JP2008190523A - 航空機の構成要素用表面実装ヒータアッセンブリ - Google Patents
航空機の構成要素用表面実装ヒータアッセンブリ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008190523A JP2008190523A JP2008000671A JP2008000671A JP2008190523A JP 2008190523 A JP2008190523 A JP 2008190523A JP 2008000671 A JP2008000671 A JP 2008000671A JP 2008000671 A JP2008000671 A JP 2008000671A JP 2008190523 A JP2008190523 A JP 2008190523A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heater assembly
- layer
- surface mount
- support layer
- heating element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
- F01D9/041—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector using blades
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/02—De-icing means for engines having icing phenomena
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
- F01D5/288—Protective coatings for blades
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
- F02C7/047—Heating to prevent icing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/50—Intrinsic material properties or characteristics
- F05D2300/501—Elasticity
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
【課題】吸い込みによる危険性および潜在する機械的な不具合を最小化しながら、高い耐食性を有するとともに、構成要素の構造強度および空力性能の低下を最小化する、表面実装フレキシブルヒータを提供する。
【解決手段】支持層75と、この支持層75で保持された電気抵抗薄膜発熱体70と、この発熱体70を覆うコーティングと、この支持層75を構成要素に固定する接着剤80と、を有する航空機構成要素用の表面実装ヒータアッセンブリが提供される。コーティングは、薄膜発熱体70の潜在的な露出の識別を可能とするために、視覚的に異なる2つの層60,65を有している。支持層75と、発熱体70と、支持層を航空機構成要素に接合するための遷移層と、を備える多層のアッセンブリを有する表面実装ヒータが提供される。
【選択図】図2
【解決手段】支持層75と、この支持層75で保持された電気抵抗薄膜発熱体70と、この発熱体70を覆うコーティングと、この支持層75を構成要素に固定する接着剤80と、を有する航空機構成要素用の表面実装ヒータアッセンブリが提供される。コーティングは、薄膜発熱体70の潜在的な露出の識別を可能とするために、視覚的に異なる2つの層60,65を有している。支持層75と、発熱体70と、支持層を航空機構成要素に接合するための遷移層と、を備える多層のアッセンブリを有する表面実装ヒータが提供される。
【選択図】図2
Description
本発明は、航空機構成要素用のフレキシブルヒータアッセンブリに関し、特に、空力的および吸い込み耐性的に最適化されたアッセンブリ内に腐食保護および腐食指標を含む、航空機構成要素用のフレキシブルヒータアッセンブリに関する。
尚、本発明は、契約番号N00019−02C−3003のもと、米国政府の支援により為されたものであり、米国政府は所定の権利を有する。
航空機構成要素、特にガスタービンエンジン構成要素の運転環境は、きわめて苛酷であり、要求仕様が厳しい。エンジンを通過する空気流の流路におけるエンジン構成要素が曝される温度および液体水分の含有量によって、氷が付着することがある。このような環境においては、付着した氷の吸い込みによるエンジン構成要素の損傷を防止するために、電熱式氷保護装置が必要である。
ガスタービンエンジン構成要素を保護する現在の表面実装の塗布には欠点がある。この目的で現在使用されている切削可能なシリコーンゴムは腐食を非常に受ける。さらに、現在の表面実装ヒータは構造部品ではなく、構造部品用に最適に設けられ、かつエンジンのより大きな構造強度および空力性能を保証するジェットタービンエンジン内の有用な空間を占有してしまう。また、表面実装に塗布される耐食性を改善したシリコーンエラストマは、発熱体をエンジン構成要素に固定している接着剤が劣化した場合に、回転するジェットタービンブレードの寿命に非常に悪影響を及ぼす。さらに、硬質粒子による腐食つまり局所的な破損による保守作業者への電気的な損傷が心配である。何故なら、発熱体を覆うシリコーン層の欠落は、部品が通電されているのに電気的に絶縁されないからである。
したがって、ガスタービンエンジンの用途における表面実装フレキシブルヒータは、吸い込みによる危険性および潜在する機械的な不具合を最小化しながら、高い耐食性を有するとともに、構成要素の構造強度および空力性能の低下を最小化する必要がある。
本発明の1つの目的は、ガスタービンによって容易に切削可能なポリマ支持層および接着剤を用いて、腐食保護および腐食指標の両方を実現する、ガスタービンエンジン構成要素用の表面実装ヒータアッセンブリを提供することである。
本発明の他の目的は、吸い込みによる危険性を最小化し、かつ高い腐食保護を有するガスタービンエンジン構成要素用の表面実装ヒータアッセンブリを提供することである。
本発明の別の目的は、回転しているガスタービンブレードへの機械的損傷を防止するためにエンジンの運転中に切削することのできる、ガスタービンエンジン構成要素用の表面実装ヒータアッセンブリを提供することである。
本発明のさらに別の目的は、このアッセンブリの全体の厚さを最小化し、腐食から保護し、さらに吸い込みによる危険性を最小化する、ガスタービンエンジン構成要素用の表面実装ヒータアッセンブリを提供することである。
本発明のさらに別の目的は、耐食性があり、潜在的な電気的な不具合を検出可能な腐食指標を用いる、ガスタービンエンジン構成要素用の表面実装ヒータアッセンブリを提供することである。
本発明のさらに別の目的は、一体成形された複合構造体として用いる場合に、切削可能な接着剤と一体成形された複合構造体との間に遷移層を用いる、ガスタービンエンジン構成要素用の表面実装ヒータアッセンブリを提供することである。
本発明のさらに別の目的は、切削可能な接着剤と、構造的な構成要素である一体成形された複合構造体との間に遷移層を用いる、ガスタービンエンジン構成要素用の表面実装ヒータアッセンブリを提供することである。
このような目的および利点は、支持層と、この支持層で保持された電気抵抗薄膜発熱体と、この発熱体を覆うコーティングと、この支持層を構成要素に固定する接着剤と、を有する、ガスタービンエンジン構成要素用の表面実装ヒータアッセンブリによってもたらされる。このコーティングは、薄膜発熱体の潜在的な露出を識別可能とするために視覚的に異なる2つの層を有する。航空機構成要素用の表面実装ヒータが、支持層と、この支持層に保持された発熱体と、この発熱体を覆うコーティングと、を備える多層のアッセンブリを有する。多層のアッセンブリは、支持層および航空機構成要素を接合するための遷移層をさらに備えている。
図面、特に図1を参照すると、ガスタービンエンジンにおけるエアフォイル構成要素用の従来の表面実装ヒータアッセンブリが詳細に図示されており、参照番号10で示されている。ヒータアッセンブリ10は、接着層20によってエアフォイル15に貼り付けられる。接着層20は、エアフォイルをヒータアッセンブリ10に接合する。最も上側にあるガス流に接する層は、シリコーン保護層25である。保護層25は、発熱体30を保護する。発熱体30は、シリコーン支持層35によって支持される。エアフォイル15は、例えば、ガスタービンエンジンにおけるエアフォイルのベーン構成要素40のようなより大きなガスタービンエンジン構成要素の一部である。
発熱体30は、通常では、チタン、チタン合金、銅合金、ニッケルおよびニッケル合金などの材料による電気抵抗金属薄膜である。ヒータアッセンブリ10の全体は、一般的には、銅合金またはニッケル合金の発熱体と、カレンダ加工工程時に組み込まれたガラススクリム布(glass scrim cloth)で強化され、カレンダ加工されたシリコーン支持層と、カレンダ加工されたシリコーン保護層と、からなる。発熱体30は、次に、このような用途で通常使用される接着剤20を用いてエアフォイル15に貼り付けられる。接着を強化するためにプライマ(下塗剤)を使用してもよい。アッセンブリ10は、厚さが約0.002インチ(約0.051mm)〜約0.005インチ(約0.127mm)である。
耐食性があまりないシリコーンゴムを保護層25に使用する従来の構成では、数多くの不利な点がある。したがって、ガスタービン構成要素の耐食性を十分に達成するためには、最小厚さが0.010インチ(約0.254mm)〜0.020インチ(約0.508mm)である比較的厚いシリコーンゴムの層が必要とされる。さらに、表面実装ヒータアッセンブリ10全体の厚さも比較的厚い。保護層25、発熱体30、支持層35および接着剤20を含む表面実装ヒータアッセンブリ10の全体の厚さは、約0.030インチ(約0.762mm)〜約0.060インチ(約1.524mm)である。タービンエンジンの比較的限られた空間においては、このような厚さは、エンジンの耐荷重性の構造的な構成要素に使用できる容積を占有してしまう。したがって、従来の構成のような厚いヒータアッセンブリを使用しなければならないエンジンは、構造上の完全性および空力性能を損ねてしまう。
また、耐食性を改善したシリコーンエラストマを表面実装用途に使用することは、発熱体をエンジン構成要素に固定する接着剤20が劣化した場合に、回転するジェットタービンブレードの寿命にとって非常に悪影響を及ぼす。ヒータアッセンブリが回転するジェットタービンブレード内に離脱すれば、エンジン性能を完全に損なうか、または実質的に低下させてしまう。
さらに、硬質粒子による腐食つまり局所的な破損によって保護層が除去された場合に、保守作業者に対する電気的な傷害が心配である。従来のヒータアッセンブリ10においては、発熱体上のシリコーン層が除去されても、電気的に絶縁されず、構成要素は、十分な電気的絶縁のない状態で通電されたままとなる。このような場合には、保守作業者に危険が及ぶ。
図2によれば、参照番号50によって表される本発明によるヒータアッセンブリの第1の実施例が示されている。ヒータアッセンブリ50は、ガス流路内のエアフォイル55のようなガスタービンエンジン構成要素に貼り付けられている。ヒータアッセンブリ50は、2つの層を有している。すなわち、ヒータアッセンブリ50の耐食性を目的とした保護コーティングである腐食保護層60と、腐食指標層65と、を有する。保護層60および指標層65の直下に発熱体70がある。電気抵抗層などの発熱体70は、腐食指標層65とガスタービンによって切削可能な支持層75との間に直接位置している。支持層75は、ガスタービンによって切削可能な接着剤80を用いてエアフォイル55に貼り付けられている。ヒータアッセンブリ50は、ガスタービンエンジン段のエアフォイル55に貼り付けられているように示されているが、本発明のヒータアッセンブリ50は、任意の航空機構成要素、特に、ガスタービンエンジンのガス流路に曝される構成要素にも貼り付けることができる。
腐食保護層60は、ガス流に直接隣接しており、耐食性のあるポリマ層であることが好ましい。下にある発熱体70およびエアフォイル55に対する腐食の保護となるので、フルオロカーボン(過フッ化炭化水素)エラストマをヒータアッセンブリの表面に使用することが好ましい。腐食保護層60は、耐食性のために開発された溶媒化エラストマで形成されることが好ましく、厚さが0.005インチに概ね等しいか、これより大きいことが好ましい。例えば、ペルシールコーポレーション(Pelseal Corporation)の製品であるPLV2100溶液は、耐食性を与えることができる。腐食保護層60は、腐食指標層65に対する十分な接着および厚さの制御を達成するために、溶射、静電塗装、ロール塗布および粉体塗装などの従来技術を用いて塗布される。十分な接着を得るために、製造業者の指示に従って塗布されるプライマを使用してもよい。
腐食指標層65は、腐食保護層60とは本質的に異なる色の耐食性のポリマ層であることが好ましい。代替的に、腐食指標層65は、目視を可能にする可視光、紫外光または赤外光などの電磁放射を用いて検査する際に、色を変化させるように添加された、追加の非電導性の化学化合物を有している。いずれにしても、腐食指標層65は、作業者に傷害を生じさせる可能性のある腐食保護層60の欠陥を検出することを保証するために、腐食保護層60とは視覚的に異なっている。腐食指標層65がない場合、従来のフレキシブルヒータのシリコーンコーティングと同様に、衝撃から生じる硬質粒子による腐食つまり局所的な破損によって、電気的に絶縁されることなく、発熱体を覆っているポリマ面が除去されてしまう可能性がある。電気が絶縁されなければ、ヒータアッセンブリの診断法では、保守作業者に危害を及ぼす恐れのある通電されているジェットタービン構成要素の面から生じる損傷を検出できない。
また、腐食指標層65は、溶射、静電塗装、ロール塗布および粉体塗装などの従来の手法によって塗布される。腐食指標層65の厚さは、腐食保護層60と発熱体70との間の十分な接着を実現するために、約0.0005インチ(約0.013mm)〜約0.005インチである。製造業者の指示によって塗布されたプライマを十分な接着を実現するために用いてもよい。更に十分な腐食指標層65が、ヒータの動作電圧およびワット数において作業者を電気的に隔離できるように塗布される。腐食保護層60および腐食指標層65の組み合わせが、ガスタービンエンジンのガス流路に必要とされる耐食性を与え、エアフォイルの運用寿命を延長させる。
発熱体70は、好ましくは、チタン、チタン合金、銅合金、ニッケルおよびニッケル合金などの材料で形成される電気抵抗金属薄膜の発熱体である。ただし、材料はこれらに限定されるものではない。発熱体の表面に、発熱体70の合金に適切な化学エッチング、プラズマエッチングおよびプライマを使用して接合の準備が行われる。発熱体70は、約0.0005〜0.005インチの厚さを有する。
発熱体70は、支持層75に接合される。支持層75は、工程中に発熱体70を支持するポリマ層であることが好ましい。支持層75は、エンジンの運転条件下での使用に耐えられる十分な強度を有する。しかし、支持層75は、エアフォイル55から離脱した場合に、吸い込みによるエンジンの損傷を最小化あるいは排除するためにタービンブレードによって切削可能なものでなければならない。支持層75は、ケミカルミリング作業中に発熱体70を支持するポリマから形成されることが好ましい。支持層75は、通常のオートクレーブつまり圧縮成形により成形されたポリマフィルム、即ちカレンダ加工されたシートであってよい。支持層75は、粉体塗装などの通常の方法で塗布されたポリマ層であってもよい。支持層75は、溶射、静電塗装、ロール塗布などの通常の方法によって塗布された溶液の蒸着により形成されたポリマフィルムであってもよい。好ましくは、全ての形態は、ケミカルミリング作業中に発熱体70を支持し、かつ隣接する材料と十分な接着を実現できる厚さ、一般的には、0.001インチ(約0.025mm)〜0.010インチで塗布される。製造業者の指示によって塗布されたプライマを十分な接着を達成するために用いてもよい。
接着剤80は、発熱体50をエンジン構成要素55へ固定する。切削可能な接着剤80は、ジェット空気流の運転条件下での使用に耐える十分な強度を備えるとともに、支持層75をエアフォイル55へ接着するポリマ接着剤であることが好ましい。したがって、耐久性があり、かつタービンブレードによって切削可能なポリマが、潜在的な吸い込み中にエンジンの損傷を最小化するか、または排除するために使用される。切削可能な接着剤80は、通常のオートクレーブつまり圧縮成形で成形されるカレンダ加工されたシートであってもよい。切削可能な接着剤80は、溶射、静電塗装、ロール塗布などの通常の方法によって塗布された溶液の蒸着により形成されたポリマフィルムであってもよい。切削可能な接着剤80は、粉体塗装などの通常の手段で塗布されたポリマ粉体でもよい。好ましくは、全ての形態は、一般的には、0.0005〜0.010インチの厚さで塗布される。製造業者の指示によって塗布されたプライマを十分な接着を達成するために用いてもよい。ヒータアッセンブリ50の全体の厚さは、約0.007インチ(約0.178mm)〜約0.035インチ(約0.889mm)である。ここで、厚さの上限値は、利用できる空間の大きさで決定される。
第1の実施例の発熱体50は、ガスタービンエアフォイル55または他の構成要素が、繊維強化ポリマ、繊維強化金属またはセラミックマトリックス複合材料、即ち加工された金属構造の用途向けである。発熱体50をエアフォイル55に貼り付けるには、フルオロカーボン溶液などの支持層75が、0.001インチの厚さの純チタン薄膜の発熱体70に溶射される。次に、支持層75は、発熱体50のケミカルミリングに必要な支持力を設けるように硬化される。支持層75の厚さは、約0.001〜0.010インチである。
ケミカルミリング後、表面に露出している発熱体50には、約0.001インチの厚さの腐食指標層65が溶射され、次に腐食保護層60が溶射される。最も外側の腐食保護層60は、約0.009インチ(約0.229mm)の厚さである。層60,65は、熱硬化される。次に、好ましくは、切削可能な接着剤80が、支持層75に約0.004インチ(約0.102mm)の厚さで溶射される。硬化されていない接着剤80が、エアフォイル55上に置かれ、外部からの加圧、加熱および真空排気を用いて熱硬化される。代替的なフレキシブル表面実装ヒータアッセンブリ50の塗布方法が用いられてもよい。
第1の実施例におけるヒータアッセンブリ50の全体の厚さは、約0.007〜0.035インチである。厚さの上限値は、使用できる空間の大きさによって決定される。ガスタービン構成要素用の従来のヒータアッセンブリの全体の厚さは、0.030〜0.060インチの範囲である。厚さが小さいことの利点は、ガスタービンエンジン内の限られた領域において非常に重要である。厚さが小さいことによって、タービンの構造支持体をより大きくできるとともに、空力性能も向上する。さらに、空気流の流路における腐食保護層60および腐食指標層65の組み合わせは、ガスタービン構成要素の運用寿命を延長させる。腐食指標層65は、損傷による腐食を容易に検出できるようにするとともに、保守作業者の安全性も向上させる。ポリマ支持層75に使用される材料は、潜在的な吸い込み中のタービンの損傷を軽減する。
図3によれば、参照番号100で表されるヒータアッセンブリの第2の実施例が示されている。ヒータアッセンブリ100は、第1の実施例と同様に、腐食保護層105、腐食指標層110、発熱体115および切削可能な支持層120の要素を含んでいる。ヒータアッセンブリ100は、さらに遷移層125を含んでいる。遷移層125は、ヒータアッセンブリ100が、エアフォイル130などのポリママトリックス複合材料のガスタービン構成要素の成形時に一体成形される場合や、通常の熱硬化性接着剤を用いて副次的に取り付けられる場合に必要である。
遷移層125は、好ましくは、切削可能な支持層120に隣接する第1の側に切削可能な接着剤でコーティングされる、ガラス繊維布層のような布地層である。切削可能な接着剤の量は、ヒータアッセンブリに遷移層を接着接合するのに十分な量である。さらに、遷移層はヒータを接着する工程中に遷移層が接着剤または複合マトリックス樹脂(composite matrix resin)で部分的に含浸されることが可能な十分な繊維の容積がある。次に、ガスタービン構成要素に最も近い遷移層125の第2の側は、ポリウレタン、エポキシ、ビスマレイミド、フタロニトリル、またはポリイミドなどの熱硬化性ポリマを用いて副次的に取り付けられるか、またはグラファイト繊維やセラミック繊維で強化されたエポキシ、フタロニトリル、ポリイミドまたはビスマレイミドなどの熱硬化性複合構造体と一体成形される。遷移層125は、グラファイトまたはセラミック繊維で強化されたビスマレイミドにより構成される。遷移層125の厚さは、約0.004インチであり、ガスタービンエンジン構成要素の構造要求に寄与する。更に、遷移層は、支持層に統合することができる。
第2の実施例において、支持層120は、発熱体115に溶射することで塗布され、次いで、その後工程のケミカルミリングに備えて支持層120を硬化させる。支持層120は、発熱体115に約0.005インチの層として溶射されることが好ましい。発熱体115は、純チタンであり、厚さは約0.001インチであることが好ましい。
ケミカルミリング後に、露出している発熱体115には、約0.001インチの厚さの腐食指標層110が溶射され、次に、腐食保護層105が溶射される。最も外側の腐食保護層105は、厚さが約0.005〜約0.020インチである。ここで、厚さの範囲の上限値は、使用できる空間の大きさによって決定される。層105,110は、熱硬化される。
遷移層125は、溶射、粉体塗布、またはロール塗布によって、約0.0001インチ(約0.003mm)〜約0.005インチの厚さの切削可能な接着剤を用いて塗布される。遷移層125は、ヒータアッセンブリ100の支持面に接着される。樹脂のトランスファ成形などの乾式の組立工程では、アッセンブリは,複合材料製コンポーネント布地(composite component fabric)で積層され、適切な工具と工程により製造される。代替的に、一体成形工程が、オートクレーブ、すなわち圧縮成形などの予備的な含浸工程を含んでもよい。
第2の実施例によるヒータアッセンブリ100の利点は、従来の方法と比較して同等である。さらに、第2の実施例による一体成形されたヒータアッセンブリ100は、機械研磨、溶媒洗浄、下塗りなどの副次的な接合に関連する作業を省略できるので、従来の方法によるヒータアッセンブリに比べてコストを削減できる。また、0.004インチの厚さを有する遷移層は、複合構造に寄与して、耐荷重要素を提供する。さらに、フルオロカーボンの腐食指標層および腐食保護層は、シリコーンを使用する際に一般的に生成される接合時の異物(contamination)を排除できる。
本発明は、1つまたは複数の実施例を参照して説明されたが、本発明の範囲から逸脱することなしに様々な変更がなされ、本発明の要素を等価なもので置き換え得ることは、当業者には理解されるであろう。また、本発明の範囲から逸脱することなしに、特定の状況あるいは特定の材料に適応するために本発明の教示に様々な修正を加えることも可能である。したがって、本開示は、本発明を実施するための最善の態様として開示した特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内にある全ての実施例を含む。
Claims (22)
- 航空機の構成要素用の表面実装ヒータアッセンブリであって、
支持層と、
前記支持層に支持される電気抵抗薄膜発熱体と、
前記薄膜発熱体を覆うコーティングと、
前記支持層を前記航空機構成要素に固定する接着剤と、
を備え、
前記コーティングは2つの層を含み、該2つの層は、前記薄膜発熱体の潜在的な露出を識別するために視覚的に異なることを特徴とする表面実装ヒータアッセンブリ。 - 前記支持層が、約0.001インチ(約0.025mm)〜約0.010インチ(約0.254mm)の厚さを有することを特徴とする請求項1に記載の表面実装ヒータアッセンブリ。
- 前記薄膜発熱体が、約0.0005インチ(約0.013mm)〜約0.005インチ(約0.127mm)の厚さを有することを特徴とする請求項1に記載の表面実装ヒータアッセンブリ。
- 前記2つの層の一方が腐食保護層であり、該2つの層の他方が腐食指標層であり、該腐食保護層が、ガスタービンの流路に露出されることを特徴とする請求項1に記載の表面実装ヒータアッセンブリ。
- 前記腐食保護層が、約0.005インチ(約0.127mm)〜約0.009インチ(約0.229mm)の厚さを有することを特徴とする請求項1に記載の表面実装ヒータアッセンブリ。
- 前記腐食指標層が、約0.0005インチ(約0.013mm)〜約0.001インチ(約0.025mm)の厚さを有することを特徴とする請求項1に記載の表面実装ヒータアッセンブリ。
- 前記支持層が、ガスタービンエンジンのタービンブレードによって切削できる切削可能な支持層であることを特徴とする請求項2に記載の表面実装ヒータアッセンブリ。
- 前記航空機構成要素が、ガスタービンエンジンのエアフォイルであることを特徴とする請求項1に記載の表面実装ヒータアッセンブリ。
- 前記薄膜発熱体が、チタン、チタン合金、銅、銅合金、ニッケルおよびニッケル合金を含む群から選択される材料によって形成されることを特徴とする請求項1に記載の表面実装ヒータアッセンブリ。
- 前記腐食保護層、前記腐食指標層、前記切削可能な支持層および前記接着剤が、ポリマを含み、該ポリマが、溶射、静電塗装、ロール塗布および粉体塗布からなる群から選択される方法によって塗布されることを特徴とする請求項4に記載の表面実装ヒータアッセンブリ。
- 前記腐食保護層、前記腐食指標層、前記切削可能な支持層、前記薄膜発熱体および前記接着剤の全体の厚さが、約0.007インチ(約0.178mm)〜約0.035インチ(約0.889mm)であることを特徴とする請求項4に記載の表面実装ヒータアッセンブリ。
- 航空機の構成要素用の表面実装ヒータアッセンブリであって、
多層構造アッセンブリは、
支持層と、
前記支持層に支持される発熱体と、
前記発熱体を覆う保護コーティングと、
を備え、
前記多層構造アッセンブリが、前記支持層を前記航空機構成要素に接合する遷移層をさらに備えることを特徴とする表面実装ヒータアッセンブリ。 - 前記支持層が、約0.001インチ(約0.025mm)〜約0.010インチ(約0.254mm)の厚さを有することを特徴とする請求項12に記載の表面実装ヒータアッセンブリ。
- 前記発熱体が、約0.0005インチ(約0.013mm)〜約0.005インチ(約0.127mm)の厚さを有することを特徴とする請求項12に記載の表面実装ヒータアッセンブリ。
- 前記保護コーティングが2層のコーティングからなり、一方のコーティング層が腐食保護層であり、他方のコーティング層が腐食指標層であって、前記腐食保護層がガスタービンエンジンのガス流路に露出されることを特徴とする請求項12に記載のヒータアッセンブリ。
- 前記腐食保護層が、約0.005インチ(約0.127mm)〜約0.009インチ(約0.229mm)の厚さを有することを特徴とする請求項15に記載の表面実装ヒータアッセンブリ。
- 前記腐食指標層が、約0.0005インチ(約0.013mm)〜約0.001インチ(約0.025mm)の厚さを有することを特徴とする請求項15に記載の表面実装ヒータアッセンブリ。
- 前記支持層が、ガスタービンエンジンのブレードによって切削できる切削可能な支持層であることを特徴とする請求項12に記載の表面実装ヒータアッセンブリ。
- 前記航空機構成要素が、ガスタービンエンジンのエアフォイルであることを特徴とする請求項12に記載の表面実装ヒータアッセンブリ。
- 前記発熱体が、チタン、チタン合金、銅、銅合金、ニッケルおよびニッケル合金を含む群から選択される材料によって形成される電気抵抗薄膜発熱体であることを特徴とする請求項12に記載の表面実装ヒータアッセンブリ。
- 前記腐食保護層、前記腐食指標層、前記切削可能な支持層および前記接着剤が、ポリマを含み、該ポリマが、溶射、静電塗装、ロール塗布および粉体塗布からなる群から選択される方法によって塗布されることを特徴とする請求項15に記載の表面実装ヒータアッセンブリ。
- 前記腐食保護層、前記腐食指標層、前記切削可能な支持層、前記発熱体および前記接着剤の全体の厚さが、約0.007インチ(約0.178mm)〜約0.035インチ(約0.889mm)であることを特徴とする請求項15に記載のヒータアッセンブリ。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US11/702,715 US9581033B2 (en) | 2007-02-06 | 2007-02-06 | Surface mounted flexible heater for gas turbine engine application |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008190523A true JP2008190523A (ja) | 2008-08-21 |
Family
ID=39273525
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008000671A Pending JP2008190523A (ja) | 2007-02-06 | 2008-01-07 | 航空機の構成要素用表面実装ヒータアッセンブリ |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9581033B2 (ja) |
EP (1) | EP1956195B1 (ja) |
JP (1) | JP2008190523A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015531843A (ja) * | 2012-08-17 | 2015-11-05 | シーメンス アクティエンゲゼルシャフト | ターボ機械コンポーネントマーキング |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7998393B2 (en) * | 2008-03-18 | 2011-08-16 | General Electric Company | Methods for making components having improved erosion resistance |
US20100108661A1 (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-06 | United Technologies Corporation | Multi-layer heating assembly and method |
GB2477339B (en) * | 2010-01-29 | 2011-12-07 | Gkn Aerospace Services Ltd | Electrothermal heater mat |
US8158428B1 (en) * | 2010-12-30 | 2012-04-17 | General Electric Company | Methods, systems and apparatus for detecting material defects in combustors of combustion turbine engines |
DE102012202370A1 (de) * | 2012-02-16 | 2013-08-22 | Webasto Ag | Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugheizung und Fahrzeugheizung |
WO2014110569A1 (en) * | 2013-01-14 | 2014-07-17 | United Technologies Corporation | Organic matrix composite structural inlet guide vane for a turbine engine |
WO2015069335A2 (en) * | 2013-09-09 | 2015-05-14 | United Technologies Corporation | Fan blades and manufacture methods |
US9370045B2 (en) * | 2014-02-11 | 2016-06-14 | Dsm&T Company, Inc. | Heat mat with thermostatic control |
CN106762146B (zh) * | 2016-12-19 | 2018-05-15 | 北京航空航天大学 | 一种发动机导向叶片的热气防冰结构 |
US10677068B2 (en) * | 2018-01-18 | 2020-06-09 | Raytheon Technologies Corporation | Fan blade with filled pocket |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4743740A (en) * | 1985-10-07 | 1988-05-10 | Rohr Industries, Inc. | Buried element deicer |
WO2006136748A2 (fr) * | 2005-06-22 | 2006-12-28 | Airbus France | Systeme d'anti-givrage et de degivrage de nacelle de moteur d'aeronef a tapis resistif |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3288983A (en) * | 1963-07-29 | 1966-11-29 | Lear Jet Corp | Electrical resistance de-icing means for aircraft windshields |
US3435500A (en) * | 1964-10-14 | 1969-04-01 | Xerox Corp | Pressure roll and method of manufacturing |
JPS62207885A (ja) * | 1986-03-07 | 1987-09-12 | Toshiba Corp | 高温耐熱部材 |
US5098037A (en) * | 1989-11-06 | 1992-03-24 | The B. F. Goodrich Company | Structural airfoil having integral expulsive system |
CA2176359C (en) * | 1993-11-30 | 2004-01-27 | David Charles Lawson | An electrically conductive composite heater and method of manufacture |
DE29807260U1 (de) * | 1998-04-22 | 1998-07-02 | Rehau Ag & Co | Schlauch |
US6974641B1 (en) * | 1998-07-27 | 2005-12-13 | Southside Thermal Sciences (Sts) Limited | Thermal barrier coating with thermoluminescent indicator material embedded therein |
US6644917B2 (en) * | 2001-08-14 | 2003-11-11 | General Electric Company | Smart coating system with chemical taggants for coating condition assessment |
JP2004270484A (ja) * | 2003-03-06 | 2004-09-30 | Toshiba Corp | 蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティングおよび同コーティング形成方法 |
GB0319349D0 (en) | 2003-08-18 | 2003-09-17 | Southside Thermal Sciences Sts | Coatings and an optical method for detecting corrosion processes in coatings |
JP2005146291A (ja) | 2003-11-11 | 2005-06-09 | Toshiba Corp | 遮熱コーティング部材、その評価方法および高温熱機器 |
JP4113137B2 (ja) * | 2004-02-13 | 2008-07-09 | 株式会社日立製作所 | 蒸気タービン翼及びその製造方法 |
US7763833B2 (en) * | 2004-03-12 | 2010-07-27 | Goodrich Corp. | Foil heating element for an electrothermal deicer |
US20070187381A1 (en) * | 2006-02-16 | 2007-08-16 | United Technologies Corporation | Heater assembly for deicing and/or anti-icing a component |
US7291815B2 (en) * | 2006-02-24 | 2007-11-06 | Goodrich Corporation | Composite ice protection heater and method of producing same |
EP2004488B1 (en) * | 2006-03-17 | 2012-04-25 | Ultra Electronics Limited | Ice protection system |
US20100008788A1 (en) * | 2008-07-14 | 2010-01-14 | Barbee Brent W | Protector for a leading edge of an airfoil |
GB0911459D0 (en) * | 2009-07-02 | 2009-08-12 | Rolls Royce Plc | An assembly providing contaminant removal |
-
2007
- 2007-02-06 US US11/702,715 patent/US9581033B2/en active Active
-
2008
- 2008-01-07 JP JP2008000671A patent/JP2008190523A/ja active Pending
- 2008-02-06 EP EP08250436A patent/EP1956195B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4743740A (en) * | 1985-10-07 | 1988-05-10 | Rohr Industries, Inc. | Buried element deicer |
WO2006136748A2 (fr) * | 2005-06-22 | 2006-12-28 | Airbus France | Systeme d'anti-givrage et de degivrage de nacelle de moteur d'aeronef a tapis resistif |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015531843A (ja) * | 2012-08-17 | 2015-11-05 | シーメンス アクティエンゲゼルシャフト | ターボ機械コンポーネントマーキング |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20080185454A1 (en) | 2008-08-07 |
EP1956195B1 (en) | 2012-04-25 |
EP1956195A3 (en) | 2010-09-08 |
EP1956195A2 (en) | 2008-08-13 |
US9581033B2 (en) | 2017-02-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008190523A (ja) | 航空機の構成要素用表面実装ヒータアッセンブリ | |
JP5788314B2 (ja) | 一体型落雷防護材料の作成システムおよび方法 | |
EP0807514B1 (en) | Elastomer coated layer for erosion and/or fire protection | |
RU2737048C2 (ru) | Нагревательное устройство и способ его изготовления | |
JP6120291B2 (ja) | 導電層を有する複合パネルのための修復装置及び方法 | |
US20070210073A1 (en) | Composite ice protection heater and method of producing same | |
US5804306A (en) | Ceramic matrix composite/organic matrix composite hybrid fire shield | |
JP2011524265A5 (ja) | ||
CA2847128C (en) | Heating layer for film removal | |
WO2007135383A1 (en) | Heating system for leading edge of aircraft | |
JP2008115849A (ja) | 電熱ヒータアセンブリ、ガスタービンエンジンコンポーネントおよびヒータアセンブリの形成方法 | |
US8231751B2 (en) | Repair technique for lightning strike protection | |
JP2000356358A (ja) | 特に航空機内の床面プレート用のプレート構成部材 | |
EP3895231A1 (en) | Electric vehicle battery cold plate assemblies | |
JP2008115458A (ja) | 薄チタンフォイルを表面処理する方法およびこれを用いたアセンブリ | |
EP2022600A1 (en) | Replacement of a lubricant layer bonded to a part of a gas turbine engine | |
KR20060128252A (ko) | 가요성 인쇄배선판 실장용 캐리어 테이프 | |
US11156104B2 (en) | Systems and methods for bonding of dissimilar substrates | |
EP2033772B1 (en) | Laminate structure with an interlayer | |
EP3231835B1 (en) | Organic matrix composite thermal barrier coating | |
EP3592107B1 (en) | Heated floor panels | |
JP3907402B2 (ja) | ダミーウェハー | |
EP4350123A1 (en) | Pre-ceramic thermal barrier for gas turbine engine components | |
CA2980884C (en) | Method of manufacturing structure, and structure | |
Gladkikh | New polyurethane adhesives for electric and radio components |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100720 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100727 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110105 |