[发明专利]电加热疏水防冰装置及制备方法

说明书

本发明涉及一种电加热疏水防冰装置及制备方法,用于对飞机的机翼进行除冰,所述电加热疏水防冰装置根据机翼的来流方向依次包括干区、混和区和后流区。采用本发明装置可实现在干区通过完全光滑的表面防止冰层钉扎，快速加热防除冰；在混和区通过表面疏水处理，从根源上降低结冰概率，延迟加热层打开的时间，节省能耗；在后流区对保护层进行超疏水表面处理有效防止保护层表面的流水结冰。

技术领域

本发明涉及一种电加热疏水防冰装置及制备方法，属于航空航天防除冰领域。

背景技术

现有技术中,当飞机在地面和空中暴露在水汽环境中时，极易发生结冰现象。这会严重影响其气动特性，导致飞行性能下降。目前，防冰的方法主要包括机械除冰方法、液体防冰方法、热防除冰方法等等。但是这些除冰方法普遍需要附加的系统设计，这将增加飞机的重量和能耗。

中国发明专利(CN 110510102 A)公开了一种可贴式自阻加热/超疏水一体化梯度薄膜材料，该薄膜材料由粘接树脂、绝缘隔热树脂、导热导电填料和导热绝缘填料制成，通过构建表面疏水提高能效，通过添加填料实现对飞机表面的电加热效果，通过各组成层的一体化成型方法降低了各层出现界面问题的概率。但是在基体中添加填料极难做到分布均匀，可能引起温度分布不均，甚至出现局部温度过高。

中国发明专利(CN 108327913 A)公开了一种基于超疏水电热蒙皮的防除冰控制方法,该方法首先取得超疏水电热蒙皮固定在机翼模型前缘,将其放入冰风洞,模拟结冰飞行的时间，通过试验冰风洞试验验证获得通断电时间、电压和防除冰之间关系系数,从而给岀合理的控制方法,使飞机达到防除冰效果同时，能耗降到最低。

发明专利(EP 3115299B1)是一种防除冰系统和结构综合的设计方法，该方法中将机翼进行了分区，分别进行疏水和亲水表面处理，并在亲水区域加入了电加热防冰方法作为补充，通过该方法可有效降低加热能耗，并通过降低疏水涂层面积减低防除冰系统的成本。

因此，开发一种加热效果均匀、电热效率高、可控温保护基体结构的电加热装置/系统是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种电加热疏水防冰装置及制备方法，该装置具有主动防冰和加热控温功能,相比现有电加热装置节能环保，且对于机翼内部无法承受高温的结构或部件具有保护作用。

本发明提供一种电加热疏水防冰装置，该装置用于对飞机的机翼进行除冰,所述电加热疏水防冰装置根据机翼的来流方向依次包括干区、混和区和后流区；

所述干区由上至下依次包括第一保护层、第一绝缘层、第一加热层、第一控温层和第一基体层；

所述混和区由上至下依次包括第二保护层、第二绝缘层、第二加热层、第二控温层和第二基体层；

所述后流区由上至下依次包括第三保护层、第三绝缘层及第三基体层；

所述第一加热层和第二加热层均为电加热层，所述第二保护层上设置有第一疏水层，所述第三保护层上设置有第二疏水层。

进一步地，所述第一加热层和第二加热层均采用碳纳米管薄膜类材料，用于将电能转化为热能。

进一步地，所述第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层均为玻璃纤维层。

进一步地，所述第一控温层和第二控温层采用相变调温膜。

进一步地，所述第一保护层、第二保护层和第三保护层均由金属材料制成。

进一步地，所述第三保护层和第三绝缘层由结构胶粘剂粘接在一起。

进一步地，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层至少均为两层，所述第一绝缘层覆盖整个所述干区；和/或所述第二绝缘层覆盖整个所述混合区；和/或所述第三绝缘层覆盖整个所述后流区。