ES2626032T3 - Manta calefactora electrotérmica - Google Patents

Abstract

Una manta calefactora electrotérmica (3) para un sistema antihielo, en la que: la manta calefactora (3) es una manta calefactora laminada y comprende capas dieléctricas (50-58), un elemento calefactor (501) y un primer plano de tierra conductivo (71-74); caracterizada por que: al menos una primera de las capas dieléctricas (50-58) comprende material termoplástico; el primer plano de tierra (71-74) comprende metal pulverizado depositado sobre dicha primera capa dieléctrica (50, 51, 53, 56); y el primer plano de tierra (71-74) es poroso y está atrapado entre dos de las capas dieléctricas (50-58) con el material termoplástico de dichas dos capas dieléctricas laminándose entre sí a través del primer plano de tierra.

Description

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DESCRIPCION

Manta calefactora electrotermica Campo de la invencion

La presente invencion se refiere generalmente a un sistema antihielo electrotermico adecuado para su uso en una aeronave u otra estructura aerodinamica tal como una pala de una turbina eolica para evitar la formacion de hielo y/o eliminar el hielo que ya se ha formado. Estas dos funciones se pueden denominar antihielo y deshielo.

Antecedentes de la invencion

Para una aeronave, es indeseable la formacion de hielo en vuelo sobre la superficie externa de la aeronave. El hielo destruye el flujo suave de aire sobre la superficie de la aeronave, aumentando la resistencia y disminuyendo la capacidad de una superficie sustentadora para realizar su funcion pretendida.

Asimismo la acumulacion de hielo impide el movimiento de una superficie de control movil tal como una aleta auxiliar o una solapa de un ala. El hielo que se ha acumulado en una entrada de aire del motor puede desprenderse repentinamente en grandes trozos que son aspirados por el motor y provocan danos.

Por lo tanto es comun para una aeronave y concretamente para una aeronave comercial, incorporar un sistema antihielo. Una aeronave comercial puede utilizar un sistema que implique purgar aire caliente de los motores y este aire caliente se canaliza despues hasta los componentes de la estructura aerea tales como los bordes de ataque del ala y de la cola que son susceptibles de formacion de hielo. Mas recientemente, se han propuesto sistemas alimentados electricamente, tales como en el documento EP-A-1.757.519 (GKN Aerospace) que da a conocer una aleta auxiliar del ala que tiene un revestimiento de morro que incorpora una colcha o manta calefactora electrotermica. La manta calefactora esta unida a la superficie trasera de un escudo de erosion metalico que comprende la superficie externa orientada hacia delante del revestimiento de morro.

La manta calefactora es el tipo “Spraymat” (marca comercial) y es un producto estratificado que comprende capas dielectricas fabricadas de tejido de fibra de vidrio preimpregnado y un elemento calefactor formado por pulverizacion a la llama de una capa metalica sobre una de las capas dielectricas. La “Spraymat” tiene una larga historia desde su desarrollo original en los anos 50 por D. Napier & Sons Limited (vease su patente GB-833.675 relativa a un aparato electrico de deshielo o antihielo para una aeronave) hasta su uso subsiguiente por GKN Aerospace.

Una “Spraymat” reciente producida por GKN Aerospace para su uso en una aleta auxiliar de un ala se forma sobre un util macho e implica apilar una pila de chapas que comprenden (i) aproximadamente 10 capas de tejido de fibra de vidrio preimpregnado con un epoxi curado en una autoclave, (ii) una capa metalica conductora (el elemento calefactor) que ha sido pulverizada a la llama sobre el estratificado utilizando una mascara para formar el patron del elemento calefactor y (iii) unas tres capas de terminacion del tejido de fibra de vidrio. El cableado se suelda al elemento calefactor para permitir su conexion al sistema de alimentacion de la aeronave. La manta calefactora se cura a continuacion en una autoclave.

Una manta calefactora incorpora a menudo un plano de tierra conductivo como un dispositivo de seguridad para detectar una falla con un elemento calefactor de la manta calefactora. El plano de tierra se conecta a la toma de tierra de una aeronave asf como a una unidad de control. Si el elemento calefactor desarrolla una falla (por ejemplo, se quema), la corriente se filtrara a la toma de tierra de la aeronave por medio del plano de tierra y la unidad de control puede detectar este cambio en la corriente y adoptar medidas para evitar danos termicos a la estructura de la manta calefactora.

Actualmente, una malla metalica o una tela conductiva tal como un tejido de carbon revestido con mquel se usa como el plano de tierra.

Sena deseable proporcionar una manta calefactora mejorada.

El documento GB-A-2.438.389 (GKN Aerospace), que se considera como la tecnica anterior mas cercana, divulga un sistema de calentamiento estratificado para calentar un componente de borde anterior de una aeronave.

Sumario de la invencion

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invencion, se proporciona una manta calefactora electrotermica para un sistema antihielo, segun se divulga en la reivindicacion 1.

Al usar material termoplastico como el sustrato para recibir el primer plano de tierra, es posible pulverizar el metal del primer plano de tierra sobre la capa dielectrica sin necesitar un procedimiento de pulverizacion complejo o caro.

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En cambio, cualquier intento por pulverizar a llama cobre sobre la capa dielectrica de epoxi termorresistente de la manta calefactora convencional no funcionana, porque el material termorresistente no recibina directamente el cobre.

As^ la presente invencion no usa material termorresistente y, en su lugar, usa material termoplastico como el sustrato para el plano de tierra.

La pulverizacion produce un primer plano de tierra que es poroso y esta atrapado entre dos de las capas dielectricas con el material termoplastico de dichas dos capas dielectricas que se laminan entre sf a traves del primer plano de tierra. Esta migracion “a traves del plano” del material termoplastico reduce el riesgo de delaminacion que ocurre en el plano de tierra.

En nuestras realizaciones actuales, el metal que se usa es cobre o aleacion de cobre. Este tiene la ventaja de ser barato. Tambien proporciona un revestimiento relativamente uniforme cuando se pulveriza y produce un plano de tierra que tiene resistencia baja. Es facil cubrir formas complejas cuando se pulveriza el metal y se adapta facilmente a cualquier variacion de altura en la superficie de la capa dielectrica sobre la que se pulveriza.

Se elige el material termoplastico con una temperatura de transicion de vidrio adecuada y un rendimiento adecuado a la fatiga termica.

En nuestras realizaciones actuales, se usa material termoplastico de ingeniena de alta temperatura. Nuestro material preferido comprende PEEK, PEKK, PPS, PEI o PES o una mezcla de los mismos. Estos materiales pueden soportar pulverizacion a llama del plano de tierra sin danos significativos. Se prefieren particularmente el PEEK y PEKK.

Preferentemente, todas las capas dielectricas comprenden el mismo material dielectrico. Esto optimiza la resistencia de la laminacion entre las capas dielectricas cuando se calientan y presionan juntas, y reduce el riesgo de delaminacion en las interfaces entre las capas.

En nuestras realizaciones actuales, el metal pulverizado del primer plano de tierra se deposita sobre una primera superficie principal de dicha primera capa dielectrica y cubre al menos el 50 % de la primera superficie principal. La cobertura puede incrementarse a al menos el 60 %, 70 %, 80 % o 90 %. La cobertura seleccionada puede depender del tamano y la forma del elemento calefactor y hasta donde se desee tambien usar el plano de tierra para proporcionar proteccion al caer un rayo en el elemento calefactor y/o un extremo incrustado de un conector que conduce desde el elemento calefactor a una unidad de control del calefactor.

Para mejorar la proteccion al caer un rayo, es preferente que la manta calefactora comprenda ademas un segundo plano de tierra conductivo, que tambien puede pulverizarse de manera similar al primer plano de tierra. Para permitir esto, una segunda de las capas dielectricas comprende material termoplastico, y el metal del segundo plano de tierra se deposita sobre dicha segunda capa dielectrica. Preferentemente, el elemento calefactor se posiciona entre el primer y el segundo plano de tierra para proteger el elemento calefactor de manera analoga a la proteccion del conductor central en un cable coaxial.

Un sistema antihielo electrotermico puede comprender una manta calefactora electrotermica de acuerdo con la presente invencion y un conector que tiene un primer extremo que esta embebido en la manta calefactora y esta conectado electricamente al elemento calefactor de la manta calefactora y un segundo extremo que se extiende hacia fuera de la manta calefactora y se conecta a una unidad de control del calefactor.

Un aparato protegido frente al hielo puede comprender un revestimiento externo y una manta calefactora electrotermica de acuerdo con la presente invencion y que esta en contacto termico con una superficie trasera del revestimiento externo.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invencion, se proporciona un metodo de fabricacion de una manta calefactora electrotermica segun se define en la reivindicacion 10.

En nuestras realizaciones actuales, pulverizamos a la llama cobre o aleacion de cobre directamente sobre el material termoplastico de la capa dielectrica.

Si el elemento calefactor tambien se pulveriza a llama, este es el caso donde el equipo de pulverizacion a llama es necesario en cualquier caso para depositar el metal del elemento calefactor. Asf, la experiencia y el equipo ya estan disponibles en la fabrica para pulverizar a llama el elemento calefactor. Tambien es eficaz hacer uso de esta experiencia y equipo para pulverizar a llama los planos de tierra de la manta calefactora. Esto es particularmente cierto si el elemento calefactor comprende cobre pulverizado a llama y los planos de tierra tambien comprenden cobre pulverizado a llama.

Una primera mascara puede usarse para pulverizar a llama el elemento calefactor, y una segunda mascara puede usarse para pulverizar a llama el primer plano de tierra. El mismo equipo de pulverizacion a llama podna cambiarse

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entre pulverizar metal a traves de la primera mascara y pulverizar metal a traves de la segunda mascara. Esto puede permitir una rapida produccion de los componentes de la manta calefactora.

En nuestras realizaciones actuales, se usa una pistola de pulverizacion a llama para pulverizar a llama el primer plano de tierra sobre dicha primera capa dielectrica y la pistola realiza una pluralidad de pasadas sobre dicha primera capa dielectrica para aumentar el espesor del primer plano de tierra hasta que su espesor es de 0,01-0,5 mm. El numero de pasadas de la pistola tambien puede usarse para controlar la porosidad del plano de tierra.

Breve descripcion de los dibujos

Se describiran ahora modos de realizacion concretos de la presente invencion, a modo de ejemplo tan solo, con referencia a los dibujos que se acompanan, en los que:

La figura 1 es una vista esquematica en planta de una aeronave que tiene aletas auxiliares en el borde de ataque de un ala.

La figura 2 es una vista esquematica en perspectiva de un revestimiento del morro de una aleta auxiliar del ala de la figura 1.

La figura 3 es una vista esquematica en perspectiva de una capa dielectrica en una primera etapa de un proceso de ensamblaje para producir una manta calefactora de acuerdo con un primer modo de realizacion de la presente invencion.

La figura 4 es una vista esquematica en perspectiva de la capa dielectrica de la figura 3 en una segunda etapa del proceso de ensamblaje.

La figura 5 es una vista esquematica en perspectiva de la capa dielectrica de la figura 4 en una tercera etapa del proceso de ensamblaje.

La figura 6 es una vista esquematica en seccion transversal tomada en la lmea de seccion en la figura 5.

La figura 7 es una ampliacion esquematica del area del cfrculo de la figura 6.

La figura 8 es una vista esquematica en perspectiva de los conectores para su uso en el proceso de ensamblaje.

La figura 9 es una vista esquematica en perspectiva de la capa dielectrica de la figura 5 en una cuarta etapa del proceso de ensamblaje, cuando esta siendo ensamblada con conectores del tipo mostrado en la figura 8.

La figura 10 es una vista esquematica en perspectiva de la manta calefactora parcialmente ensamblada de la figura

9 en una quinta etapa del proceso de ensamblaje tras haber sido ensamblada con una capa dielectrica adicional.

La figura 11 es una vista esquematica en perspectiva de la manta calefactora parcialmente ensamblada de la figura

10 en una sexta etapa del proceso de ensamblaje tras haber sido pulverizada a la llama con un plano de tierra de cobre.

La figura 12 es una ampliacion esquematica en seccion transversal del area del cfrculo de la figura 11 y muestra la interfaz entre el plano de tierra y la capa dielectrica sobre la que se ha pulverizado el plano de tierra.

La figura 13 es una vista esquematica en perspectiva de la manta calefactora parcialmente ensamblada de la figura

11 en una septima etapa del proceso de ensamblaje una vez que un conector del tipo mostrado en la figura 8 ha sido conectado al plano de tierra.

La figura 14 es una vista esquematica en perspectiva de la manta calefactora parcialmente ensamblada de la figura

13 en una octava etapa del proceso de ensamblaje una vez que se ha anadido una capa dielectrica adicional.

La figura 15 es una vista esquematica en perspectiva de la manta calefactora parcialmente ensamblada de la figura

14 en una novena etapa del proceso de ensamblaje una vez que se ha anadido una capa dielectrica adicional.

La figura 16 es una vista esquematica en perspectiva de la manta calefactora parcialmente ensamblada de la figura

15 en una decima etapa del proceso de ensamblaje una vez que se ha pulverizado a la llama un segundo plano de tierra.

La figura 17 es una vista esquematica en perspectiva de la manta calefactora parcialmente ensamblada de la figura

16 en una undecima etapa del proceso de ensamblaje una vez que se han anadido una capa dielectrica adicional y un conector del tipo mostrado en la figura 8.

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La figura 18 es una vista esquematica en perspectiva de la manta calefactora de la figura 17 en una duodecima etapa del proceso de ensamblaje una vez que los componentes ensamblados de la manta calefactora han sido estratificados entre sl

La figura 19 es una vista esquematica en perspectiva que muestra la manta calefactora de la figura 18 uniendose a un escudo de erosion.

La figura 20 es una vista esquematica en perspectiva de una etapa intermedia de un proceso de ensamblaje alternativo para producir una manta calefactora de acuerdo con un segundo modo de realizacion de la presente invencion.

La figura 21 es una vista esquematica en perspectiva de la manta calefactora parcialmente ensamblada de la figura

20 en una etapa subsiguiente del proceso de ensamblaje alternativo.

La figura 22 es una vista esquematica en perspectiva de la manta calefactora parcialmente ensamblada de la figura

21 en una etapa subsiguiente del proceso de ensamblaje alternativo.

La figura 23 es una vista esquematica en perspectiva de la manta calefactora parcialmente ensamblada de la figura

22 en una etapa subsiguiente de proceso de ensamblaje alternativo.

La figura 24 es una vista esquematica en perspectiva de la manta calefactora parcialmente ensamblada de la figura

23 en una etapa subsiguiente de proceso de ensamblaje alternativo.

La figura 25 es una vista esquematica en perspectiva de la manta calefactora parcialmente ensamblada de la figura

24 en una etapa subsiguiente de proceso de ensamblaje alternativo.

La figura 26 es una vista esquematica en perspectiva de la manta calefactora parcialmente ensamblada de la figura

25 en una etapa subsiguiente de proceso de ensamblaje alternativo.

La figura 27 es una vista esquematica en perspectiva de la manta calefactora de la figura 26 una vez que los componentes de la misma han sido estratificados entre sl

La figura 28 es una vista esquematica en perspectiva que muestra la manta calefactora de la figura 27 del segundo modo de realizacion de la presente invencion cuando esta siendo ensamblada a un escudo de erosion.

La figura 29 es una vista esquematica en perspectiva de un sensor termico de area alternativo.

La figura 30 es una vista esquematica en perspectiva del sensor termico de area de la figura 29 una vez que ha sido ensamblado sobre la capa dielectrica de la figura 3.

La figura 31 es una vista esquematica en perspectiva de un conector alternativo.

La figura 32 es una vista esquematica en perspectiva de un conector alternativo adicional.

La figura 33 es una vista esquematica que muestra las conexiones entre una manta calefactora de acuerdo con la presente invencion y una unidad de electronica de control y de fuente de alimentacion de una aeronave.

Aunque la invencion es susceptible de diversas modificaciones y formas alternativas, se muestran a modo de

ejemplo en los dibujos modos de realizacion espedficos y se describen en detalle en el presente documento. Se debe entender, no obstante, que los dibujos y descripcion detallada de los modos de realizacion espedficos no pretenden limitar la invencion a las formas concretas divulgadas. Antes bien, la invencion cubre todas las modificaciones, equivalentes y alternativas que caigan dentro del espmtu y del ambito de la presente invencion segun se define en las reivindicaciones adjuntas.

Descripcion de modos de realizacion espedficos

La figura 1 es una vista en planta de una aeronave 1 que tiene un ala 11 a lo largo del borde de ataque (delantero) de la que se situan cinco aletas auxiliares del ala 12. Cada aleta auxiliar del ala 12 incorpora un sistema antihielo electrotermico.

La figura 2 es una vista esquematica en perspectiva de un revestimiento de morro desmontable 13 de una de las aletas auxiliares del ala 12 de la figura 1. La configuracion del revestimiento de morro 13 puede ser generalmente la misma que en el documento EP-A-1.757.519 (GKN Aerospace) que da a conocer una aleta auxiliar del ala que tiene una seccion delantera desmontable que comprende un revestimiento de morro.

El revestimiento de morro 13 comprende un escudo de erosion 14 y un calefactor alimentado electricamente 2.

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El calefactor 2 comprende una colcha o manta calefactora 3 y un manojo de conectores 4 que conectan la manta calefactora 3 con la electronica de control y de fuente de alimentacion de la aeronave 1.

El escudo de erosion 14 es generalmente rectangular y tiene una superficie delantera 141 que se curva de modo convexo y una superficie trasera 142 que se curva de modo concavo. Un vertice 1411 de la superficie delantera 141 proporciona el borde de ataque del ala 11 de la aeronave.

La manta calefactora 3 es generalmente rectangular y tiene una superficie delantera 31 que se curva de modo convexo y una superficie trasera 32 que se curva de modo concavo. La superficie delantera convexa 31 se conforma a la forma de y esta unida a, la superficie trasera 142 del escudo de erosion 14. De este modo, la energfa termica generada cuando funciona la manta calefactora 3 pasa, por conduccion, al escudo de erosion 14 con el fin de proporcionar una funcion de proteccion frente al hielo. El escudo de erosion 14 es metalico y puede estar fabricado de aluminio (que es el material habitual) o de titanio (que es caro pero puede ofrecer algunas ventajas funcionales y de procesamiento). Una funcion importante del escudo de erosion 14 es proteger la aeronave frente a rayos absorbiendo y disipando la corriente del rayo.

El revestimiento de morro 13 desmontable es adecuado ya que se puede retirartan solo el revestimiento de morro de la seccion principal o trasera de la aleta auxiliar del ala 12 para permitir reparar o sustituir el revestimiento de morro si ha sido danado, o para permitir realizar un mantenimiento del calefactor 2.

Si el calefactor 2 ha desarrollado un fallo, el revestimiento de morro 13 puede ser desmontado de la seccion principal o trasera de la aleta auxiliar del ala 12, por ejemplo, deshaciendo o liberando medios de fijacion liberables tales como tornillos. El calefactor 2 puede ser inspeccionado y comprobado a continuacion. Si es posible, el calefactor 2 se repara in situ. Si no es posible, la manta calefactora 3 se retira del escudo de erosion 14 del revestimiento de morro 13 y una manta calefactora de un nuevo calefactor se fija a (por ejemplo, se une o se pega a) el escudo de erosion 14. El revestimiento de morro 13 queda entonces listo para ser devuelto a servicio. Mientras el antiguo revestimiento de morro esta en reparacion, un nuevo revestimiento de morro trafdo del almacen se puede ajustar a la aleta auxiliar del ala 12 para mantener la aeronave en un estado de vuelo.

Ahora se describira un proceso de ensamblaje para producir una manta calefactora de acuerdo con el primer modo de realizacion de la presente invencion con referencia a las figuras 3-13 que ilustran, de un modo muy esquematico, los componentes de la manta calefactora y como se montan entre sf para producir la manta calefactora y como la manta calefactora se une a continuacion a un escudo de erosion.

Los componentes mostrados en las figuras 3-19 son muy esquematicos. Por ejemplo, en relacion con la capa dielectrica 50 mostrada en la figura 3, el grosor se ha exagerado por claridad. Igualmente, la anchura y la longitud de la capa se han reducido por claridad. En un modo de realizacion practico, la capa dielectrica sena generalmente rectangular y sena una lamina con una anchura tfpicamente en un intervalo de 0,25 m a 1 m y una longitud en un intervalo, tfpicamente, de 1 m a 4 m. En uso, la anchura de la lamina se curvara habitualmente alrededor de la cuerda en el borde de ataque del ala y la longitud de la lamina se extendera habitualmente a lo largo de la envergadura del ala. La lamina dielectrica (la capa dielectrica) tendna igualmente un grosor tfpicamente de entre 0,05 mm y 2 mm.

La capa dielectrica 50 esta fabricada de un termoplastico tecnico de alta temperatura o de un material de refuerzo (tal como fibras de vidrio) que se impregna con el termoplastico tecnico de alta temperatura.

De la clase de termoplasticos tecnicos de alta temperatura utilizamos actualmente: PEEK (polieter eter cetona), PEKK (polieter cetona cetona), PPS (polisulfuro de fenileno), PEI (polieterimida) o PES (polietersulfona) o mezclas de los mismos. Estos materiales se han seleccionado basandose en el requerimiento de una temperatura de transicion vftrea adecuada y un rendimiento de fatiga termica adecuado. El PEEK y PEKK se prefieren particularmente ya que el PEEK tiene el rendimiento mecanico necesario y es particularmente receptivo a un recubrimiento metalico pulverizado a la llama y el PEKK tiene propiedades similares pero es mas facil de unir al material metalico.

Cada uno de los otros componentes de la manta termica (que se describiran a continuacion) se selecciona para fabricarse de un material igual a o compatible con los materiales de la capa dielectrica 50 de modo que, cuando los componentes se estratifican entre sf al final del proceso de ensamblaje, los componentes puedan incorporarse o fusionarse conjuntamente de modo que la manta termica sea monolttica. Esto significa que los componentes estratificados de la manta termica no se desestratificaran entre sf Debido a la ausencia de discontinuidades entre las capas discretas, no es posible que se inicien grietas en las (anteriores) fronteras entre capas de sustrato contiguas y esto mejora la resistencia a la fatiga de la manta calefactora.

La figura 3 muestra que la pista de un elemento calefactor 501 se ha dispuesto sobre la superficie principal superior 502 de la capa dielectrica de sustrato 50. El elemento calefactor 501 se extiende desde un primer terminal 503 a un segundo terminal 504. El elemento calefactor 501 se muestra en la figura 3 como con una forma de “C” sencilla. En la practica, tendra una forma mas complicada tal como una forma que zigzaguea repetidamente del primer terminal

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503 al segundo terminal 504. El elemento calefactor 501 se muestra en la figura 3 como con una forma sencilla por claridad de la ilustracion esquematica.

La capa dielectrica 50 tiene cuatro orificios pasantes 505 que atraviesan de la superficie principal superior 502 hasta una superficie principal inferior 506 (vease la figura 5). Se utiliza una mascara para pulverizar a la llama la pista del elemento calefactor 501 sobre la superficie principal superior 502 de la capa dielectrica 50 de modo que la pista discurra del primer terminal 503 hasta el segundo terminal 504. El elemento calefactor 501 se fabrica de un metal resistivo tal como cobre o una aleacion metalica tal como una aleacion de cobre-manganeso. La pulverizacion a la llama o de metal en caliente es una tecnica bien establecida que se remonta a muchos anos atras, por ejemplo, al documento GB-833.675 (D. Napier and Sons Limited) que se refiere a la pulverizacion de metal en caliente de diversas capas metalicas de un aparato de deshielo o antihielo para una aeronave y el lector es referido al documento GB-833.675, que se incorpora en el presente documento por referencia. La pulverizacion se realiza de modo que el elemento calefactor 501 sea poroso, con el grado de porosidad dependiendo del numero de pasadas de la pistola pulverizadora y el grosor del recubrimiento metalico que forma el elemento calefactor 501. Una pistola pulverizadora adecuada es la Mark 66E-Man producida por Metallisation Limited de Dudley, West Midlands, Reino Unido en combinacion con su equipo de control asociado.

Los orificios pasantes 505 se forman antes de pulverizar a la llama el elemento calefactor 501. Cada orificio tiene un diametro tfpico de 3,5 mm, pero puede oscilar de 1 mm a 6 mm de diametro, mas preferiblemente de 2 mm a 5 mm de diametro, o de 3 mm a 4 mm de diametro. Durante la pulverizacion a la llama, algo del material del elemento calefactor 501 se pulveriza a traves de los dos orificios 505 en los terminales primero y segundo 503, 504.

La siguiente etapa del proceso de ensamblaje se muestra en la figura 4. Se utiliza una mascara para pulverizar a la llama un sensor termico de area 507 sobre la superficie principal superior 502. Asf pues, el sensor termico 507 esta presente sobre la misma capa de sustrato que el elemento calefactor 501. La pista del sensor termico 507 se extiende desde un primer terminal 508 hasta un segundo terminal 509. Cada uno de los terminales 508, 509 se situa en un orificio pasante 505 respectivo. Durante la pulverizacion a la llama, algo de material del sensor termico 507 se pulveriza a traves de los dos orificios 505 en los terminales 508, 509.

El sensor termico de area 507 se utiliza como parte de un bucle de control para proporcionar control de temperatura e informacion de prevencion de danos termicos a una unidad de control para el calefactor 2. El sensor termico 507 es un sensor de dispositivo de temperatura resistivo (RTD). La pulverizacion a la llama situa una pista metalica conductora que tiene un coeficiente de resistencia termico adecuado. Metales adecuados incluyen mquel y aleaciones basadas en mquel, aunque cualquier metal con un coeficiente de resistencia termico elevado podna utilizarse siempre y cuando sea adecuado para ser aplicado mediante un proceso de pulverizacion a la llama. El recubrimiento de metal conductor se puede utilizar para formar todo el sensor termico 507 desde el primer terminal 508 al segundo terminal 509. Alternativamente, como se muestra en la figura 4, el recubrimiento de metal conductor con el coeficiente de resistencia termico adecuado se puede pulverizar a la llama para formar un cabezal de sensor 5010 situado entre dos lfmites 5011 intermedios de la pista del sensor 507. Contactos 5012 se pueden pulverizar a la llama desde los lfmites 5011 a los terminales 508, 509, de modo que conecten el cabezal de sensor 5010 a los terminales 508, 509. Los contactos 5012 pueden ser de un metal conductor tal como cobre.

La siguiente etapa del proceso de ensamblaje se muestra en la figura 5. Esta implica darle la vuelta a la capa dielectrica 50 de modo que la superficie principal inferior 506 se oriente hacia arriba. A continuacion, se utiliza una mascara para pulverizar metal conductor (por ejemplo, cobre) o una aleacion para formar terminales o placas de contacto 5013 alrededor de los orificios pasantes 505. Durante esta pulverizacion a la llama, algo del material del terminal 5013 recubre el taladro de cada orificio pasante 505. Esto se muestra mas claramente en la figura 6 que es una vista seccion transversal tomada sobre la lmea de seccion de la figura 5. El elemento calefactor 501 se muestra en la figura 6 como en posesion de una proyeccion generalmente cilmdrica 5014 que se extiende en el orificio pasante 505 desde la superficie principal 502 y forma un recubrimiento externo radialmente dentro de orificio pasante 505.

El terminal 5013 se muestra como en posesion de una proyeccion generalmente cilmdrica 5015 que se extiende en el orificio 505 desde la superficie principal 506 y forma un recubrimiento interno radialmente del orificio pasante 505.

En la figura 6, la proyeccion cilmdrica 5015 del material de recubrimiento se muestra como abandonando el orificio 505 que tiene un taladro pasante 5016. Si el grosor del recubrimiento del terminal 5013 y su proyeccion 5015 es lo suficientemente grueso, y/o si el diametro del orificio pasante 505 es lo suficientemente pequeno, es posible que la proyeccion 5015 tapone o bloquee la parte interna radialmente del orificio pasante 505 de modo que forme un tapon central. En estas circunstancias, no habna taladro pasante 5016 una vez que se hayan aplicado los dos recubrimientos 501, 5013.

Como se muestra en la figura 6, el extremo libre 5017 de la proyeccion de recubrimiento 5014 se extiende mas alla del extremo libre 5018 de la proyeccion de recubrimiento 5015. Asf pues, la proyeccion 5014 solapa con la proyeccion 5015 dentro del orificio 505. El extremo libre 5017 se muestra como quedandose justo antes de la superficie principal 506, pero se podna extender sustancialmente hasta la superficie principal 506 e incluso a veces

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se extendena ligeramente sobre la superficie principal 506. Esto puede ocurrir, por ejemplo, si la lamina de material dielectrico que forma la capa 50 se situa sobre la mesa de una maquina de pulverizacion metalica y la lamina vibra durante la pulverizacion a la llama. Esta vibracion facilitana un efecto de “recubrimiento pasante” por el que el material pulverizado pasa completamente a traves del orificio 505 y continua ligeramente hasta recubrir la superficie 506 distante alrededor del orificio 505.

De modo similar, la proyeccion de recubrimiento 5015 del terminal 5013 se muestra como teniendo su extremo libre 5018 justo antes de la superficie principal 502. La pulverizacion a la llama u otro proceso de aplicacion podnan disponerse para garantizar que el extremo libre 5018 se extiende sustancialmente hasta la superficie principal 502 o, quiza, incluso rodee parte de la superficie principal 502 contigua al orificio pasante 505. Por supuesto, en estas circunstancias, el elemento calefactor 501 se interpondna entre el extremo libre 5018 y la superficie principal 502.

Debido a solape entre el extremo libre 5017 y el extremo libre 5018 existe una trayectoria conductora continua entre la superficie principal 502 y la superficie principal 506. Esto es cierto para cada uno de los orificios pasantes 505 que se someten a “recubrimiento por pulverizacion” desde ambos extremos para formar una conexion pasante continua.

Con el fin de conseguir una conexion pasante satisfactoria es beneficiosa que la capa dielectrica tenga un grosor en el intervalo de 0,05 mm a 2 mm.

La figura 7 es una ampliacion esquematica del area del cfrculo en la figura 6 y muestra el solape entre los dos recubrimientos que forman las proyecciones 5014, 5015. La pulverizacion a la llama produce un recubrimiento que tiene partfculas con un diametro medio tfpicamente entre 30 |im y 150 |im. Igualmente, cada recubrimiento 5014, 5015 forma un conductor microporoso. Las partfculas de los recubrimientos en la interfaz entre la proyeccion 5014 y la proyeccion 5015 estan mtimamente en contacto con el fin de formar una buena conexion electrica entre el elemento calefactor 501 y el terminal 5013.

La figura 8 muestra dos conectores 41, 42 que comprenden parte del manojo de conectores 4 mostrado en la figura 2 y que se utilizan para conectar electricamente la manta calefactora 3 a la unidad de electronica de control y de fuente de alimentacion 6 (vease la figura 33) de la aeronave 1.

Cada uno de los conectores 41, 42 comprende una capa dielectrica de sustrato 411, 421 que es una tira que tiene la longitud deseada para que el conector realice su funcion de conexion.

Cada capa de sustrato 411, 421 esta fabricada de un termoplastico tecnico de alta temperatura que es el mismo que, o compatible con los materiales de las otras cajas dielectricas componentes y conectores del calefactor 2 de modo que, cuando al final del proceso de ensamblaje los componentes del calefactor se estratifican entre sf, las capas de sustrato 411, 421 se dispersaran satisfactoriamente en la(s) capa(s) dielectrica(s) contigua(s) y/o conector(es), de modo que los componentes del calefactor formen una unidad monolttica satisfactoria sin tener que utilizar pegamento para conectar las capas dielectricas de sustrato y los conectores entre sf

Asf pues, los materiales actualmente preferidos para la capa dielectrica de sustrato 411 o 421 son PPS, PEI, PEKK, PEEK y PES. De estos materiales, los autores de la invencion prefieren particularmente en la actualidad PEKK o PEEK. Estos materiales son particularmente buenos a la hora de garantizar que los componentes del calefactor 2 se fusionaran o uniran entre sf para hacerse monolfticos y no se desestratificaran.

Preferiblemente, cada capa de sustrato 411, 421 esta fabricada del mismo material termoplastico que los otros componentes ya que esto contribuye a garantizar que en el apilamiento de componentes ensamblados se dispersaran o incorporaran entre sf para formar la unidad monolftica cuando el material termoplastico se calienta por encima de su punto de fusion y se aplica presion al apilamiento.

Si el material de cada capa de sustrato 411, 421 no es el mismo que el de los otros componentes y es meramente compatible con el material de los otros componentes, entonces la compatibilidad se puede conseguir seleccionando el termoplastico de las capas de sustrato 411, 421 de tal modo que no sea necesario utilizar adhesivo para unirlo al termoplastico de los otros componentes en el apilamiento durante la estratificacion. Los materiales distintos pero compatibles se uniran entre sf en cada interfaz mediante un material termoplastico (por ejemplo, PEEK) fusionandose con, aunque no dispersandose en, el otro material termoplastico (por ejemplo, PEKK) cuando el apilamiento de componentes ensamblados se calienta por encima del punto de fusion de uno de los materiales contiguos.

Una vez que se ha cortado una lamina de material dielectrico para formar las capas de sustrato 411, 421 a modo de cintas se usa a continuacion una mascara para pulverizar a la llama un metal conductor (por ejemplo, cobre) o una aleacion metalica sobre una superficie principal 412, 422 de modo que se situen pistas de alimentacion o serial. En el caso del conector 41, se situa una pista de alimentacion 413 en la direccion longitudinal de la tira dielectrica 411 y acaba en un terminal 414 en un extremo 415 del conector 41.

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En el caso del conector 42, se utiliza pulverizacion a la llama para situar las dos pistas de senal 423 generalmente paralelas cada una de las cuales termina en un terminal 424 en un extremo 425 del conector 42.

El otro extremo de cada una de las pistas 413, 423 puede acabar de cualquier modo adecuado para su conexion a la unidad de electronica de control y de fuente de alimentacion 6.

La figura 9 muestra la siguiente etapa del proceso de ensamblaje. En esta etapa, la capa dielectrica 50 de la figura 5 se ensambla con dos conectores 41 y un unico conector 42. Los tres conectores 41, 42 se situan, como se muestra en la figura 9, con sus terminales 414, 424 orientados hacia abajo hacia los terminales 5013 de la capa dielectrica 50. Los terminales 414, 424 se sueldan o se estanan a los terminales 5013.

De este modo, los dos conectores 41 se conectan a los extremos del elemento calefactor 501 de modo que el elemento calefactor 501 puede ser alimentado por la unidad de electronica de control y de fuente de alimentacion 6 a traves de los conectores 41. Los extremos del sensor termico 507 se conectan a traves del conector 42 a la unidad de electronica de control y de fuente de alimentacion 6.

La figura 10 muestra la siguiente etapa del proceso de ensamblaje. La manta calefactora parcialmente ensamblada de la figura 9 tiene una capa dielectrica 51 adicional situada sobre la superficie principal 506 de la capa dielectrica 50. Las capas dielectricas 50, 51 se fabrican del mismo material, tal como PEEK o PEKK.

En la figura 10, la capa dielectrica 51 no cubre los extremos 415, 425 de los conectores 41, 42, sino que se podna disponer para cubrir los extremos de modo que la capa dielectrica 51 sea generalmente del mismo tamano y forma que la capa dielectrica 50. Durante la estratificacion al final del proceso de ensamblaje, el grosor aumentado del material dielectrico en los extremos 415, 425 se dispersara o distribuira, al menos parcialmente, como resultado del calor y la presion aplicados durante la estratificacion. Ademas, en la manta calefactora 3 acabada, no importa si, hasta cierto punto, el producto acabado (el producto estratificado) es localmente ligeramente mas grueso en lugares como resultado de un grosor aumentado del material dielectrico que esta presente.

La siguiente etapa del proceso de ensamblaje se muestra en la figura 11. En esta etapa, un plano de tierra 71 se pulveriza a la llama sobre la superficie principal superior 511 de la capa dielectrica 51 de la manta calefactora parcialmente ensamblada en la figura 10. El plano de tierra comprende cobre o una aleacion de cobre pulverizado a la llama y tiene tipicamente 0,05 mm de grosor, aunque puede oscilar de 0,01 mm a 0,5 mm de grosor, o de 0,03 mm a 0,2 mm de grosor. El grosor exacto se puede elegir dependiendo de la conductividad que se requiera.

El proposito de la placa de tierra 71 es detectar una corriente de fallo provocada por un fallo del calefactor en el elemento calefactor 501. Por ejemplo, el fallo podna ser un dano tal como un calefactor fundido. El plano de tierra 71 se conecta a la tierra 143 de la aeronave (vease la figura 19) asf como a la unidad de electronica de control y de fuente de alimentacion 6, de modo que cuando tiene lugar un fallo la unidad 6 detecta un cambio en la corriente.

La figura 12 es una ampliacion de una seccion transversal esquematica del area en el cfrculo de la figura 11 y muestra la interfaz entre el plano de tierra 71 y la capa dielectrica 51 sobre la que se ha pulverizado el plano de tierra. Las partfculas del plano de tierra 71 son microporosas, de modo que, durante el calentamiento y compresion del proceso de estratificacion, el termoplastico de las capas dielectricas contiguas pasara o migrara a traves del plano de tierra 71 como parte de otorgar una estructura monolftica a la manta calefactora 3. Esta migracion se indica mediante las flechas 311 que muestran trayectorias de migracion entre las partfculas 712 del plano de tierra 71. Notese que, en la figura 12, solo se etiquetan algunas de las partfculas 712 por claridad. Las partfculas 712 se localizan al azar como resultado de la pulverizacion y tienen un intervalo de tamanos aleatorios con el diametro medio tipicamente en el intervalo de 30 a 150 |im.

La siguiente etapa del proceso de ensamblaje se muestra en la figura 13.

En esta etapa, un conector 43 que es el mismo que el conector 41 se conecta electricamente al plano de tierra 71 de la manta calefactora parcialmente ensamblada de la figura 11. El conector 43 tiene una pista 433 sobre su superficie de fondo que acaba en un terminal y el terminal esta soldado o estanado al plano de tierra 71. De este modo, el plano de tierra 71 esta conectado electricamente a traves del conector 43 a la unidad de electronica de control y de fuente de alimentacion 6.

La siguiente etapa del proceso de ensamblaje se muestra en la figura 14. Una capa dielectrica 52 se situa sobre la parte superior del plano de tierra 71 de la manta calefactora parcialmente ensamblada de la figura 13. La capa dielectrica 52 esta fabricada del mismo material que las capas dielectricas 50, 51. Se muestra como teniendo un recorte en la region del conector 43. Sin embargo, la capa dielectrica 52 podna ser del mismo tamano y forma que la capa dielectrica 50, de tal modo que cubrina el extremo 435 del conector 43.

La siguiente etapa del proceso de ensamblaje se muestra en la figura 15. La manta calefactora parcialmente ensamblada de la figura 14 se da la vuelta y se coloca una capa dielectrica 53 adicional sobre la superficie principal 502 de la capa dielectrica 50. La capa dielectrica 53 es de la misma forma y tamano que la capa dielectrica 50 y esta

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fabricada del mismo material que las otras capas dielectricas 50, 51 y 52. En la figura 15 es posible observar las pistas 413 de los conectores 41, las pistas 423 del conector 42 y las pistas 423 del conector 43.

La siguiente etapa del proceso de ensamblaje se muestra en la figura 16. En esta etapa, la manta calefactora parcialmente ensamblada de la figura 15 tiene un segundo plano de tierra 72 pulverizado a la llama sobre la superficie principal 531 expuesta de la capa dielectrica 53. Las caractensticas del segundo plano de tierra 72 son las mismas que aquellas del primer plano de tierra 71. En concreto, se prefiere que los planos de tierra 71, 72 sean de cobre pulverizado a la llama.

La siguiente etapa del proceso de ensamblaje se muestra en la figura 17. En esta etapa, se coloca una capa dielectrica 54 adicional sobre el plano de tierra 72 de la manta calefactora parcialmente ensamblada de la figura 16. La capa dielectrica 54 se fabrica del mismo material que las otras capas dielectricas 50, 51, 52, 53. Un conector 44 es generalmente el mismo que el conector 41 y tiene, sobre su superficie inferior en la figura 17, una pista que conduce a un terminal en el extremo 445 del conector 44. Este terminal del conector 44 esta conectado electricamente al segundo plano de tierra 72 por soldadura o estanado de modo que se establezca una conexion electrica entre el plano de tierra 72 y la unidad de electronica de control y de fuente de alimentacion 6.

Colectivamente, los conectores 41, 42, 43, 44 comprenden el manojo de conectores 4 que se muestra esquematicamente en la figura 2.

En la figura 17, la capa dielectrica 54 se muestra como presentando un recorte alrededor del extremo 445 del conector 44. Una alternativa sena omitir el recorte de la capa 54 de tal modo que la capa 54 tenga la misma forma rectangular y tamano que la capa dielectrica 53 subyacente. Esto significana que la capa dielectrica 54 cubrina el extremo 445 del conector 44. Esto podna dar como resultado, tras la estratificacion, un ligero aumento local de grosor de la manta calefactora en la proximidad del extremo 445.

Durante la colocacion de las capas dielectricas, se puede incluir un material de refuerzo en el apilamiento de componentes de la manta calefactora. Este material de refuerzo sena fibroso y ejemplos del material de refuerzo incluyen fibras de vidrio, por ejemplo bien como una cinta unidireccional o como una pieza tejida, que sena porosa frente a las capas dielectricas termoplasticas contiguas durante el proceso de estratificacion. Cualquier refuerzo necesitana ser no conductor con el fin de preservar el aislamiento proporcionado por las capas dielectricas. Asimismo, el material de refuerzo se debe seleccionar para que sea lo mas delgado posible.

En la figura 17, todos los componentes de la manta calefactora 3 estan en su sitio listos para ser estratificados entre sf. El proceso de estratificacion se ilustra esquematicamente en la figura 18. Se aplica calor y presion a apilamiento de componentes de modo que se consolide el estratificado en una estructura monolttica. El resultado es que las capas dielectricas y los extremos embebidos de los conectores, todos fabricados del mismo termoplastico tecnico o de termoplasticos tecnicos compatibles, se dispersan uno en otro y las capas dielectricas y los extremos de los conectores se incorporan o se fusionan entre sf para hacerse monolfticos. Consecuentemente, las capas y los extremos de los conectores no se desestratificaran como resultado de la presencia de una discontinuidad en una interfaz provocada por el material termoplastico que es incompatible y no se ha incorporado con el material termoplastico contiguo. Durante la estratificacion, los extremos embebidos de los conectores se convierten de modo eficaz en parte de la manta calefactora.

La estratificacion se puede realizar utilizando una autoclave convencional, una prensa termica o una maquina de estratificacion grande. Tal maquina se puede utilizar para calentar el apilamiento de componentes por encima del punto de fusion del material termoplastico a la vez que se aplica presion, con el fin de consolidar el estratificado.

Si esta presente un material de refuerzo en el apilamiento de componentes, la presion del proceso de estratificacion comprime el material de refuerzo en el termoplastico de las capas contiguas para formar un estratificado termoplastico reforzado. Si el material de refuerzo es una pieza tejida, se tiene que tener precaucion para garantizar que los tratamientos aplicados a la misma durante los procesos de tejido y acabado son compatibles con las temperaturas de estratificacion del orden de 400°C.

La intencion del proceso de estratificacion es minimizar o eliminar discontinuidades en el estratificado resultante. El producto final en forma de la manta calefactora 3 con los extremos embebidos del manojo de conectores 4 tiene una estructura monolftica que puede sufrir una expansion generalmente uniforme cuando se calienta. Esto reduce las tensiones termomecanicas en la manta calefactora 3. Esta es una consideracion importante a la vista del hecho de que las tensiones termomecanicas son mayores que las tensiones aerodinamicas que experimenta la manta calefactora 3 cuando se instala en la aeronave 1.

En productos estratificados convencionales, se utiliza pegamento y el pegamento es un punto debil en las interfaces entre capas contiguas de estratificado. En un calefactor convencional en el que las capas dielectricas estan pegadas entre sf en el estratificado, las interfaces pegadas es donde puede ocurrir la desestratificacion con cargas de fatiga.

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Una ventaja de la manta calefactora del primer modo de realizacion de la presente invencion como se muestra en la figura 18 es que esta libre de pegamento. Espedficamente, no se utiliza pegamento para estratificar entre sf las capas dielectricas y los extremos embebidos de los conectores.

La figura 19 muestra como la manta calefactora 3 se ofrece hacia arriba a la superficie trasera 142 del escudo de erosion 14. Se utiliza un adhesivo adecuado para pegar o unir la superficie delantera 31 de la manta calefactora 3 a la superficie trasera 142 del escudo de erosion 14. Por simplicidad de la ilustracion, en la figura 19 la manta calefactora 3 y el escudo de erosion 14 se muestran como planos. En una instalacion representativa real tal como la mostrada en la figura 2, la superficie delantera 31 esta curvada de modo convexo y la superficie trasera 142 esta curvada de modo concavo en correspondencia. La manta calefactora 3 recuerda a una gran lamina que es comparativamente larga y ancha con relacion a su grosor y por tanto la manta calefactora 3 es flexible y puede ser doblada facilmente para conformarse a la forma de la superficie trasera 142 del escudo de erosion 14.

Cuando la manta calefactora 3 se ha instalado detras del escudo de erosion 14 y cuando el revestimiento de morro 13 esta siendo ajustado sobre la aeronave 1, los conectores 41, 42, 43 y 44 (que forman colectivamente el manojo de conectores 4) pueden conectarse a la unidad de electronica de control y de fuente de alimentacion 6 de la aeronave 1. Asf pues, el calefactor 2 esta ahora listo para su uso.

En el primer modo de realizacion de la manta calefactora como se discutio anteriormente con referencia a las figuras 3-19, se da el caso de que la manta calefactora incorpora dos planos de tierra (plano de tierra 71 y plano de tierra 72). Cuando la aeronave 1 es golpeada por un rayo sobre el escudo de erosion 14, una corriente continua muy grande (por ejemplo, de 200.000 A) de una duracion muy corta se disipa a una tierra 143 de la aeronave por el escudo de erosion 14. La corriente muy grande que fluye en el escudo de erosion durante la cafda del rayo inducira una corriente en cualquier conductor paralelo subyacente como resultado del acoplamiento electromagnetico. Tales conductores paralelos incluyen los elementos calefactores 501 y el sensor termico 507. Si el elemento calefactor 501 y el sensor termico 507 no estan adecuadamente apantallados frente al acoplamiento electromagnetico, la corriente que se induce en ellos puede ser del orden de 1000 A y esta corriente puede pasar lo largo del manojo de conectores 4 hasta la unidad de electronica de control y de fuente de alimentacion 6. El resultado podna ser una subida de corriente en la unidad de electronica de control y de fuente de alimentacion 6, que solo esta disenada para absorber corrientes del orden de 10 A. Una subida de corriente es indeseable ya que puede danar la electronica dentro de la unidad 6.

En relacion con una manta calefactora convencional con un unico plano de tierra, se induce algo de corriente en el plano de tierra y pasara a la tierra de la aeronave.

En la manta calefactora 3 del primer modo de realizacion de la presente invencion, como se da a conocer con referencia a las figuras 3-19, se da el caso de que la manta calefactora 3 incorpora dos planos de tierra 71, 72. Estos planos de tierra 71, 72 se situan por encima y por debajo del elemento calefactor 501 y el sensor termico 507, de modo que el elemento calefactor 501 y el sensor termico 507 estan “apantallados electromagneticamente” por los dos planos de tierra 71, 72. Este apantallamiento es bastante similar al concepto de apantallamiento coaxial en un cable.

Los planos de tierra tienen generalmente una baja resistencia. Debido a que los dos planos de tierra intercalan el elemento calefactor vulnerable 501, el sensor termico 507 y los extremos embebidos del manojo de conexion 4 que se conectan al elemento calefactor 501 y al sensor termico 507, apantallan esos componentes y la corriente inducida durante la cafda de un rayo se induce preferiblemente en los dos planos de tierra 71, 72 y pasa a la tierra 143 de la aeronave. Se inducen corrientes mucho mas reducidas en el elemento calefactor 501, el sensor termico 507 y los extremos embebidos del manojo de conexion que son alejadas del elemento calefactor 501 y el sensor termico 507, reduciendo asf el riesgo de danos a la electronica en la unidad de electronica de control y de fuente de alimentacion 6.

Ahora se describira un proceso de construccion alternativo. Espedficamente, las figuras 20-28 ilustran los aspectos relevantes de un proceso de ensamblaje alternativo para producir una manta calefactora de acuerdo con el segundo modo de realizacion de la presente invencion. Las figuras 20-28 ilustran solo aquellos aspectos del proceso de construccion que difieren de lo que se mostro en las figuras 3-19 con relacion al primer modo de realizacion de la presente invencion.

Asf pues, en la figura 20, el segundo modo de realizacion toma la capa dielectrica 50 de la figura 4 del primer modo de realizacion y la vuelve bocabajo y a continuacion se pulveriza a la llama un plano de tierra 73 sobre la superficie principal 506 de la capa dielectrica 50, de tal modo que el plano de tierra 73 tiene las mismas caractensticas que el plano de tierra 71.

A continuacion, en la siguiente etapa de este proceso de ensamblaje alternativo del segundo modo de realizacion, se situa una capa dielectrica 55 sobre el plano de tierra 73 (vease la figura 21). La capa dielectrica 55 esta fabricada del mismo material que la capa dielectrica 50. Un conector 45 (que corresponde al conector 43 del primer modo de realizacion) se conecta electricamente al plano de tierra 73. La capa dielectrica 55 tiene un recorte alrededor del

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extremo 455 del conector 45, aunque este recorte se puede omitir y la capa dielectrica 55 puede tener la misma forma y tamano que la capa dielectrica 50, de tal modo que la capa dielectrica 55 cubre el extremo 455.

La siguiente etapa del proceso de ensamblaje del segundo modo de realizacion se muestra en la figura 22. Los orificios pasantes 505 de la capa dielectrica 50 se extienden a traves del plano de tierra 73 y la capa dielectrica 55. Terminales o placas de contacto 5513 se pulverizan a la llama a continuacion sobre la superficie principal superior 552 de la capa dielectrica 55, teniendo los terminales 5513 del segundo modo de realizacion las mismas caractensticas que los terminales 5013 del primer modo de realizacion.

La siguiente etapa del proceso de ensamblaje se muestra en la figura 23. En esta etapa, la manta calefactora parcialmente ensamblada de la figura 22 tiene una capa dielectrica 56 adicional situada sobre la capa dielectrica 55. Dos conectores 43 (que se corresponden con los dos conectores 41 del primer modo de realizacion) y un conector 47 (que se corresponde con el conector 42 del primer modo de realizacion) tienen sus extremos 465, 475 puestos en contacto electrico con los terminales 5513. Un segundo plano de tierra 74 se pulveriza a la llama sobre la capa dielectrica 56 y tiene caractensticas que se corresponden con el segundo plano de tierra 72 del primer modo de realizacion. En la figura 23, la capa dielectrica 56 no cubre los extremos 465, 475 de los conectores 46, 47. Alternativamente, podna disponerse para cubrir los extremos 465, 475 y esto dana como resultado, en el producto final (la manta calefactora estratificada del segundo modo de realizacion), ligero incremento localizado del grosor de la manta calefactora.

La siguiente etapa del proceso de ensamblaje del segundo modo de realizacion se muestra en la figura 24. Una capa dielectrica 57 se situa sobre el segundo plano de tierra 74. Un conector 48 (que se corresponde con el conector 44 del primer modo de realizacion) tiene un extremo 485 conectado electricamente con el segundo plano de tierra 74. La capa dielectrica 57 se muestra como teniendo un recorte alrededor del extremo 485. Este recorte se podna omitir y la capa dielectrica 57 se podna extender sobre el extremo 485.

La siguiente etapa del proceso de ensamblaje se muestra en la figura 25. Una capa dielectrica adicional 58 se pone en contacto con la superficie principal 502 de la capa dielectrica 50 de modo que cubra el elemento calefactor 501 y el sensor termico de area 507. El resultado se muestra en la figura 26. En la figura 26, todos los componentes de la manta calefactora 3 y los extremos embebidos 455, 465, 475, 485 de los conectores 45, 46, 47, 48 estan en su sitio y listos para ser estratificados entre sf

Se aplica calor y presion al apilamiento de componentes de la figura 26 para producir el estratificado monolftico de la manta calefactora 3 mostrada en la figura 27. Todas las capas dielectricas 50, 55, 56, 57, 58 se fabrican del mismo termoplastico tecnico de alta temperatura o de un termoplastico tecnico de alta temperatura compatible (como en el primer modo de realizacion) y por tanto se fusionan entre sf durante el proceso de estratificacion. Cuando sea necesario, el material termoplastico fluye a traves de los planos de tierra 73, 74 porosos y a traves del elemento calefactor 501 poroso y a traves del sensor termico 507 poroso. Debido a que el material termoplastico se incorpora o se fusiona conjuntamente en las interfaces entre los componentes apilados de la figura 26, las interfaces desaparecen sustancialmente y por tanto las interfaces no estan presentes, de hecho, en el producto final (la manta calefactora 3 del segundo modo de realizacion). Las discontinuidades son indeseables debido a que pueden actuar como sitios de iniciacion de grietas que son sitios potenciales de debilidad estructural o de fatiga. Retirar sustancialmente las discontinuidades de producto final (la manta calefactora 3 estratificada) produce una manta calefactora mas durable.

La manta calefactora 3 del segundo modo de realizacion (figura 27) tiene entonces su superficie delantera 31 unida adhesivamente a la superficie trasera 142 del escudo de erosion 14, como se muestra en la figura 28.

Los conectores 45, 46, 47, 48 forman colectivamente el manojo de conectores 4 que sirve para conectar electricamente la manta calefactora 3 a la unidad de electronica de control y de fuente de alimentacion 6.

En el segundo modo de realizacion, los dos planos de tierra (planos de tierra 73, 74) tienen diferentes posiciones con relacion al elemento calefactor 501 y el sensor termico 507 en comparacion con los dos planos de tierra (planos de tierra 71, 72) del primer modo de realizacion.

En el segundo modo de realizacion, el elemento calefactor 501 y el sensor termico 507 no estan intercalados entre los dos planos de tierra 73, 74. En su lugar, los dos planos de tierra 73, 74 se situan en el lado del elemento calefactor 501 y el sensor termico 507 alejado del escudo de erosion 14. En otras palabras, el elemento calefactor 501 y el sensor termico 507 estan intercalados entre (i) el escudo de erosion 14 y (ii) los dos planos de tierra 73, 74. En comparacion con una manta calefactora que tiene tan solo un unico plano de tierra, los dos planos de tierra 73, 74 del segundo modo de realizacion proporcionan una proteccion mejorada frente la induccion de una corriente excesiva por cafda de rayos en el elemento calefactor 501, el sensor termico 507 y los extremos embebidos del manojo de conexion 4 que se alejan del elemento calefactor 501 y el sensor termico 507. Sin embargo, la proteccion es menos efectiva que la proteccion proporcionada por la configuracion de los dos planos de tierra del primer modo de realizacion, ya que en el primer modo de realizacion los dos planos de tierra 71, 72 intercalan el elemento

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calefactor 501 y el sensor termico 507 y proporcionan asf un tipo de “apantallamiento coaxial” al elemento calefactor 501 y el sensor termico 507.

Las figuras 29 y 30 muestran un sensor termico de area alternativo. En la figura 29, el sensor termico de area 507 se situa sobre un portador 5019 distinto de la capa dielectrica 50. El portador 5019 es de menor anchura y longitud que la capa dielectrica 50 aunque esta fabricado preferiblemente del mismo termoplastico tecnico de alta temperatura que la capa dielectrica 50.

Alternativamente aunque menos deseablemente, el portador 5019 esta fabricado de un termoplastico tecnico de alta temperatura compatible con la capa dielectrica 50 y los otros componentes de la manta calefactora 3 con los que se fusionara durante el proceso de estratificacion. Los materiales preferidos de los autores de la invencion actualmente para el portador 5019 incluyen PPS, PEI, PEKK, PEEK y PES. De estos materiales, son particularmente preferidos PEKK y PEEK.

La figura 29 muestra asimismo como puede ser encapsulado parcialmente, de modo opcional, el sensor termico 507 en una capa de encapsulado 5020 que esta fabricada del mismo material que el portador 5019. La capa de encapsulado 5020 se muestran en lmea de puntos en la figura 29. Cuando la capa de encapsulado 5020 se situa sobre el portador 5019, la capa de encapsulado 5020 cubre completamente el cabezal de sensor 5010 y las primeras partes contiguas de los contactos 5012.

El sensor termico de area 507 se pulveriza a la llama sobre la superficie principal superior 50191 del portador 5019. La pulverizacion a la llama del sensor de temperatura 507 da como resultado que los terminales primero y segundo 508, 509 del sensor de temperatura se situen alrededor de los orificios pasantes 5021 de la capa portadora 5019.

A continuacion, como se muestra en la figura 30, el portador 5019 se situa sobre la capa dielectrica 50 de la figura 3. La colocacion es tal que los orificios pasantes 5021 del portador 5019 se alinean con los orificios pasantes 505 relevantes de la capa dielectrica 50.

Otros aspectos del proceso de fabricacion para producir una manta calefactora son los mismos que para el primer modo de realizacion descrito con referencia a las figuras 3-19 o el segundo modo de realizacion descrito con referencia a las figuras 20-28.

La figura 31 muestra un conector 49 que es una variante del conector 41 de la figura 8.

En relacion con el conector 49, este usa la misma capa dielectrica de sustrato 411, superficie principal 412, pista de alimentacion 413, terminal 414 y extremo 415 que para el conector 41 de la figura 8. La diferencia es que el conector 49 de la figura 31 incluye adicionalmente una capa de encapsulado 491 fabricada de un termoplastico tecnico de alta temperatura, igual a o compatible con la capa dielectrica de sustrato 411. La capa de encapsulado 491 se detiene en una posicion 492 de la superficie principal 412 lo que deja expuesto el terminal 414 y una longitud corta contigua de la pista de alimentacion 413. El conector 49 se puede utilizar para sustituir los conectores 41, 43 y 44 del primer modo de realizacion, o los conectores 45, 46 y 48 de segundo modo de realizacion. La posicion 492 del conector 49 se elige de modo que el extremo 423 de la capa de encapsulado 491 se apoya en y no se introduce en, los componentes estratificados de la manta calefactora 3.

Cuando el conector 49 esta en produccion, se aplica calor y presion a las capas 411, 491 de modo que se incorporen o fusionen entre sf para formar una estructura estratificada.

Sin embargo, debido a que la capa de encapsulado 491 no penetra en los componentes estratificados de la manta calefactora 3, sena posible cambiar el material de la capa de encapsulado 491 a, por ejemplo, una pelfcula protectora que se pulveriza. La naturaleza del material de la pelfcula pulverizada no importa particularmente en el contexto de estratificar entre sf los componentes de la manta calefactora 3, ya que el material de la capa de encapsulado 491 no penetrara en el apilamiento de componentes que forman la manta calefactora 3.

La figura 32 muestra un conector 41A alternativo adicional que es generalmente el mismo que el conector 41 de la figura 8, salvo porque se une (por ejemplo por soldadura o estanado) un tapon metalico 416 (por ejemplo de cobre) al terminal 414 de la figura 8, para producir asf el conector 41A como una variante del conector 41 de la figura 8. El tapon 416 se muestra en la figura 32 como en posesion de una porcion circular de base 4161 y una porcion circular superior 4162 que es de menor diametro de la porcion de base 4161. El diametro de la porcion superior 4162 se ajusta preferiblemente para que sea igual al de los orificios 505 de la figura 3. Asf pues, en una variante de la figura 9, cuando el conector 41A sustituye al conector 41, la porcion superior 4162 del tapon 416 se proyectara y se alojara limpiamente dentro de orificio pasante 505 correspondiente de la capa dielectrica 50.

La figura 33 es una ilustracion esquematica de las conexiones entre la manta calefactora 3 y la unidad de electronica de control y de fuente de alimentacion 6.

La manta calefactora de la presente invencion puede incorporarse en cualquier superficie (por ejemplo orientada hacia delante) de una aeronave que pueda ser susceptible de formacion de hielo en vuelo. Por ejemplo, alternativas a incorporar la manta calefactora en el borde de ataque de un ala incluyen incorporarla en el borde de ataque de una aleta o plano de cola, o en la toma de aire de un motor, o en una solapa del borde de salida para detener la 5 formacion de hielo sobre la solapa cuando se despliega, o en un aleron.

En los modos de realizacion primero y segundo anteriores, la manta calefactora 3 se ha ensamblado independientemente y estratificado a continuacion, antes de ser unida al escudo de erosion 14. Una alternativa sena comenzar con el escudo de erosion 14 y a continuacion apilar secuencialmente, sobre el escudo de erosion, los 10 componentes de la manta calefactora y los conectores. El primer componente podna unirse al escudo de erosion. A continuacion, cuando el apilamiento completo de componentes se ha ensamblado sobre el primer componente, se podna aplicar calor y presion a los componentes y al escudo de erosion de modo que se estratificaran entre sf los componentes de la manta calefactora y los conectores in situ sobre el escudo de erosion.

15

Claims (13)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   60

   65

   REIVINDICACIONES

   1. Una manta calefactora electrotermica (3) para un sistema antihielo, en la que:

   la manta calefactora (3) es una manta calefactora laminada y comprende capas dielectricas (50-58), un elemento calefactor (501) y un primer plano de tierra conductivo (71-74);

   caracterizada por que:

   al menos una primera de las capas dielectricas (50-58) comprende material termoplastico;

   el primer plano de tierra (71-74) comprende metal pulverizado depositado sobre dicha primera capa dielectrica (50, 51, 53, 56); y

   el primer plano de tierra (71-74) es poroso y esta atrapado entre dos de las capas dielectricas (50-58) con el material termoplastico de dichas dos capas dielectricas laminandose entre sf a traves del primer plano de tierra.
2. 2. Una manta calefactora electrotermica (3) de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que el metal es cobre o aleacion de cobre.
3. 3. Una manta calefactora electrotermica (3) de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que el material termoplastico comprende PEEK, PEKK o una mezcla de los mismos.
4. 4. Una manta calefactora electrotermica (3) de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en la que cada una de las capas dielectricas (50-58) comprende material termoplastico.
5. 5. Una manta calefactora electrotermica (3) de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en la que el metal pulverizado del primer plano de tierra (71-74) comprende partfculas que tienen un diametro medio de 30-150 pm.
6. 6. Una manta calefactora electrotermica (3) de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en la que el metal pulverizado del primer plano de tierra (71-74) tiene un espesor de 0,01-0,5 mm.
7. 7. Una manta calefactora electrotermica (3) de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en la que el metal pulverizado del primer plano de tierra (71-74) se deposita sobre una primera superficie principal (506, 511, 531) de dicha primera capa dielectrica (50, 51, 53, 56) y cubre al menos el 50 % de la primera superficie principal.
8. 8. Una manta calefactora electrotermica (3) de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, que comprende ademas un segundo plano de tierra conductivo (71-74), en el que una segunda de las capas dielectricas (50-58) comprende material termoplastico, y el segundo plano de tierra (71-74) comprende metal pulverizado depositado sobre dicha segunda capa dielectrica.
9. 9. Una manta calefactora electrotermica (3) de acuerdo con la reivindicacion 8, en la que el elemento calefactor (501) se coloca entre el primer y el segundo plano de tierra (71-74).
10. 10. Un metodo para fabricar una manta calefactora electrotermica (3), que comprende las etapas de:

    proporcionar una pluralidad de capas dielectricas (50-58), al menos una de las cuales comprende material termoplastico;

    pulverizar a llama un metal sobre el material termoplastico de dicha primera capa dielectrica (50, 51, 53, 56) para formar un primer plano de tierra conductivo (71-74);

    formar una pila que comprende las capas dielectricas (50-58) y un elemento calefactor (501), con el elemento calefactor (501) separado en la pila del primer plano de tierra (71-74) mediante al menos una de las capas dielectricas (50, 51, 53, 55, 56); y

    laminar juntas las capas dielectricas (50-58) de la pila;

    en el que en la pila ambas capas dielectricas (50-58) que atrapan el primer plano de tierra (71-74) se fabrican de material termoplastico, y durante la laminacion, el material termoplastico fluye en poros del primer plano de tierra (71-74) para unir las capas dielectricas que atrapan el primer plano de tierra.
11. 11. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 10, en el que una pistola de pulverizacion a llama se usa para pulverizar a llama el primer plano de tierra (71-74) sobre dicha primera capa dielectrica (50, 51, 53, 56) y la pistola realiza una pluralidad de pasadas sobre dicha primera capa dielectrica para aumentar el espesor del primer plano de tierra hasta que su espesor es de 0,01-0,5 mm.
12. 12. Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 11, en el que el metal que se pulveriza a llama es cobre o aleacion de cobre.
13. 13. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que el material termoplastico 5 comprende PEEK, PEKK o una mezcla de los mismos.