基本信息
- 項目名稱：
- 新型自發(fā)熱防凍除冰涂層
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本發(fā)明主要提供一種復(fù)型功能涂層，以解決飛機飛行過程中的冰雪預(yù)防以及自身的及時有效處理已結(jié)的冰層，使飛機在飛行過程中突遇冷水造成結(jié)冰的情況不必迫降，有效提高航空領(lǐng)域的飛行能力，同時材料無毒無害，節(jié)能，達到節(jié)能省時環(huán)保方便的目的。
- 詳細介紹：
- 1.發(fā)明目的 隨著社會的發(fā)展，交通工具也在不斷進步，飛機越來越成為人們生活的不可或缺的交通工具。但是飛機在高空飛行時，機翼或其它重要部位不可避免會遭遇冰雪問題，本發(fā)明主要提供一種復(fù)型功能涂層，以解決飛機飛行過程中的冰雪預(yù)防以及自身的及時有效處理已結(jié)的冰層，使飛機在飛行過程中突遇冷水造成結(jié)冰的情況不必迫降，有效提高航空領(lǐng)域的飛行能力，同時材料無毒無害，節(jié)能，達到節(jié)能省時環(huán)保方便的目的。 2.基本思路 本發(fā)明通過將材料混合制成薄膜，涂于機身表面，通過薄膜的作用，減少冰雪及雨水在機身表面的附著，預(yù)防結(jié)冰，延緩結(jié)冰時間。涂層中有以碳纖維為主體的通電發(fā)熱層，在發(fā)熱層上方有電氣石涂層，電氣石涂層可在一定的激發(fā)能下在一段時間內(nèi)持續(xù)高效釋放遠紅外線，除去已結(jié)冰層。所以當(dāng)雨雪量比較大時，在表面會有殘留水（溫度低時可能會形成冰），可以通過發(fā)熱層發(fā)熱將其處理完全。 3.創(chuàng)新點 （1）與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明采用能夠自發(fā)熱的原料即電氣石，電氣石具有顯著的壓電性和熱電性，當(dāng)外界的溫度和壓力有微弱變化時，其內(nèi)部分子運動增強，偶極矩發(fā)生變化，即熱運動使極性分子激發(fā)到更高的能級，分子向低能級躍進時向外輻射大量遠紅外線，提供熱量，提高飛機機翼表面的溫度，以達到防結(jié)冰的目的。 （2）涂層使用新型碳纖維提供熱量并激發(fā)電氣石使其在一段時間內(nèi)持續(xù)輻射大量遠紅外線。 （3）目前飛機多采用熱的防凍液來防止結(jié)冰，效率低，對飛機自重影響大。而該發(fā)明采用涂層的形式，質(zhì)量小，成本低，減少了飛機的自重，節(jié)省燃油，延長飛機使用壽命，使用方便，可以在飛機成型后再進行涂用。 （4）本發(fā)明節(jié)能，環(huán)保，維護簡單，成本低。 4.技術(shù)關(guān)鍵 1）涂層間的相互粘結(jié)和碳纖維的電路連接；2）電氣石的處理，使其更加有效；3）多種功能的物質(zhì)結(jié)合于同一涂層；4）涂層的耐磨性。主要技術(shù)指標：1）激發(fā)層所用材料提供的能量；2）電氣石自發(fā)熱的表面溫度；3）自潔層的表面接觸角；4）防凍層與自潔層的結(jié)合。 傳統(tǒng)的飛機除冰是用飛機的自加熱系統(tǒng)（一般是熱的防凍劑，機械外力除冰等），此系統(tǒng)效率低，維修困難，使用受多種條件影響，同時增加了飛機的自重和生產(chǎn)過程的繁瑣工序。 本發(fā)明與傳統(tǒng)的飛機除冰技術(shù)相比： （1）融合了電氣石自發(fā)熱功能、防凍涂層、自潔疏水涂層等多種物化性能良好的材料，利用它們的優(yōu)良性質(zhì)，將疏水、自潔、自發(fā)熱、防凍材料合理的應(yīng)用在一起，綜合利用了各種材料的優(yōu)良性能，防凍除冰更加高效。 （2）本發(fā)明采用能夠自發(fā)熱的原料電氣石，電氣石具有顯著的壓電性和熱電性，當(dāng)外界的溫度和壓力有微弱變化時，其內(nèi)部分子運動增強，偶極矩發(fā)生變化，即熱運動使極性分子激發(fā)到更高的能級，分子向低能級躍進時向外輻射大量遠紅外線，提供熱量，提高飛機機翼表面的溫度，以達到防結(jié)冰的目的。 （3）目前飛機多采用熱的防凍液來防止結(jié)冰，效率低，對飛機自重影響大。而該發(fā)明采用涂層的形式，質(zhì)量小，成本低，減少了飛機的自重，節(jié)省燃油，延長飛機使用壽命，使用方便，可以在飛機成型后再進行涂用。 （4）本發(fā)明效率更高，可循環(huán)使用，涂層綠色環(huán)保，節(jié)約能源，維護簡單。 （5）可以在多種條件下使用，受天氣等原因影響較小，最重要的是可以隨時使用、效率高。 本發(fā)明設(shè)計原理示意圖 參考文獻 [1] 張玲潔等.《熱處理對電氣石遠紅外比輻射率的影響》.陶瓷學(xué)報,2009,30(3) ,286-289； [2] 廖忠禮,莫宣學(xué)等.《藏南過鋁花崗巖中電氣石的礦物化學(xué)特征及成因意義》.現(xiàn)代地質(zhì)，2007,21(2), 291-295. [3]屈倩倩. 河南盧氏鋰電氣石及紅外輻射性能研究，中國優(yōu)秀碩士論文，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）, 2010; [4] 吳稼祺等.《尖晶石/電氣石復(fù)合紅外輻射材料制備與研究》.武漢理工大學(xué)學(xué)報，2009,31(4),22-24: [5]董發(fā)勤、何登良.《電氣石的環(huán)境功能屬性及應(yīng)用》.中國科技論文在線. [6]冀志江.電氣石自極化及應(yīng)用基礎(chǔ)研究, 中國博士學(xué)位論文.中國建筑材料科學(xué)研究院, 2003.
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 1.目的 飛機在高空飛行時，機翼或其它重要部位不可避免會遭遇冰雪問題，本發(fā)明是一種復(fù)型功能涂層，解決飛機飛行過程中的冰雪處理，使飛機在飛行過程中突遇冷水造成結(jié)冰的情況不必迫降，有效提高續(xù)航時間 2.基本思路 將材料混合制成薄膜，涂于機身表面，減少冰雪及雨水在機身表面的附著，預(yù)防結(jié)冰。涂層中有以碳纖維為主體的通電發(fā)熱層，在發(fā)熱層上方有電氣石涂層，電氣石涂層可在一定的激發(fā)能下在一段時間內(nèi)持續(xù)高效釋放遠紅外線，除去已結(jié)冰層。 3.創(chuàng)新點 （1）本發(fā)明采用能夠自發(fā)熱的電氣石，電氣石具有顯著的壓電性和熱電性，當(dāng)外界的溫度和壓力有微弱變化時，其內(nèi)部分子運動增強，偶極矩發(fā)生變化，即熱運動使極性分子激發(fā)到更高的能級，分子向低能級躍進時向外輻射大量遠紅外線，提供熱量，提高飛機機翼表面的溫度，以達到防結(jié)冰的目的。 （2）涂層使用新型碳纖維提供熱量并激發(fā)電氣石使其在一段時間內(nèi)持續(xù)輻射大量遠紅外線。 （3）該發(fā)明采用涂層的形式，質(zhì)量小，成本低，減少了飛機的自重，節(jié)省燃油，延長飛機使用壽命，使用方便，可以在飛機成型后再進行涂用。 （4）本發(fā)明節(jié)能，環(huán)保，成本低。 4.技術(shù)關(guān)鍵 1）涂層間的相互粘結(jié)和碳纖維的電路連接；2）電氣石的處理，使其更加有效；3）多種功能的物質(zhì)結(jié)合于同一涂層；4）涂層的耐磨性。主要技術(shù)指標：1）激發(fā)層所用材料提供的能量；2）電氣石自發(fā)熱的表面溫度；3）自潔層的表面接觸角；4）防凍層與自潔層的結(jié)合。
科學(xué)性、先進性
- 本發(fā)明與傳統(tǒng)的飛機除冰技術(shù)相比： （1）融合了電氣石自發(fā)熱功能、防凍涂層、自潔疏水涂層等多種物化性能良好的材料，利用它們的優(yōu)良性質(zhì)，將疏水、自潔、自發(fā)熱、防凍材料合理的應(yīng)用在一起，綜合利用了各種材料的優(yōu)良性能，防凍除冰更加高效。 （2）本發(fā)明采用能夠自發(fā)熱的原料電氣石，電氣石具有顯著的壓電性和熱電性，當(dāng)外界的溫度和壓力有微弱變化時，其內(nèi)部分子運動增強，偶極矩發(fā)生變化，即熱運動使極性分子激發(fā)到更高的能級，分子向低能級躍進時向外輻射大量遠紅外線，提供熱量，提高飛機機翼表面的溫度，以達到防結(jié)冰的目的。 （3）目前飛機多采用熱的防凍液來防止結(jié)冰，效率低，對飛機自重影響大。而該發(fā)明采用涂層的形式，質(zhì)量小，成本低，減少了飛機的自重，節(jié)省燃油，延長飛機使用壽命，使用方便，可以在飛機成型后再進行涂用。 （4）本發(fā)明效率更高，可循環(huán)使用，涂層綠色環(huán)保，節(jié)約能源，維護簡單。 （5）可以在多種條件下使用，受天氣等原因影響較小，最重要的是可以隨時使用、效率高。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫時無轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 近幾年，我國開始了大飛機計劃，我國的航空工業(yè)有了質(zhì)的躍進，乘客乘坐飛機出行比率逐年快速增加，因此就更加有必要提高飛機安全性能，國內(nèi)和國際市場有著很大的發(fā)展空間。而且此涂層使用范圍廣，例如，飛機機翼和在飛機的防凍除冰方面一直沒有效果良好的解決方法，因此市場上一些關(guān)鍵部位，在易結(jié)冰條件下工作的設(shè)備，也可以用在一些寒冷地區(qū)的建筑上，同時此涂層，每一層可以獨立使用，即在不同的條件下，可以按需要有選擇性的使用不同的功能涂層。
同類課題研究水平概述
- 過去檢查機翼是否結(jié)冰，一般采用觸摸的方法檢查，但是，這種檢查方法比較麻煩?，F(xiàn)在，F(xiàn)AA已同意用目視檢查的方法代替觸摸檢查方法。這種方法有時在燈光條件差的夜間，也存在許多困難。目前美國聯(lián)邦航空局采取了許多積極措施，諸如使用結(jié)冰探測器、黑條試驗、機翼冰污染時起飛抬頭技術(shù)等等。并批準用于ATR運輸機的新的除冰裝置，計劃用這種裝置調(diào)研其他渦輪螺槳支線飛機的結(jié)冰特性，新的除冰裝置能覆蓋機翼12.5%平均空氣動力弦，是以前除冰面積的兩倍，試驗表明，新除冰裝置能有效地防止副翼前部狹長隆起帶結(jié)冰。 機結(jié)冰是造成飛機飛行事故的重要原因之一。事實證明只是依靠飛機機載防\除冰系統(tǒng)不能完全解決飛機結(jié)冰帶來的飛行安全隱患,其根本原因是防\除冰系統(tǒng)并不能百分之百地防止飛機結(jié)冰或者消除已經(jīng)結(jié)的冰,導(dǎo)致飛機會出現(xiàn)帶冰飛行的情況。 目前，一些傳統(tǒng)的有效的消冰方法至今仍在使用，像充氣靴，電熱冰防護和引入噴氣發(fā)動機熱氣的熱除冰等。 在早期的對冷凍點抑制的冰防護系統(tǒng)設(shè)計中，曾經(jīng)研究過向表面滲透一種防凍液體，像與水混合的乙二醇等的方法。但這種方法的明顯的局限性是飛機上液體的供應(yīng)量限制了防冰時間的延長。 在飛機的預(yù)防冰凍及高效除冰方便，一直沒有能從根本上解決，所以研發(fā)一種新的除冰方法是很有必要的。 經(jīng)查閱資料獲悉，國內(nèi)或者有些國家對飛機結(jié)冰的處理只是停留在簡單的機械手法上；還有用大型電暖扇供熱與風(fēng)干結(jié)合的方法，但是這種方法工作量大，高耗能而且效率低經(jīng)常延誤航班。 再者，有專業(yè)人士運用了較先進的電子感應(yīng)系統(tǒng)，提高了結(jié)冰的預(yù)警性能，但是僅僅停留在預(yù)警上，沒有給出如何去解決尤其是及時快速解決問題的方法。
