复材加热组件一体成型制备及其热/力学性能研究

针对玻纤/环氧复合材料,采用平板硫化机热压成型制备工艺,将预封装的石墨烯加热元件内嵌于复材夹层中,从而制备得到复材加热组件。实验证明,该制备方法对石墨烯复合材料的阻值及发热影响较小,保证了石墨烯加热元件的防/除冰效率。基于复材加热组件,进行了热/力学性能实验和低温除冰实验。实验结果表明,复材加热组件的温升速率随热流密度的增加而增大,并且铺层位置对复材加热组件的温升具有较大影响。在冷环境除冰实验中,环境温度为-20℃,热流密度为0.3 W/cm^(2)时,相较于传统电加热组件,复材加热组件的除冰时间大幅减小,能耗减少约30%,为进一步制备复材加热机翼奠定了基础。

石墨烯电加热元件热/力耦合性能

现有的电加热防/除冰组件存在着能耗高、柔性差及升温速度慢等问题,给飞机机载能源提出了较高的要求。以加热元件温升特性、热均匀性为优化目标,获得其最优构型,并提出加热元件的制备工艺。针对加热元件进行了热/力学特性试验,结果表明相较于环境温度,热流密度对加热元件热力学特性影响更大;加热元件在不同力学负载下仍能保持良好的热力学特性。可见基于复合材料的石墨烯电加热元件在飞机防/除冰领域具备优良的应用前景。