[发明专利]电热加热器垫及其制造方法

说明书

在一种制造电热加热器垫(3)的方法中，提供了预成型件(7)，该预成型件包括多个介电层(51‑56)的层压堆叠体，所述多个介电层由热塑性材料制成，并且包括包含增强材料的中心层或层组(501)、以及不包含增强材料的第一外侧层组(502)和第二外侧层组(503)。预成型件(7)包括加热器元件，并且该预成型件具有第一构造。预成型件(7)然后被加热到在热塑性材料的玻璃化转变温度和热塑性材料的熔点之间的温度(例如180℃)，并且已加热的预成型件(7)被成形为与第一构造不同的第二构造，以便生产加热器垫(3)。

技术领域

本发明总体上涉及一种电热加热器垫及其制造方法。特别地(但非排他地)，本发明涉及一种用于在防冰系统中使用的电热加热器垫。电热加热器垫适合于可能在表面上形成冰的一系列应用，但是特别地，它们适合于在飞行器或诸如风力涡轮机的叶片的其它空气动力学结构中使用，以防止冰的形成和/或移除已经形成的冰。这两种功能可以分别被称为防冰和除冰。

背景技术

对于飞行器来说，在飞行中在飞行器的外表面上形成冰是不希望的。冰阻碍了空气在飞行器表面上的平稳流动，增加了阻力，并且额外降低了翼型件(aerofoil)执行其预期功能的能力。

另外，所积聚的冰可能阻碍诸如机翼缝翼或襟翼的可移动控制表面的移动。已经积聚在发动机进气口上的冰可能会突然大块脱落，所述冰会被吸入到发动机中并造成损坏。

因此，对于飞行器，特别是商用飞行器，通常都包括防冰系统。商用飞行器可以使用一种系统，该系统涉及从发动机中抽出热空气，然后将该热空气输送到机身部件，例如容易形成冰的机翼的前缘和尾翼。最近，例如在EP-A-1,757,519(GKN航空)中已经提出了电动系统，EP-A-1,757,519公开了一种机翼缝翼，该缝翼具有包括电热加热器毯或电热加热器垫的鼻部蒙皮。该加热器垫被结合到金属防侵蚀罩的后表面，该防侵蚀罩包括鼻部蒙皮的面向前的外表面。

加热器垫是“Spraymat”(商标)类型的，并且是一种层压产品，该层压产品包括由预浸渍玻璃纤维布制成的多个介电层和通过将金属层火焰喷涂(flame spraying)到所述多个介电层之一上而形成的加热器元件。“Spraymat”从1950年代由D.NapierSonsLimited最初开发(参见他们的GB-833,675，涉及用于飞行器的电气除冰或防冰装置)到后来由GKN航空使用，有着悠久的历史。

由GKN航空近年来生产的用于机翼缝翼的“Spraymat”在阳模工具上形成，并涉及堆叠多个层的堆叠体，该堆叠体包括：(i)用环氧树脂预浸渍的约10层玻璃纤维织物，该玻璃纤维织物已经在高压釜中被固化，(ii)导电金属层(加热器元件)，如先前的产品中已经做的，该导电金属层已经使用掩模被火焰喷涂到层压物上以形成加热器元件图案，以及(iii)最终的大约3层玻璃纤维织物。线路被软钎焊到该加热器元件，以允许连接到飞行器的动力系统。然后，该加热器垫在高压釜中被固化。

加热器垫通常包括导电接地平面作为安全装置，用于检测加热器垫的加热器元件的故障。该接地平面被连接到飞行器接地以及控制单元。

加热器垫通常非常可靠。然而，如果加热器垫中的加热器元件确实出现加热器烧坏形式的故障，则电流将经由接地平面泄漏到飞行器接地，并且所述控制单元能够检测到电流的这种变化，并采取措施以防止对加热器垫的结构的热损坏。

GKN航空最近已经开发了一种将加热器元件和接地平面作为火焰喷涂金属层(例如铜或铜合金)进行涂敷的技术，其中该加热器元件或接地平面被喷涂(使用掩模)到由热塑性材料而不是先前使用的热固性(例如环氧树脂)材料制成的介电层片层上。在GB-A-2,477,336至GB-A-2,477,340(均以GKN航空的名义)中描述了用于加热器元件和接地平面的这种更新类型的布置，这两个文献的公开内容通过引用的方式并入本文。

当热塑性材料被用作环氧树脂玻璃(热固性)材料的替代品时，玻璃增强的热塑性层压物被广泛用于航空航天和汽车工业。