状部和第二槽状部，第一槽状部的宽度与第二槽状部的长度相等，第一槽状部的长度为第二槽状部宽度的三倍。