[发明专利]多层电加热单元加工成型方法

说明书

本发明提供一种用于飞机前缘的多层复合电加热单元的加工成型方法，包括以下步骤：‑制备第一绝缘层；‑在所述第一绝缘层的一侧上形成电加热元件；‑对所述电加热元件进行性能检测，如果满足设计要求，则进行下一步骤，如果不满足设计要求，则弃用；‑在所述电加热元件的与所述第一绝缘层相反的表面上形成第二绝缘层，从而由所述第一绝缘层、所述电加热元件和所述第二绝缘层共同形成电加热结构；‑在所述电加热结构的两侧分别形成基体结构和金属防护层；‑将所述电加热结构与两侧的基体结构和金属防护层共同进行热固化成型。本发明的方法可降低电加热单元的加工制造周期和成本。

技术领域

本发明涉及一种电加热单元的加工成型方法，更具体是飞机结构前缘电防/除冰单元多层复合结构的加工成型方法。

背景技术

电加热防/除冰系统通过在飞机结构前缘布置电防/除冰功能单元，将电能转化为热能加热防护区前缘，从而实现对防护区前缘防冰、除冰功能。电防/除冰功能单元一般由电加热元件2、第一绝缘层1和第二绝缘层3、基体结构5、表面金属防护层4等多层结构组成，常见的结构形式如图1a所示。

对于复合材料多层电加热结构一般的加工流程是采用阳模，由基体结构5向表面金属防护层4逐层加工、成型，见图1b)，其加工流程见图2，主要步骤如下：

步骤1：在阳模上手工铺设碳纤维和玻璃纤维，作为机翼/短舱前缘结构双曲率复合材料功能单元基体结构；

步骤2：在基体结构上铺设玻璃纤维或PEEK的第一绝缘层；

步骤3：在热压罐内部固化成型，考虑到功能单元防/除冰需加热至80-110℃，固化过程通常在180℃的温度下进行；

步骤4：通过热喷涂等方式加工电加热原件；

步骤5：对电加热膜进行电热性能检测，确保其满足设计指标要求，否则产品报废。

步骤6：在电加热膜表面手工铺设玻璃纤维或PEEK的第二绝缘层，以及金属防护层。

步骤7：将上述形成的复合层再次进热压罐成型。

电防除冰功能单元是一种集成化程度高的结构功能件，为提升热传导和能量利用效率，复合结构层本身厚度较薄，且电加热工作温度与复合材料固化温度接近，因此对于电加热膜的均匀性和电阻误差等要求较高，金属电加热膜厚度一般需要精确到微米级别，较小的误差就会导致局部的热斑，从而影响到复合材料功能单元的寿命和防/除冰性能。

电加热膜在加工后，需对其进行较为严格检测，确保电加热元件的电热性能满足设计要求，包括电加热膜电阻，喷涂的均匀性、绝缘性等。一旦检测出加热膜不符合设计指标要求，则会导致产品报废。若采用由外到内逐层加工的方式，一旦由于金属电加热膜不符合要求导致产品报废，会将前期加工的基体结构5和绝缘层1(如图1a所示)一起报废，造成加工材料和工艺成本的浪费。

发明内容

本发明旨在通过一种用于飞机前缘的多层多层复合电加热单元的加工成型方法来解决上述问题。

本发明提出了一种转膜加工方式，使用了模块化加工理念，将加热功能单元的加工分为若干模块单元，确保各部分性能的基础上，最终集成在一起，形成电防/除冰复合材料功能单元。

具体地，根据本发明的用于飞机前缘的多层复合电加热单元的加工成型方法包括以下步骤：

-制备第一绝缘层；

-在所述第一绝缘层的一侧上形成电加热元件；

-对所述电加热元件进行性能检测，如果满足设计要求，则进行下一步骤，如果不满足设计要求，则弃用；

-在所述电加热元件的与所述第一绝缘层相反的表面上形成第二绝缘层，从而由所述第一绝缘层、所述电加热元件和所述第二绝缘层共同形成电加热结构；