WO2017032803A1 - Heating system for electrothermal temperature control, and method for the production thereof - Google Patents

Heating system for electrothermal temperature control, and method for the production thereof Download PDF

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WO2017032803A1
WO2017032803A1 PCT/EP2016/069985 EP2016069985W WO2017032803A1 WO 2017032803 A1 WO2017032803 A1 WO 2017032803A1 EP 2016069985 W EP2016069985 W EP 2016069985W WO 2017032803 A1 WO2017032803 A1 WO 2017032803A1
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electrically conductive
reinforcing fibers
current
conductive reinforcing
heating
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PCT/EP2016/069985
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Inventor
Denise DÜRING
Alexander Pototzky
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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
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Publication date
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    • H05B2214/02—Heaters specially designed for de-icing or protection against icing

Definitions

  • the invention relates to a heating system for electrothermal temperature control, in which, when current is applied to a material due to the electrical resistance, the heat loss is used for temperature control.
  • the invention also relates to a method for producing such a heating system for electrothermal temperature control.
  • the invention relates to a flow body with such a heating system and a method for producing such a flow body with such a heating system.
  • Components made of a fiber-reinforced plastic are made by molding the reinforcing fibers of the fiber composite, embedding the reinforcing fiber in a matrix (matrix material, especially thermosetting or thermosetting plastics, resins) and curing of the matrix material in the embedded reinforcing fibers.
  • the shaping of the reinforcing fibers, so as to realize the later component shape, is generally realized by introducing and draping the reinforcing fibers in a mold.
  • the reinforcing fibers may be dry fibers, which are infused with the matrix material only after draping in the mold (so-called infusion process).
  • the reinforcing fibers may also be preimpregnated fiber material (so-called prepregs), which already at the time of forming the reinforcing fibers, ie. usually during draping of the reinforcing fibers in the mold, are impregnated with the later-curing matrix material.
  • prepregs preimpregnated fiber material
  • the reinforcing fibers ie. usually during draping of the reinforcing fibers in the mold
  • flow bodies such as, for example, wings, tail units or aircraft nose
  • icing of the wings or the tail units is particularly critical because the ability to fly is severely impaired by the application of ice.
  • these structures are equipped with so-called anti-icing systems or de-icing systems in order to defrost icy aircraft structures or to counteract the risk of de-icing.
  • the defrosting is usually done by bleed air from the engines, so-called bleed air systems.
  • bleed air systems are very cost-inefficient because larger engines and more fuel must be provided to generate enough bleed air.
  • the efficiency is only about 30% to 40%.
  • turbofan engines can also no longer be discharged any amount of bleed air, otherwise the permissible Boundary conditions of these engines are no longer given.
  • the disadvantage here is that by applying a metal foil to e.g. Fiber composite materials, the advantage of such materials is partially destroyed again, as a significant weight gain compared to the fiber composite material is formed by the metal foil. In addition, manufacturing problems arise in the combination of such materials.
  • the object is also achieved with a flow body according to claim 10 and a method for producing such a flow body according to claim 1-7.
  • a heating system for electrothermal temperature control which has at least one planar heating element, which is formed from a fiber composite material.
  • the fiber composite material has at least partially electrically conductive reinforcing fibers, which are embedded in a cured matrix material.
  • the planar heating element, which is formed from this fiber composite material is thus a fiber composite component of electrically conductive fiber material.
  • the electrically conductive reinforcing fibers of the planar heating element are contacted or contacted with an electrical voltage source, so that the current-carrying, electrically conductive reinforcing fibers form an energizing section.
  • the heating system has one or more planar current bridges which lie flat on the electrically conductive reinforcing fibers in sections of the energizing section and contact them electrically, the current bridges having a lower specific electrical resistance than the electrically conductive reinforcing fibers ,
  • one of the current bridges can electrically contact the electrically conductive reinforcing fibers in such a way that the current bridge forms a current divider together with the electrically contacted amplification fibers the contacting region of the current bridge, whereby due to the lower specific electrical resistance of the current bridge, the electrical power loss in the contacting region of the current bridge is reduced.
  • one of the current bridges can also be electrically contacted with the electrically conductive reinforcing fibers in such a way that the current bridge forms a bridge so as to bridge electrically conductive reinforcing fibers, which are insulated from one another, so as to electrically connect, for example, two heating elements of the heating system, without carrying out an elaborate wiring in the connection region or generating a significant heat input in the connection region. Rather, can be connected to each other with the current bridge as a bridge electrically conductive reinforcing fibers without having to fear further heating in the bridging region.
  • a planar current bridge in the sense of the following invention is understood to mean an electrically conductive element which is designed so that it can contact the electrically conductive reinforcing fibers of a heating element and forms an integral unit with the heating element after curing of the matrix material.
  • the planar current bridge has a two-dimensional dimension that significantly exceeds the thickness or thickness of the planar current bridge.
  • the flat current bridge has a lower thickness or thickness than an intended for this application, electrical conductor with a round cross-section.
  • the planar current bridge is designed so that it can contact a plurality of individual electrically conductive reinforcing fibers of a heating element.
  • the at least one current bridge to form a current divider is contacted with the electrically conductive reinforcing fibers in such a way that in the current flow direction before and after the Stromerrabrough formed by the current divider section (contacting portion of the current divider with the electrically conductive reinforcing fibers) a heating section through the electrically conductive reinforcing fibers is formed.
  • an energizing section is formed in the flat heating elements, because the energizing section is then inserted into a heating section in front of the heating bridge and the flow divider formed thereby, and a heating section behind the flow divider. is shared.
  • the current bridge Due to the fact that the current bridge has a lower specific electrical resistance than the electrically conductive reinforcing fibers, a higher electrical power loss is generated in the heating section during energization of the electrically conductive reinforcing fibers, while in the current divider section due to the lower resistivity of the current bridge significantly reduces the electrical power loss is so that the total thermal energy input of the heating system is reduced.
  • precisely adapted heating strategies can be developed to the local conditions.
  • the flow divider in the flow divider section is particularly advantageous for the flow divider in the flow divider section to form a heat sink with respect to the heating sections so as to reduce the generation of hotspots in the heating sections, which considerably reduces the risk of damaging the underlying structure.
  • the heating system has at least two electrically insulated flat heating elements, which are bridged by means of at least one current bridge and thus electrically connected to each other by means of the current bridge, wherein the at least one current bridge at a first end with the electrically conductive reinforcing fibers of the first planar heating element and at an opposite second end is electrically contacted with the electrically conductive reinforcing fibers of the second planar heating element.
  • planar heating elements which are each provided with electrical insulation, can be electrically connected in series one behind the other without fear of damaging structures due to an excessive input of thermal energy. Because due to the lower electrical resistivity of the current bridges, the electrical power loss is significantly reduced in the bridging region and thus the total thermal energy input.
  • the advantage here is that the individual heating elements do not separately need a separate connection, whereby the wiring is significantly reduced, but can be connected in series with the present invention, several heating elements in series, without wiring each individual heating elements separately.
  • one of the current bridges on a first end at the beginning of the energization of a flat Walkerele- ment on the electrically conductive reinforcing fibers is flat and contact them electrically and connected to an opposite second end to the electrical voltage source or connectable.
  • the flat current bridges can also be used as connecting elements in order to connect the heating system as a whole to the electrical voltage source.
  • the specific electrical resistance of the current bridges is less than 1%, preferably less than 5% o, particularly preferably less than 2% 0 of the electrical resistivity of the electrically conductive reinforcing fibers, so that the current bridges have a significantly higher electrical conductivity and thus a significantly lower electrical power loss than the electrically conductive reinforcing fibers.
  • the current bridges and the electrically conductive reinforcing fibers have a standard potential difference of not more than 0.4 V, so that the current bridge and the electrically conductive reinforcing fibers can be combined with one another without fear of a risk of corrosion.
  • the current bridges are formed of a material that Contains copper and / or aluminum.
  • the current bridges consist of copper and / or aluminum.
  • Copper has the advantage that it has a similar standard potential (+ 0.35 V) as carbon fibers (+ 0.75 V), so that the standard potential difference of 0.4 V is not exceeded and therefore there is no danger of corrosion .
  • copper has a particularly high electrical conductivity compared to the plastic fibers and can thus significantly reduce the electrical power loss.
  • the areal current bridges are mesh, grid or net-shaped, whereby an integral connection of the current bridges with the heating elements can be ensured.
  • the heating elements are arranged together with the contacted current bridges between electrically insulating glass fiber layers, so as to isolate the heating elements of other structures in which the heating system is to be used.
  • a flow body is proposed with a flow surface, wherein the flow surface is formed to flow around by a gaseous fluid.
  • the flow surface is made of a fiber composite material or consists of such a fiber composite material or has such a fiber composite material.
  • the flow body in this case has a de-icing system for venting at least part of the flow surface.
  • the deicing system is a heating system as described above, which is contacted with an electrical voltage source for applying an electrical voltage.
  • the flow body is a wing leading edge of an aircraft wing, flaps of an aircraft wing, guiding plant of an aircraft wing, rotor blades of a HubJermerrotors or rotor blades of a wind turbine.
  • the heating system as described above is integrated into a mold for producing a fiber composite component in order to cure the fiber composite component by means of temperature control for curing the matrix material infused into the fiber material.
  • a heating system can be integrated in particular in the tool surface of the molding tool.
  • a method for producing a heating system for electrothermal tempering wherein initially electrically conductive reinforcing fibers of a fiber composite material are introduced into a mold for forming at least one planar heating element.
  • the electrically conductive reinforcing fibers of the fiber composite material may be, for example, dry or preimpregnated fiber materials, for example woven or nonwoven fabrics, unidirectional woven materials as strips or, for example, individual rovings.
  • the electrically conductive reinforcing fibers of the heating element which is to be produced by introducing the electrically conductive reinforcing fibers into the mold, are then contacted electrically with at least one subsection by one or more planar current bridges by applying the at least one current bridge to the electrically conductive reinforcing fibers.
  • This can be done, for example, by applying the current bridges to the corresponding sections of the electrically conductive reinforcing fibers introduced into the mold. It is also conceivable that previously the current bridges are inserted into the corresponding positions in the mold and then the electrically conductive reinforcing fibers are positioned accordingly. In this case, the current bridges contact the electrically conductive amplification fibers in such a way that the current bridge forms a current divider or a bypass, the current bridges having a lower specific electrical resistance than the electrically conductive amplification fibers.
  • electrical contact points for contacting the heating element with an electrical voltage source are formed and then cured in the electrically conductive reinforcing fibers matrix material by tempering and / or pressurization.
  • the flat current bridges in particular when they are mesh, grid or net-shaped, thereby form an integral unit with the heating element as fiber composite component during curing of the matrix material and simultaneously contact the electrically conductive reinforcing fibers of the later fiber composite component (heating element).
  • the current bridges can be manufactured together with the heating elements in one process step.
  • the superordinate structure can be, for example, a flow body in the sense of the present invention or a molding tool.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a cross section through a flow profile
  • FIG 2 is a schematic representation of a heating element of the heating system;
  • FIG. 1 shows a flow profile 100 in cross-section, which can be, for example, an aircraft wing.
  • the airfoil 100 has a flow surface 110, which can be flown by the surrounding air.
  • the airfoil 100 has a front edge 120, which may be the most exposed point of the entire airfoil 100.
  • the heating system 1 is provided which has heating elements 2 (shown schematically) in the region of the front edge 120.
  • the heating elements 2 act together with the flow surface 1 1 0, the flow profile 100 such that at a thermal energy input and heating of the heating elements 2, the thermal energy is delivered to the flow surface 1 1 0 and thus the leading edge 120 can be de-iced.
  • the heating system 1 thus forms a defrosting system for the airfoil 100.
  • the one or more heating elements 2 of the heating system 1 are connected to an electrical voltage source 3, so that the heating elements 2, more precisely the electrically conductive reinforcing fibers of the heating elements 2, can be energized so as to temper the heating elements 2.
  • a control unit unit 4 is provided, which is arranged to control the energization of the heating elements 2 by means of the electrical voltage source 3.
  • FIG. 2 shows schematically the heating system 1 in detail in a first embodiment.
  • the heating system 1 in this case initially has a heating element 2 which can be contacted with an electrical voltage source 3.
  • the heating element 2 is formed in the embodiment of Figure 2 U-shaped and in particular has two legs 5 and 6, which form a U via a connecting web 7.
  • the heating element 2 with its first leg
  • the heating element 2 would heat up greatly due to the electrical power loss, whereby a high thermal energy input into the heating element 2 can be realized, so as to be able to temper other structures accordingly.
  • FIG. 2 is shown schematically in the exemplary embodiment in that the connecting web 7 is electrically contacted by a current bridge 9 is, more precisely the electrically conductive reinforcing fibers 8 of the connecting web 7 are electrically contacted with the electrically conductive current bridge 9.
  • the electrical contacting is preferably carried out so that the entire region of the current bridge 9, the electrically conductive fibers 8 of the connecting web 7 electrically contacted.
  • the current bridge 9 in conjunction with the connecting web 7 forms a current divider, due to the much lower electrical resistance of the current bridge 9, the current flow is mainly through the current bridge 9 and less through the connecting web 7th
  • a current divider is thus realized, which leads to the area covered by the current bridge 9 of electrically conductive reinforcing fibers during energization significantly less current, whereby the thermal power loss compared to the electrically conductive reinforcing fibers 8 is reduced, thereby thereby a non-heating of the area covered by the current bridge 9 as a current divider area can be realized.
  • the current bridge 9 divides the bulky heating element 2 into a heating section located in front of and behind the current bridge 9, which corresponds to the first leg 5 in the second leg 6.
  • the heating element 2 is energized, then the first leg 5 and the second leg 6 form a heating section or a heating section, while the area of the connecting leg 7 with the one lying thereon Strommaschine 9 represent a heat sink, which is not heated.
  • the current bridge 9 can be, for example, a mesh, grid or net-shaped planar element which preferably consists of copper (copper mesh).
  • a current bridge 10 is also provided in addition, which contacts the reinforcing fibers 8 of the respective legs 5 and 6 at its lower end.
  • the electrical voltage source 3 is then contacted via the current bridges 10 so that contact with the heating element 2 with respect to the electrical voltage source 3 can be established via these current bridges 10.
  • the thermal energy input is limited only to the remaining legs 5 and 6 of the heating element 2 and is thus controlled controlled.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment in which two heating elements are connected to one another via a current bridge 11 in the form of a connecting current bridge.
  • a current bridge 11 in the form of a connecting current bridge.
  • one end of the second leg 6 of the first heating element 2a is contacted with the one end of the first leg 5 of the second heating element 2b by means of the current bridge 9, so that an electrically conductive tende connection between the first heating element 2a and the second heating element 2b is formed.
  • Due to the high conductivity of the current bridge 1 1 takes place only a very small thermal energy input, which is clearly opposite to the thermal energy input of the heating sections of the legs 5 and 6 of the heating elements 2 a, 2 b.
  • a plurality of heating elements can be connected in series one behind the other, without the total thermal energy input for the underlying structure or the heating element itself is too high. Due to the continuous introduction of heat sinks by means of the current bridges 9, 10 and 11, the thermal energy input can be controlled in a defined manner.
  • Figure 4 shows schematically an embodiment in which the heating system is formed via a parallel connection.
  • a first current bridge 1 1 a and a second current bridge 1 1 d is provided, between which the legs are arranged 5a to 5c with the electrically conductive reinforcing fibers.
  • the current bridges 1 1 a and 1 1 b contact the electrically conductive reinforcing fibers of the legs 1 1 a to 1 1 c at their respective upper ends, so that in these areas the current bridges 1 1 a, 1 1 b in partial sections on the electrically conductive reinforcing fibers lie flat.

Abstract

The invention relates to a heating system for electrothermal temperature control, having at least one areal heating element which is composed of a fibre composite material, wherein a current flow through the electrically conductive reinforcement fibres of the fibre composite material can be effected by way of an electrical voltage source. Here, the heating system has multiple areal current bridges which, in subsections of the energization section, lie areally on the electrically conductive reinforcement fibres and can thereby form a current divider or a bridge, wherein the current bridges have a lower specific electrical resistance than the electrically conductive reinforcement fibres.

Description

Heizsystem zur elektrothermischen Temperierung und Verfahren zur Herstellung hierzu Die Erfindung betrifft ein Heizsystem zur elektrothermischen Temperierung, bei dem bei Bestromung eines Materials aufgrund des elektrischen Widerstandes die Verlustwärme zur Temperierung genutzt wird. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Heizsystems zur elektrothermischen Temperierung. Ebenso betrifft die Erfindung einen Strömungskörper mit einem derartigen Heizsystem sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Strömungskörpers mit einem solchen Heizsystem.  The invention relates to a heating system for electrothermal temperature control, in which, when current is applied to a material due to the electrical resistance, the heat loss is used for temperature control. The invention also relates to a method for producing such a heating system for electrothermal temperature control. Likewise, the invention relates to a flow body with such a heating system and a method for producing such a flow body with such a heating system.
Die Verwendung von Faserverbundwerkstoffen ist heute aus der modernen Luft- und Raumfahrt nicht mehr wegzudenken. Gerade aufgrund der gewichts- spezifischen Festigkeit und Leichtigkeit eignen sich derartige Faserverbundwerkstoffe gerade dazu, das Leichtbaupotenzial optimal auszunutzen. Daher werden nicht selten auch strukturkritische Bauteile aus derartigen Faserverbundwerkstoffen gefertigt. So ist heutzutage bereits der Einsatz von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) auch in der zivilen Luftfahrt Stand der Technik. Bei den neuesten Modellen der großen Flugzeughersteller, wie beispielsweise der Airbus A350XWB und der Boeing 787 (Dreamliner) bestehen nun auch große Teile der Flügelstruktur aus faserverstärkten Kunststoffen. Today, the use of fiber composite materials is an indispensable part of modern aerospace technology. Especially because of the weight-specific strength and lightness of such fiber composites are just to optimally exploit the lightweight potential. Therefore, it is not uncommon for structure-critical components to be manufactured from such fiber-reinforced composites. Today, the use of carbon fiber reinforced plastics (CFRP) is already state of the art in civil aviation. With the latest models of the major aircraft manufacturers, such as the Airbus A350XWB and the Boeing 787 (Dreamliner), large parts of the wing structure are now made of fiber-reinforced plastics.
Bauteile aus einem faserverstärkten Kunststoff, sogenannte Faserverbundbau- teile, werden durch Formung der Verstärkungsfasern des Faserverbundwerkstoffes, Einbettung der Verstärkungsfaser in eine Matrix (Matrixmaterial, insbesondere thermo- oder duroplastische Kunststoffe, Harze) und Aushärtung des Matrixmaterials in dem eingebetteten Verstärkungsfasern hergestellt. Das For- men der Verstärkungsfasern, um so die spätere Bauteilform zu realisieren, wird in der Regel durch Einbringen und Drapieren der Verstärkungsfasern in einem Formwerkzeug realisiert. Dabei können die Verstärkungsfasern Trockenfasern sein, die erst nach der Drapierung in dem Formwerkzeug mit dem Matrixmaterial infundiert werden (sogenanntes Infusionsverfahren). Die Verstärkungsfa- sern können aber auch vorimprägniertes Fasermaterial (sogenannte Prepregs) sein, die bereits zum Zeitpunkt der Formung der Verstärkungsfasern, d .h . meist beim Drapieren der Verstärkungsfasern in dem Formwerkzeug, mit dem später aushärtenden Matrixmaterial imprägniert sind. Gerade bei Flugzeugstrukturen, auf die während des Fluges eine Strömung auftrifft (sogenannte Strömungskörper), wie beispielsweise Flügel, Leitwerke oder Flugzeugnase, besteht die Gefahr, dass diese Flugzeugstrukturen während des Fluges vereisen. Eine Vereisung der Flügel oder der Leitwerke ist jedoch besonders kritisch, weil die Flugfähigkeit durch das Ansetzen von Eis gravierend verschlechtert wird . Aus diesem Grund werden diese Strukturen mit sogenannten Anti-Icing-Systemen bzw. De-Icing-Systemen ausgestattet, um vereiste Flugzeugstrukturen zu enteisen bzw. der Gefahr einer Enteisung entgegenzuwirken. Klassischerweise erfolgt die Enteisung durch Zapfluft von den Triebwerken, sogenannte Bleed Air Systeme. Diese sind jedoch sehr kostenineffizient, da größere Triebwerke und mehr Treibstoff bereitgestellt werden müssen, um genügend Zapfluft generieren zu können . Besonders durch einen hohen Leistungsverlust in den Rohrleitungen liegt der Wirkungsgrad lediglich bei ca. 30% bis 40%. Beim modernen Mantelstromtriebwerken kann zudem nicht mehr eine beliebige Menge an Zapfluft abgeführt werden, da ansonsten die zulässigen Randbedingungen dieser Triebwerke nicht mehr gegeben sind. Components made of a fiber-reinforced plastic, so-called fiber composite Parts are made by molding the reinforcing fibers of the fiber composite, embedding the reinforcing fiber in a matrix (matrix material, especially thermosetting or thermosetting plastics, resins) and curing of the matrix material in the embedded reinforcing fibers. The shaping of the reinforcing fibers, so as to realize the later component shape, is generally realized by introducing and draping the reinforcing fibers in a mold. In this case, the reinforcing fibers may be dry fibers, which are infused with the matrix material only after draping in the mold (so-called infusion process). However, the reinforcing fibers may also be preimpregnated fiber material (so-called prepregs), which already at the time of forming the reinforcing fibers, ie. usually during draping of the reinforcing fibers in the mold, are impregnated with the later-curing matrix material. Especially in the case of aircraft structures which impinge on a flow during flight (so-called flow bodies), such as, for example, wings, tail units or aircraft nose, there is the risk that these aircraft structures will freeze during the flight. However, icing of the wings or the tail units is particularly critical because the ability to fly is severely impaired by the application of ice. For this reason, these structures are equipped with so-called anti-icing systems or de-icing systems in order to defrost icy aircraft structures or to counteract the risk of de-icing. The defrosting is usually done by bleed air from the engines, so-called bleed air systems. However, these are very cost-inefficient because larger engines and more fuel must be provided to generate enough bleed air. Especially due to a high power loss in the piping, the efficiency is only about 30% to 40%. In modern turbofan engines can also no longer be discharged any amount of bleed air, otherwise the permissible Boundary conditions of these engines are no longer given.
Zum anderen sind die Zapflufttemperaturen mit ca. 180°C sehr hoch. Bei Flugzeugstrukturen aus Faserverbundwerkstoffen führt dies jedoch zu einer schnel- len Degradation der verwendeten Werkstoffe und somit der Faserverbundbauteile, die mit diesen hohen Zapflufttemperaturen in thermischer Wechselwirkung stehen. On the other hand, the bleed air temperatures of around 180 ° C are very high. In aircraft structures made of fiber composite materials, however, this leads to a rapid degradation of the materials used and thus of the fiber composite components, which are in thermal interaction with these high bleed air temperatures.
Aus diesem Grund geht der Trend für zukünftige Flugzeuggenerationen hin zu elektrothermischen Enteisungssystemen, bei denen das Erwärmen durch das Anlegen einer elektrischen Spannung an elektrische Widerstandsstrukturen erfolgt. Ein Beispiel hierfür ist die US 7,246,773 B2. Hierbei wird eine Metallfolie an die Flügelvorderkante aufgebracht, die dann mittels Anlegen einer elektrischen Spannung aufgrund der elektrischen Verlustleistung am Wider- stand erwärmt wird. For this reason, the trend for future generations of aircraft is towards electrothermal deicing systems where heating is accomplished by applying an electrical voltage to electrical resistance structures. An example of this is US Pat. No. 7,246,773 B2. Here, a metal foil is applied to the wing leading edge, which is then heated by applying an electrical voltage due to the electrical power loss at the resistor.
Nachteilig hierbei ist, dass durch das Aufbringen einer Metallfolie auf z.B. Faserverbundwerkstoffe der Vorteil von derartigen Werkstoffen zum Teil wieder vernichtete wird, da durch die Metallfolie ein erheblicher Gewichtseintrag ge- genüber dem Faserverbundwerkstoff entsteht. Außerdem ergeben sich herstellungsbedingte Probleme bei der Kombination solcher Werkstoffe. The disadvantage here is that by applying a metal foil to e.g. Fiber composite materials, the advantage of such materials is partially destroyed again, as a significant weight gain compared to the fiber composite material is formed by the metal foil. In addition, manufacturing problems arise in the combination of such materials.
Aus der US 5,947,41 8 ist ein Anti-Icing-System für Flügelvorderkanten bekannt, bei dem elektrisch leitfähige Verstärkungsfasern eines Faserverbund- Werkstoffes verwendet werden, um einen thermischen Energieeintrag in die Strömungsoberfläche der Flügelvorderkante zu bewirken. Hierfür sind die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden, um die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern zu bestro- men und aufgrund des elektrischen Widerstandes dann mittels der elektrischen Verlustleistung die Oberfläche zu beheizen . Nachteilig hierbei ist jedoch, dass der thermische Energieeintrag über die gesamte Flügelspannweite hinweg nicht sicher kontrolliert werden kann, um zum einen ein entsprechendes Freihalten von Eis auf der Strömungsoberfläche zu gewährleisten und andererseits zu verhindern, dass aufgrund eines zu hohen thermischen Energieeintrages der Faserverbundwerkstoff beschädigt wird. Aus diesem Grund müssen in kurzen Abständen über die Flügelspannweite hinweg mehrere dieser Heizmatten angeordnet werden, was den Verkabelungsaufwand damit die Produktionskosten deutlich erhöht. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Heizsystem und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines solchen Heizsystems insbesondere zur Verwendung als Anti-Icing-System an Flugzeugstrukturen anzugeben, das exakt an Geometrie und Vereisungsbedingungen angepasst werden kann, den Verkabelungsaufwand reduziert und gleichzeitig gewährleis- tet, dass der Faserverbundwerkstoff der Flugzeugstruktur nicht durch einen zu hohen thermischen Energieeintrag beschädigt wird. From US 5,947,418 an anti-icing system for wing leading edges is known in which electrically conductive reinforcing fibers of a fiber composite material are used to cause a thermal energy input into the flow surface of the leading edge of the wing. For this purpose, the electrically conductive reinforcing fibers are connected to an electrical voltage source in order to energize the electrically conductive reinforcing fibers and then to heat the surface by means of the electrical power loss due to the electrical resistance. The disadvantage here, however, is that the thermal energy input over the entire wing span can not be controlled safely to ensure a free space of ice on the flow surface and on the other hand to prevent that is damaged due to excessive thermal energy input of the fiber composite material. For this reason, several of these heating mats must be arranged at short intervals over the wing span across, which significantly increases the cost of cabling the production costs. It is therefore an object of the present invention to provide an improved heating system and an improved method for producing such a heating system, in particular for use as an anti-icing system on aircraft structures, which can be adapted exactly to the geometry and icing conditions, reduces the cabling effort and at the same time ensures in that the fiber composite material of the aircraft structure is not damaged by an excessive input of thermal energy.
Die Aufgabe mit dem Heizsystem gemäß Anspruch 1 und dem Verfahren zur Herstellung eines solchen Heizsystems gemäß Anspruch 12 erfindungsgemäß gelöst. Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit einem Strömungskörper gemäß Anspruch 10 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Strömungskörpers gemäß Anspruch 1 7 gelöst. The object with the heating system according to claim 1 and the method for producing such a heating system according to claim 12 solved according to the invention. Incidentally, the object is also achieved with a flow body according to claim 10 and a method for producing such a flow body according to claim 1-7.
Gemäß Anspruch 1 wird ein Heizsystem zur elektrothermischen Temperierung vorgeschlagen, das mindestens ein flächiges Heizelement aufweist, das aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet ist. Der Faserverbundwerkstoff weist dabei zumindest teilweise elektrisch leitfähige Verstärkungsfasern auf, die in ein ausgehärtetes Matrixmaterial eingebettet sind. Das flächige Heizelement, das aus diesem Faserverbundwerkstoff gebildet ist, ist somit ein Faserver- bundbauteil aus elektrisch leitfähigem Fasermaterial . Die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern des flächigen Heizelementes sind dabei mit einer elektrischen Spannungsquelle kontaktiert oder kontaktierbar, so dass die stromdurchflossenen, elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern einen Bestromungsabschnitt bilden . According to claim 1, a heating system for electrothermal temperature control is proposed which has at least one planar heating element, which is formed from a fiber composite material. The fiber composite material has at least partially electrically conductive reinforcing fibers, which are embedded in a cured matrix material. The planar heating element, which is formed from this fiber composite material, is thus a fiber composite component of electrically conductive fiber material. The electrically conductive reinforcing fibers of the planar heating element are contacted or contacted with an electrical voltage source, so that the current-carrying, electrically conductive reinforcing fibers form an energizing section.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass das Heizsystem ein oder mehrere flächige Strombrücken aufweist, die in Teilabschnitten des Bestromungsab- schnittes auf den elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern flächig anliegen und diese elektrisch kontaktieren, wobei die Strombrücken einen geringeren spezi- fischen elektrischen Widerstand haben als die elektrisch leitfähige Verstärkungsfasern. According to the invention, it is now provided that the heating system has one or more planar current bridges which lie flat on the electrically conductive reinforcing fibers in sections of the energizing section and contact them electrically, the current bridges having a lower specific electrical resistance than the electrically conductive reinforcing fibers ,
Eine der Strombrücken kann dabei die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern elektrisch derart kontaktieren, dass die Strombrücke einen Stromteiler zu- sammen mit den elektrisch kontaktierten Verstärkungsfasern den Kontaktie- rungsbereich der Strombrücke bildet, wodurch aufgrund des geringeren spezifischen elektrischen Widerstandes der Strombrücke die elektrische Verlustleistung im Kontaktierungsbereich der Strombrücke reduziert wird. Durch das Anliegen der Strombrücken an die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern zur Bildung eines Stromteilers lässt sich so gezielt in dem Heizsystem der thermische Energieeintrag kontrollieren und an die lokalen Bedingungen und Geometrie anpassen, ohne dass hierfür jedes einzelne Heizelement des Heizsystems einen eigenen Anschluss benötigt und somit der Verkabelungsaufwand deutlich erhöht wird. Vielmehr lässt sich durch das Anliegen der Strombrücken und Bildung eines Stromteilers gezielt ein thermischer Energieeintrag verringern bzw. verhindern, und gezielt an die Bauteilform und dem Anwendungsfall anpassen. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann eine der Strombrücken auch mit den elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern derart elektrisch kontaktiert sein, dass die Strombrücke eine Überbrückung bildet, um so elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern, die voneinander isoliert sind, zu überbrücken, um so beispielsweise zwei Heizelemente des Heizsystems elektrisch miteinander zu verbinden, ohne im Verbindungsbereich eine aufwändige Verkabelung durchzufüh- ren oder im Verbindungsbereich einen deutlichen Wärmeeintrag zu generieren. Vielmehr können mit der Strombrücke als Überbrückung elektrisch leitfähige Verstärkungsfasern miteinander verbunden werden, ohne eine weitere Aufheizung im Überbrückungsbereich befürchten zu müssen . In this case, one of the current bridges can electrically contact the electrically conductive reinforcing fibers in such a way that the current bridge forms a current divider together with the electrically contacted amplification fibers the contacting region of the current bridge, whereby due to the lower specific electrical resistance of the current bridge, the electrical power loss in the contacting region of the current bridge is reduced. By applying the current bridges to the electrically conductive reinforcing fibers to form a flow divider, the thermal energy input can be specifically controlled in the heating system and adapted to the local conditions and geometry, without the need for each heating element of the heating system own connection and thus the cabling is significantly increased. Rather, by applying the current bridges and forming a current divider, it is possible to selectively reduce or prevent a thermal input of energy, and to adapt it specifically to the component shape and the application. Alternatively or additionally, one of the current bridges can also be electrically contacted with the electrically conductive reinforcing fibers in such a way that the current bridge forms a bridge so as to bridge electrically conductive reinforcing fibers, which are insulated from one another, so as to electrically connect, for example, two heating elements of the heating system, without carrying out an elaborate wiring in the connection region or generating a significant heat input in the connection region. Rather, can be connected to each other with the current bridge as a bridge electrically conductive reinforcing fibers without having to fear further heating in the bridging region.
Unter einer flächigen Strombrücke im Sinne der folgenden Erfindung wird ein elektrisch leitfähiges Element verstanden, das so ausgebildet ist, dass es die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern eines Heizelementes kontaktieren kann und nach Aushärtung des Matrixmaterials eine integrale Einheit mit dem Heizelement bildet. Die flächige Strombrücke weist dabei eine zweidimensionale Abmessung auf, die die Stärke bzw. Dicke der flächigen Strombrücke deutlich übersteigt. Vorzugsweise weist die flächige Strombrücke eine geringere Stärke bzw. Dicke auf als ein für diesen Anwendungsfall vorgesehener elektrischer Leiter mit einem runden Querschnitt. Dabei ist die flächige Strombrücke so ausgebildet, dass sie eine Vielzahl von einzelnen elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern eines Heizelementes kontaktieren kann. A planar current bridge in the sense of the following invention is understood to mean an electrically conductive element which is designed so that it can contact the electrically conductive reinforcing fibers of a heating element and forms an integral unit with the heating element after curing of the matrix material. The planar current bridge has a two-dimensional dimension that significantly exceeds the thickness or thickness of the planar current bridge. Preferably, the flat current bridge has a lower thickness or thickness than an intended for this application, electrical conductor with a round cross-section. In this case, the planar current bridge is designed so that it can contact a plurality of individual electrically conductive reinforcing fibers of a heating element.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die mindestens eine Strombrücke zur Bildung eines Stromteilers mit den elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern derart kontaktiert, dass in Stromflussrichtung vor und hinter dem durch den Stromteiler gebildeten Stromteilerabschnitt (Kontaktierungsabschnitt des Stromteilers mit den elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern) ein Heizabschnitt durch die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern gebildet wird. Durch das Bestromen der elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern wird ein Bestro- mungsabschnitt in den flächigen Heizelementen gebildet, weil durch die Strom- brücke und den dadurch gebildeten Stromteiler der Bestromungsabschnitt dann in einen Heizabschnitt vor und einen Heizabschnitt hinter dem Stromteiler ge- teilt wird. In an advantageous embodiment, the at least one current bridge to form a current divider is contacted with the electrically conductive reinforcing fibers in such a way that in the current flow direction before and after the Stromteilerabschnitt formed by the current divider section (contacting portion of the current divider with the electrically conductive reinforcing fibers) a heating section through the electrically conductive reinforcing fibers is formed. By energizing the electrically conductive reinforcing fibers, an energizing section is formed in the flat heating elements, because the energizing section is then inserted into a heating section in front of the heating bridge and the flow divider formed thereby, and a heating section behind the flow divider. is shared.
Aufgrund der Tatsache, dass die Strombrücke einen geringeren spezifischen elektrischen Widerstand hat als die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern, wird in den Heizabschnitt beim Bestromen der elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern eine höhere elektrische Verlustleistung generiert, während im Stromteilerabschnitt aufgrund des geringeren spezifischen Widerstandes der Strombrücke die elektrische Verlustleistung deutlich reduziert wird, so dass der thermische Energieeintrag des Heizsystems insgesamt verringert wird . Somit lassen sich an die lokalen Bedingungen exakt angepasste Heizstrategien entwickeln. Due to the fact that the current bridge has a lower specific electrical resistance than the electrically conductive reinforcing fibers, a higher electrical power loss is generated in the heating section during energization of the electrically conductive reinforcing fibers, while in the current divider section due to the lower resistivity of the current bridge significantly reduces the electrical power loss is so that the total thermal energy input of the heating system is reduced. Thus, precisely adapted heating strategies can be developed to the local conditions.
Hierbei ist es ganz besonders vorteilhaft, wenn der Stromteiler im Stromteilerabschnitt in Bezug auf die Heizabschnitte eine Wärmesenke bildet, um so das Erzeugen von Hotspots in den Heizabschnitten zu reduzieren, was die Gefahr einer Beschädigung der darunterliegenden Struktur deutlich reduziert. In this case, it is particularly advantageous for the flow divider in the flow divider section to form a heat sink with respect to the heating sections so as to reduce the generation of hotspots in the heating sections, which considerably reduces the risk of damaging the underlying structure.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Heizsystem wenigstens zwei elektrisch voneinander isolierte flächige Heizelemente auf, die mittels mindestens einer Strombrücke überbrückt sind und somit mittels der Strombrücke miteinander elektrisch verbunden sind, wobei die mindestens eine Strombrücke an einem ersten Ende mit dem elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern des ersten flächigen Heizelementes und an einem gegenüberliegenden zweiten Ende mit dem elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern des zweiten flächigen Heizelementes elektrisch kontaktiert ist. Hierdurch lassen sich flächige Heizelemente, die jeweils elektrisch isolierend vorgesehen sind, in Reihe hintereinander elektrisch verbinden, ohne dass befürchtet werden muss, dass durch einen zu hohen thermischen Energieeintrag Strukturen beschädigt werden . Denn aufgrund des geringeren spezifischen elektrischen Widerstandes der Strombrücken wird im Überbrückungsbereich die elektrische Verlustleistung deutlich reduziert und somit der thermische Energieeintrag insgesamt. Der Vorteil hierbei ist, dass die einzelnen Heizelemente nicht separat einen eigenen Anschluss benötigen, wodurch die Verkabelung deutlich reduziert wird , vielmehr lassen sich mit der vorliegenden Erfindung mehrere Heizelemente in Reihe hintereinanderschalten, ohne jedes einzelne Heizelemente separat zu verkabeln. In a further advantageous embodiment, the heating system has at least two electrically insulated flat heating elements, which are bridged by means of at least one current bridge and thus electrically connected to each other by means of the current bridge, wherein the at least one current bridge at a first end with the electrically conductive reinforcing fibers of the first planar heating element and at an opposite second end is electrically contacted with the electrically conductive reinforcing fibers of the second planar heating element. As a result, planar heating elements, which are each provided with electrical insulation, can be electrically connected in series one behind the other without fear of damaging structures due to an excessive input of thermal energy. Because due to the lower electrical resistivity of the current bridges, the electrical power loss is significantly reduced in the bridging region and thus the total thermal energy input. The advantage here is that the individual heating elements do not separately need a separate connection, whereby the wiring is significantly reduced, but can be connected in series with the present invention, several heating elements in series, without wiring each individual heating elements separately.
Vorteilhafterweise ist es auch denkbar, dass eine der Strombrücken an einem ersten Ende am Anfang des Bestromungabschnittes eines flächigen Heizele- mentes auf den elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern flächig anliegt und diese elektrisch kontaktieren und an einem gegenüberliegenden zweiten Ende mit der elektrischen Spannungsquelle verbunden oder verbindbar ist. Damit lassen sich die flächigen Strombrücken auch als Anschlusselemente verwenden, um das Heizsystem insgesamt an die elektrische Spannungsquelle anzu- schließen. Advantageously, it is also conceivable that one of the current bridges on a first end at the beginning of the energization of a flat Heizele- ment on the electrically conductive reinforcing fibers is flat and contact them electrically and connected to an opposite second end to the electrical voltage source or connectable. Thus, the flat current bridges can also be used as connecting elements in order to connect the heating system as a whole to the electrical voltage source.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform beträgt der spezifische elektrische Widerstand der Strombrücken weniger als 1 %, vorzugsweise weniger als 5%o, besonders vorzugsweise weniger als 2%0 des spezifischen elektrischen Widerstandes der elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern, so dass die Strombrücken eine deutlich höhere elektrische Leitfähigkeit aufweisen und somit eine deutlich geringere elektrische Verlustleistung als die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen die Strombrücken und die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern eine Standardpotenzialdifferenz von maximal 0,4 V auf, so dass die Strombrücke und die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern miteinander kombiniert werden können, ohne eine Korrosionsgefahr zu befürchten. In a further advantageous embodiment, the specific electrical resistance of the current bridges is less than 1%, preferably less than 5% o, particularly preferably less than 2% 0 of the electrical resistivity of the electrically conductive reinforcing fibers, so that the current bridges have a significantly higher electrical conductivity and thus a significantly lower electrical power loss than the electrically conductive reinforcing fibers. In a further advantageous embodiment, the current bridges and the electrically conductive reinforcing fibers have a standard potential difference of not more than 0.4 V, so that the current bridge and the electrically conductive reinforcing fibers can be combined with one another without fear of a risk of corrosion.
Vorteilhafterweise sind die Strombrücken aus einem Material gebildet, das Kupfer und/oder Aluminium enthält. Besonders vorzugsweise bestehen die Strombrücken aus Kupfer und/oder Aluminium. Kupfer hat dabei den Vorteil, dass es ein ähnliches Standardpotenzial hat (+ 0,35 V) wie Kohlenstofffasern (+ 0,75 V), so dass die Standardpotenzialdifferenz von 0,4 V nicht überschrit- ten wird und somit Korrosionsgefahr nicht zu befürchten ist. Darüber hinaus hat Kupfer eine besonders hohe elektrische Leitfähigkeit gegenüber den Kunststofffasern und kann somit die elektrische Verlustleistung deutlich reduzieren . Advantageously, the current bridges are formed of a material that Contains copper and / or aluminum. Particularly preferably, the current bridges consist of copper and / or aluminum. Copper has the advantage that it has a similar standard potential (+ 0.35 V) as carbon fibers (+ 0.75 V), so that the standard potential difference of 0.4 V is not exceeded and therefore there is no danger of corrosion , In addition, copper has a particularly high electrical conductivity compared to the plastic fibers and can thus significantly reduce the electrical power loss.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die flächigen Strombrü- cken maschen-, gitter- oder netzförmig ausgebildet, wodurch eine integrale Verbindung der Strombrücken mit den Heizelementen sichergestellt werden kann. In a further advantageous embodiment, the areal current bridges are mesh, grid or net-shaped, whereby an integral connection of the current bridges with the heating elements can be ensured.
Vorteilhafterweise werden die Heizelemente zusammen mit den kontaktierten Strombrücken zwischen elektrisch isolierende Glasfaserschichten angeordnet, um so die Heizelemente von anderen Strukturen, in denen das Heizsystem eingesetzt werden soll, zu isolieren . Advantageously, the heating elements are arranged together with the contacted current bridges between electrically insulating glass fiber layers, so as to isolate the heating elements of other structures in which the heating system is to be used.
Gemäß Anspruch 10 wird ein Strömungskörper mit einer Strömungsoberfläche vorgeschlagen, wobei die Strömungsoberfläche zur Umströmung durch ein gasförmiges Fluid ausgebildet ist. Vorteilhafterweise ist zumindest die Strömungsoberfläche aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt oder besteht aus einem solchen Faserverbundwerkstoff oder weist einen solchen Faserverbundwerkstoff auf. Der Strömungskörper hat dabei ein Enteisungssystem zum Ent- eisen zumindest eines Teils der Strömungsoberfläche. Erfindungsgemäß ist das Enteisungssystem dabei ein Heizsystem wie vorstehend beschrieben, das mit einer elektrischen Spannungsquelle zum Anlegen einer elektrischen Spannung kontaktiert ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Strömungskörper eine Flügelvorderkante eines Flugzeugsflügels, Klappen eines Flugzeugflügels, Leit- werk eines Flugzeugflügels, Rotorblätter eines Hubschraucherrotors oder Rotorblätter einer Windkraftanlage. According to claim 10, a flow body is proposed with a flow surface, wherein the flow surface is formed to flow around by a gaseous fluid. Advantageously, at least the flow surface is made of a fiber composite material or consists of such a fiber composite material or has such a fiber composite material. The flow body in this case has a de-icing system for venting at least part of the flow surface. According to the invention, the deicing system is a heating system as described above, which is contacted with an electrical voltage source for applying an electrical voltage. According to an advantageous embodiment, the flow body is a wing leading edge of an aircraft wing, flaps of an aircraft wing, guiding plant of an aircraft wing, rotor blades of a Hubschärmerrotors or rotor blades of a wind turbine.
Es ist auch denkbar, dass das Heizsystem wie vorstehend beschrieben in ein Formwerkzeug zur Herstellung eines Faserverbundbauteils integriert ist, um das Faserverbundbauteil zur Aushärtung des in das Fasermaterial infundierten Matrixmaterials durch Temperierung auszuhärten. Dabei kann ein solches Heizsystems insbesondere in die Werkzeugoberfläche des Formwerkzeuges integriert sein. It is also conceivable that the heating system as described above is integrated into a mold for producing a fiber composite component in order to cure the fiber composite component by means of temperature control for curing the matrix material infused into the fiber material. In this case, such a heating system can be integrated in particular in the tool surface of the molding tool.
Gemäß Anspruch 12 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Heizsystems zur elektrothermischen Temperierung vorgeschlagen, wobei zunächst elektrisch leitfähige Verstärkungsfasern eines Faserverbundwerkstoffes in ein Formwerkzeug zur Bildung mindestens eines flächigen Heizelementes eingebracht wer- den. Die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern des Faserverbundwerkstoffes können dabei beispielsweise trockene oder vorimprägnierte Fasermaterialien, beispielsweise Gewebe oder Gelege, unidirektionale Gewebematerialien als Streifen oder beispielsweise einzelne Rovings sein. Die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern des Heizelementes, das durch Einbringen der elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern in das Formwerkzeug hergestellt werden soll, werden dann mit einem oder mehreren flächigen Strombrücken durch Anlegen der mindestens einen Strombrücke an die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern elektrisch zumindest in einem Teilab- schnitt kontaktiert. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Strombrücken auf die entsprechenden Teilabschnitte der in das Formwerkzeug eingebrachten elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern aufgelegt werden . Denkbar ist auch, dass zuvor die Strombrücken an die entsprechenden Positionen in das Formwerkzeug eingelegt und anschließend die elektrisch leitfähi- gen Verstärkungsfasern entsprechend darüber positioniert werden. Die Strombrücken kontaktieren dabei die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern derart, dass die Strombrücke einen Stromteiler oder eine Überbrückung bildet, wobei die Strombrücke in einem geringeren spezifischen elektrischen Widerstand haben als die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern. According to claim 12, a method for producing a heating system for electrothermal tempering is proposed, wherein initially electrically conductive reinforcing fibers of a fiber composite material are introduced into a mold for forming at least one planar heating element. The electrically conductive reinforcing fibers of the fiber composite material may be, for example, dry or preimpregnated fiber materials, for example woven or nonwoven fabrics, unidirectional woven materials as strips or, for example, individual rovings. The electrically conductive reinforcing fibers of the heating element, which is to be produced by introducing the electrically conductive reinforcing fibers into the mold, are then contacted electrically with at least one subsection by one or more planar current bridges by applying the at least one current bridge to the electrically conductive reinforcing fibers. This can be done, for example, by applying the current bridges to the corresponding sections of the electrically conductive reinforcing fibers introduced into the mold. It is also conceivable that previously the current bridges are inserted into the corresponding positions in the mold and then the electrically conductive reinforcing fibers are positioned accordingly. In this case, the current bridges contact the electrically conductive amplification fibers in such a way that the current bridge forms a current divider or a bypass, the current bridges having a lower specific electrical resistance than the electrically conductive amplification fibers.
Anschließend werden elektrische Kontaktstellen zur Kontaktierung des Heizelementes mit einer elektrische Spannungsquelle ausgebildet und dann das in die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern infundierte Matrixmaterial durch Temperierung und/oder Druckbeaufschlagung ausgehärtet. Subsequently, electrical contact points for contacting the heating element with an electrical voltage source are formed and then cured in the electrically conductive reinforcing fibers matrix material by tempering and / or pressurization.
Die flächigen Strombrücken, insbesondere dann, wenn sie maschen-, gitter- oder netzförmig ausgebildet sind, bilden dabei beim Aushärten des Matrixmaterials eine integrale Einheit mit dem Heizelement als Faserverbundbauteil und kontaktieren dabei gleichzeitig die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern des späteren Faserverbundbauteils (Heizelement). Dadurch können die Strombrücken zusammen mit den Heizelementen in einem Prozessschritt gefertigt werden. The flat current bridges, in particular when they are mesh, grid or net-shaped, thereby form an integral unit with the heating element as fiber composite component during curing of the matrix material and simultaneously contact the electrically conductive reinforcing fibers of the later fiber composite component (heating element). As a result, the current bridges can be manufactured together with the heating elements in one process step.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens finden Sie in den entsprechenden Unteransprüchen. Advantageous embodiments of the method can be found in the corresponding subclaims.
Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Heizelemente des Heizsystems bei der Herstellung einer übergeordneten Struktur gleich zusammen mit dieser übergeordneten Struktur hergestellt werden, um so eine integrale Einheit der übergeordneten Struktur zusammen mit dem Heizsystem zu bilden. Die übergeordnete Struktur kann beispielsweise ein Strömungskörper im Sinne der vorliegenden Erfindung oder ein Formwerkzeug sein. Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen: It is particularly advantageous if the heating elements of the heating system in the manufacture of a superordinate structure are made equal to this superordinate structure so as to form an integral unit of the superordinate structure together with the heating system. The superordinate structure can be, for example, a flow body in the sense of the present invention or a molding tool. The invention will be explained by way of example with reference to the attached figures. Show it:
Figur 1 schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein Strö- mungsprofil; FIG. 1 shows a schematic representation of a cross section through a flow profile;
Figur 2 schematische Darstellung eines Heizelementes des Heizsystems; Figur 3 Ausführungsbeispiel mit zwei Heizelementen;  Figure 2 is a schematic representation of a heating element of the heating system; Figure 3 embodiment with two heating elements;
Figur 4 Ausführungsbeispiel mit Parallelschaltung . Figur 1 zeigt ein Strömungsprofil 100 im Querschnitt, das beispielsweise ein Flugzeugflügel sein kann . Das Strömungsprofil 100 weist eine Strömungsoberfläche 1 10 auf, die von der umgebenen Luft angeströmt werden kann . Im vorderen Bereich weist das Strömungsprofil 1 00 eine Vorderkante 120 auf, welche die am meisten exponierte Stelle des gesamten Strömungsprofils 100 sein kann. Figure 4 embodiment with parallel connection. FIG. 1 shows a flow profile 100 in cross-section, which can be, for example, an aircraft wing. The airfoil 100 has a flow surface 110, which can be flown by the surrounding air. In the front region, the airfoil 100 has a front edge 120, which may be the most exposed point of the entire airfoil 100.
Innenliegend des Strömungsprofils 100 ist erfindungsgemäß das Heizsystem 1 vorgesehen, das im Bereich der Vorderkante 120 Heizelemente 2 (schematisch dargestellt) hat. Die Heizelemente 2 wirken dabei mit der Strömungsoberfläche 1 1 0 die Strömungsprofils 100 derart zusammen, dass bei einem thermischen Energieeintrag und Aufheizen der Heizelemente 2 die thermische Energie an die Strömungsoberfläche 1 1 0 abgegeben wird und somit die Vorderkante 120 enteist werden kann. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 bildet somit das Heizsystem 1 ein Enteisungssystem für das Strömungsprofil 100. Inside the airfoil 100, according to the invention, the heating system 1 is provided which has heating elements 2 (shown schematically) in the region of the front edge 120. The heating elements 2 act together with the flow surface 1 1 0, the flow profile 100 such that at a thermal energy input and heating of the heating elements 2, the thermal energy is delivered to the flow surface 1 1 0 and thus the leading edge 120 can be de-iced. In the exemplary embodiment of FIG. 1, the heating system 1 thus forms a defrosting system for the airfoil 100.
Das oder die Heizelemente 2 des Heizsystems 1 sind dabei mit einer elektrischen Spannungsquelle 3 verbunden, so dass die Heizelemente 2, genauer gesagt die elektrisch leitenden Verstärkungsfasern der Heizelemente 2, bestromt werden können, um so die Heizelemente 2 zu temperieren. The one or more heating elements 2 of the heating system 1 are connected to an electrical voltage source 3, so that the heating elements 2, more precisely the electrically conductive reinforcing fibers of the heating elements 2, can be energized so as to temper the heating elements 2.
Um das Heizsystem 2 entsprechend ansteuern zu können, ist eine Steuerein- heit 4 vorgesehen, die zum Steuern der Bestromung der Heizelemente 2 mittels der elektrischen Spannungsquelle 3 eingerichtet ist. In order to control the heating system 2 accordingly, a control unit unit 4 is provided, which is arranged to control the energization of the heating elements 2 by means of the electrical voltage source 3.
Aus Übersichtlichkeitsgründen sind die Strombrücken des Heizsystems 1 im Ausführungsbeispiel der Figur 1 nicht gezeigt. For clarity, the current bridges of the heating system 1 in the embodiment of Figure 1 are not shown.
Figur 2 zeigt schematisch das Heizsystem 1 im Detail in einem ersten Ausführungsbeispiel. Das Heizsystem 1 weist hierbei zunächst ein Heizelement 2 auf, das mit einer elektrischen Spannungsquelle 3 kontaktierbar ist. Figure 2 shows schematically the heating system 1 in detail in a first embodiment. The heating system 1 in this case initially has a heating element 2 which can be contacted with an electrical voltage source 3.
Das Heizelement 2 ist im Ausführungsbeispiel der Figur 2 U-förmig ausgebildet und weist insbesondere zwei Schenkel 5 und 6 auf, die über einen Verbindungssteg 7 ein U ausbilden. Das Heizelement 2 mit seinem ersten SchenkelThe heating element 2 is formed in the embodiment of Figure 2 U-shaped and in particular has two legs 5 and 6, which form a U via a connecting web 7. The heating element 2 with its first leg
5, seinen zweiten Schenkel 6 und seinem Verbindungssteg 7 weist hierbei elektrisch leitfähige Verstärkungsfasern 8 auf, die in Figur 2 angedeutet sind. 5, its second leg 6 and its connecting web 7 in this case has electrically conductive reinforcing fibers 8, which are indicated in Figure 2.
Wird das Heizelement 2, wie in Figur 2 dargestellt, sowohl an dem einen Ende des ersten Schenkels 5 als auch an dem einen Ende des zweiten Schenkels 6 mit der elektrischen Spannungsquelle verbunden, so fließt ein Strom durch den ersten Schenkel 5, durch den Verbindungsteg 7 hin zu dem zweiten SchenkelIf the heating element 2, as shown in Figure 2, both at one end of the first leg 5 and at one end of the second leg 6 connected to the electrical voltage source, then a current flows through the first leg 5, through the connecting web. 7 towards the second leg
6, wodurch das gesamte Heizelemente 2 vollständig bestromt wird. In einer derartigen Ausführung würde sich aufgrund der elektrischen Verlustleistung das Heizelement 2 stark erwärmen, wodurch ein hoher thermischer Energieeintrag in das Heizelement 2 realisiert werden kann, um so entsprechend andere Strukturen temperieren zu können . 6, whereby the entire heating elements 2 is fully energized. In such an embodiment, the heating element 2 would heat up greatly due to the electrical power loss, whereby a high thermal energy input into the heating element 2 can be realized, so as to be able to temper other structures accordingly.
Um insbesondere im Zusammenhang mit Enteisungssystemen und Strömungsprofilen, wie sie aus Figur 1 bekannt sind, dem thermischen Energieeintrag entsprechend an die lokalen Bedingungen anpassen zu können, ist im Ausfüh- rungsbeispiel die Figur 2 schematisch dargestellt, dass der Verbindungssteg 7 durch eine Strombrücke 9 elektrisch kontaktiert wird, genauer gesagt die elektrisch leitenden Verstärkungsfasern 8 des Verbindungssteges 7 werden mit der elektrisch leitfähigen Strombrücke 9 elektrisch kontaktiert. Die elektrische Kontaktierung erfolgt dabei vorzugsweise so, dass der gesamte Bereich der Strombrücke 9 die elektrisch leitfähigen Fasern 8 des Verbindungssteges 7 elektrisch kontaktiert. In order to be able to adapt the thermal energy input to the local conditions in particular in connection with deicing systems and airfoils, as shown in FIG. 1, FIG. 2 is shown schematically in the exemplary embodiment in that the connecting web 7 is electrically contacted by a current bridge 9 is, more precisely the electrically conductive reinforcing fibers 8 of the connecting web 7 are electrically contacted with the electrically conductive current bridge 9. The electrical contacting is preferably carried out so that the entire region of the current bridge 9, the electrically conductive fibers 8 of the connecting web 7 electrically contacted.
Es sei angemerkt, dass das Ausführungsbeispiel der Figur 2 nur eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips enthält und in der Praxis durchaus andere Formen und Abdeckungen durch die Strombrücke möglich sind, um die entsprechend lokalen Gegebenheiten zu berücksichtigen . It should be noted that the embodiment of Figure 2 only contains a schematic representation of the principle of operation and in practice quite different shapes and covers are possible through the current bridge to take into account the corresponding local conditions.
Wird nun das Heizelement 2 durch die elektrische Spannungsquelle bestromt, so bildet die Strombrücke 9 in Verbindung mit dem Verbindungssteg 7 einen Stromteiler, wobei aufgrund des erheblich geringeren elektrischen Widerstan- des der Strombrücke 9 der Stromfluss hauptsächlich durch die Strombrücke 9 erfolgt und weniger durch den Verbindungssteg 7. Now, if the heating element 2 is energized by the electrical voltage source, the current bridge 9 in conjunction with the connecting web 7 forms a current divider, due to the much lower electrical resistance of the current bridge 9, the current flow is mainly through the current bridge 9 and less through the connecting web 7th
Durch die Strombrücke 9 wird somit ein Stromteiler realisiert, der dazu führt, dass der von der Strombrücke 9 abgedeckte Bereich von elektrisch leitenden Verstärkungsfasern bei der Bestromung deutlich weniger Strom leiten, wodurch die thermische Verlustleistung gegenüber den elektrisch leitenden Verstärkungsfasern 8 reduziert wird, so dass hierdurch ein Nicht-Beheizen des durch die Strombrücke 9 als Stromteiler abgedeckten Bereiches realisiert werden kann. By the current bridge 9, a current divider is thus realized, which leads to the area covered by the current bridge 9 of electrically conductive reinforcing fibers during energization significantly less current, whereby the thermal power loss compared to the electrically conductive reinforcing fibers 8 is reduced, thereby thereby a non-heating of the area covered by the current bridge 9 as a current divider area can be realized.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 teilt die Strombrücke 9 dabei das unförmige Heizelement 2 in einen vor und hinter der Strombrücke 9 liegenden Heizabschnitt, der dem ersten Schenkel 5 in dem zweiten Schenkel 6 entspricht. Mit anderen Worten, wird das Heizelement 2 bestromt, so bilden der erste Schen- kel 5 und der zweite Schenkel 6 einen Heizabschnitt bzw. eine Heizstrecke, während der Bereich des Verbindungssteges 7 mit der darauf liegenden Strombrücke 9 eine Wärmesenke darstellen, die nicht beheizt ist. In the exemplary embodiment of FIG. 2, the current bridge 9 divides the bulky heating element 2 into a heating section located in front of and behind the current bridge 9, which corresponds to the first leg 5 in the second leg 6. In other words, if the heating element 2 is energized, then the first leg 5 and the second leg 6 form a heating section or a heating section, while the area of the connecting leg 7 with the one lying thereon Strombrücke 9 represent a heat sink, which is not heated.
Die Strombrücke 9 kann beispielsweise ein maschen-, gitter- oder netzförmiges flächiges Element sein, das vorzugsweise aus Kupfer (Kupfermesh) besteht. The current bridge 9 can be, for example, a mesh, grid or net-shaped planar element which preferably consists of copper (copper mesh).
An den zu dem in Verbindungsteg 7 diametral gegenüberliegenden Enden der beiden Schenkel 5 und 6 ist darüber hinaus ebenfalls eine Strombrücke 10 vorgesehen, die die Verstärkungsfasern 8 der jeweiligen Schenkel 5 und 6 an ihrem unteren Ende kontaktiert. Über die Strombrücken 10 wird dann die elekt- rische Spannungsquelle 3 kontaktiert, so dass über diese Strombrücken 10 ein Kontakt mit dem Heizelement 2 zu der elektrischen Spannungsquelle 3 hergestellt werden kann . At the to the connecting web 7 diametrically opposite ends of the two legs 5 and 6, a current bridge 10 is also provided in addition, which contacts the reinforcing fibers 8 of the respective legs 5 and 6 at its lower end. The electrical voltage source 3 is then contacted via the current bridges 10 so that contact with the heating element 2 with respect to the electrical voltage source 3 can be established via these current bridges 10.
Hierbei besteht der Vorteil zum einen darin, dass durch die Strombrücken 10 keine zusätzlichen Kabeln mit größerem Kabelquerschnitt in die Gesamtstruktur eingefügt werden muss, um das Heizelement 2 mit der elektrischen Spannungsquelle 3 zu verbinden . Darüber hinaus ermöglichen die Strombrücken 10, die beispielsweise aus einem Kupfermaterial mit einem sehr geringspezifischen Widerstand bestehen, dass im Vorfeld das Heizelement 2 aufgrund der elektri- sehen Verlustleistung der Anschlusselemente kein thermischer Energieeintrag erfolgt. In this case, there is the advantage on the one hand that no additional cables with a larger cable cross-section have to be inserted into the overall structure through the current bridges 10 in order to connect the heating element 2 to the electrical voltage source 3. In addition, allow the current bridges 10, which consist for example of a copper material with a very low-resistance, that in advance the heating element 2 due to the electrical loss of the connection elements see no thermal energy input.
Somit beschränkt sich der thermische Energieeintrag ausschließlich auf die verbleibenden Schenkel 5 und 6 des Heizelementes 2 und ist damit definiert kontrolliert. Thus, the thermal energy input is limited only to the remaining legs 5 and 6 of the heating element 2 and is thus controlled controlled.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwei Heizelemente über eine Strombrücke 1 1 in Form einer Verbindungsstrombrücke miteinander verbunden sind. Hierbei wird das eine Ende des zweiten Schenkels 6 des ersten Heizele- mentes 2a mit dem einen Ende des ersten Schenkels 5 des zweiten Heizelementes 2b mittels der Strombrücke 9 kontaktiert, so dass eine elektrisch lei- tende Verbindung zwischen dem ersten Heizelement 2a und dem zweiten Heizelement 2b entsteht. Aufgrund der hohen Leitfähigkeit der Strombrücke 1 1 erfolgt dabei nur ein sehr geringer thermischer Energieeintrag, der gegenüber dem thermischen Energieeintrag der Heizabschnitte der Schenkel 5 und 6 der Heizelemente 2a, 2b deutlich zurücksteht. FIG. 3 shows an exemplary embodiment in which two heating elements are connected to one another via a current bridge 11 in the form of a connecting current bridge. Here, one end of the second leg 6 of the first heating element 2a is contacted with the one end of the first leg 5 of the second heating element 2b by means of the current bridge 9, so that an electrically conductive tende connection between the first heating element 2a and the second heating element 2b is formed. Due to the high conductivity of the current bridge 1 1 takes place only a very small thermal energy input, which is clearly opposite to the thermal energy input of the heating sections of the legs 5 and 6 of the heating elements 2 a, 2 b.
Somit können mehrere Heizelemente hintereinander in Reihe geschaltet werden, ohne dass der gesamte thermische Energieeintrag für die darunterliegende Struktur oder das Heizelement selber zu hoch wird . Durch das kontinuierli- che Einbringen von Wärmesenken mittels der Strombrücken 9, 10 und 1 1 kann der thermische Energieeintrag definiert kontrolliert werden. Thus, a plurality of heating elements can be connected in series one behind the other, without the total thermal energy input for the underlying structure or the heating element itself is too high. Due to the continuous introduction of heat sinks by means of the current bridges 9, 10 and 11, the thermal energy input can be controlled in a defined manner.
Figur 4 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Heizsystem über eine Parallelschaltung gebildet wird. Hierfür ist eine erste Strombrücke 1 1 a und eine zweite Strombrücke 1 1 d vorgesehen, zwischen denen die Schenkel 5a bis 5c mit den elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern angeordnet sind. Die Strombrücken 1 1 a und 1 1 b kontaktieren dabei die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern der Schenkel 1 1 a bis 1 1 c an ihren jeweiligen oberen Enden, so dass in diesen Bereichen die Strombrücken 1 1 a, 1 1 b in Teilab- schnitten auf den elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern flächig anliegen . Figure 4 shows schematically an embodiment in which the heating system is formed via a parallel connection. For this purpose, a first current bridge 1 1 a and a second current bridge 1 1 d is provided, between which the legs are arranged 5a to 5c with the electrically conductive reinforcing fibers. The current bridges 1 1 a and 1 1 b contact the electrically conductive reinforcing fibers of the legs 1 1 a to 1 1 c at their respective upper ends, so that in these areas the current bridges 1 1 a, 1 1 b in partial sections on the electrically conductive reinforcing fibers lie flat.
Wird nun mithilfe der Spannungsquelle 3 ein Stromfluss in den Strombrücken 1 1 a und 1 1 b sowie in den Schenkeln 5a bis 5c bewirkt, so werden insbesondere die Schenkel 5a bis 5c aufgrund des höheren spezifischen elektrischen Wi- derstandes deutlich mehr erwärmt, als die Strombrücken 1 1 a und 1 1 b mit einem gegenüber den elektrisch leitenden Verstärkungsfasern geringeren spezifischen elektrischen Widerstand. Hierdurch lässt sich ein definierter thermischer Energieeintrag realisieren . Bezugszeichen liste: If a current flow in the current bridges 11a and 11b and in the legs 5a to 5c is now effected with the aid of the voltage source 3, in particular the legs 5a to 5c are significantly more heated than the current bridges due to the higher specific electrical resistance 1 1 a and 1 1 b with respect to the electrically conductive reinforcing fibers lower electrical resistivity. As a result, a defined thermal energy input can be realized. Reference number list:
1 Heizsystem 1 heating system
2 Heizelemente  2 heating elements
2a erstes Heizelement 2a first heating element
2b zweites Heizelement2b second heating element
3 Spannungsquelle3 voltage source
4 Steuereinheit4 control unit
5, 6 Schenkel 5, 6 thighs
7 Verbindungssteg 7 connecting bridge
8 Verstärkungsfasern8 reinforcing fibers
9 Strombrücke 9 power bridge
10 Strombrücken 10 power bridges
1 1 Strombrücke 1 1 current bridge
100 Strömungsprofil 100 flow profile
1 1 0 Strömungsoberfläche1 1 0 flow surface
120 Vorderkante 120 leading edge

Claims

Patentansprüche: claims:
1 . Heizsystem (1 ) zur elektrothermischen Temperierung mit mindestens einem flächigen Heizelement (2), das aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet ist, der zumindest teilweise elektrisch leitfähige Verstärkungsfasern (8) enthält, die in ein ausgehärtetes Matrixmaterial eingebettet sind, wobei die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8) des flächigen Heizelementes (2) mit einer elektrischen Spannungsquelle (3) kontaktiert oder kontaktierbar sind, sodass die stromdurchflossenen, elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8) einen Bestromungsabschnitt bilden, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizsystem (1 ) eine oder mehrere flächige Strombrücken (1 0) aufweist, die in Teilabschnitten des Bestromungsab- schnittes auf den elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8) flächig anliegen und diese elektrisch derart kontaktieren, dass die Strombrücke (9) einen Stromteiler und/oder eine Überbrückung bildet, wobei die Strombrücken (9) einen geringeren spezifischen elektrischen Widerstand haben als die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8). 1 . Heating system (1) for electrothermal tempering with at least one planar heating element (2), which is formed from a fiber composite material containing at least partially electrically conductive reinforcing fibers (8) embedded in a hardened matrix material, wherein the electrically conductive reinforcing fibers (8) of the planar heating element (2) are contacted or contactable with an electrical voltage source (3), so that the current-carrying, electrically conductive reinforcing fibers (8) form an energizing section, characterized in that the heating system (1) has one or more surface current bridges (1 0) has, in sections of the Bestromungsab- section on the electrically conductive reinforcing fibers (8) lie flat against and electrically contact them such that the current bridge (9) forms a current divider and / or bridging, wherein the current bridges (9) has a lower specific elektrisc hen resistance than the electrically conductive reinforcing fibers (8).
2. Heizsystem (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Strombrücke (9) zur Bildung eines Stromteiler die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8) derart kontaktiert, dass in Stromflussrichtung vor und hinter dem durch den Stromteiler gebildeten Stromteilerabschnitt ein Heizabschnitt durch die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8) gebildet wird. 2. Heating system (1) according to claim 1, characterized in that the at least one current bridge (9) for forming a current divider, the electrically conductive reinforcing fibers (8) contacted such that in the current flow direction in front of and behind the current divider portion formed by the current divider section through a heating section the electrically conductive reinforcing fibers (8) is formed.
3. Heizsystem (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromteiler im Stromteilerabschnitt in Bezug auf die Heizabschnitte eine Wärmesenke bildet. 3. heating system (1) according to claim 2, characterized in that the flow divider forms a heat sink in the flow divider section with respect to the heating sections.
Heizsystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei elektrisch voneinander isolierte, flächige Heizelemente (2) vorgesehen sind, die mittels mindestens einer Strombücke (9) überbrückt sind, wobei die mindestens eine Strombrücke (9) an einem ersten Ende mit den elektrisch leitfähige Verstärkungsfasern (8) des ersten flächigen Heizelementes (2a) und an einem gegenüberliegenden zweiten Ende mit den elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern des zweiten flächigen Heizelementes (2b) elektrisch kontaktiert ist. Heating system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least two electrically insulated, flat heating elements (2) are provided, which are bridged by means of at least one current bridge (9), wherein the at least one current bridge (9) at a first End is electrically contacted with the electrically conductive reinforcing fibers (8) of the first planar heating element (2a) and at an opposite second end with the electrically conductive reinforcing fibers of the second planar heating element (2b).
Heizsystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Strombrücken (10) an einem ersten Ende am Anfang des Bestromungsabschnittes eines flächigen Heizelementes auf den elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8) flächig anliegt und diese elektrisch kontaktieren und an einem gegenüberliegenden zweiten Ende mit der elektrischen Spannungsquelle (3) verbunden oder verbindbar ist. Heating system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the current bridges (10) at a first end at the beginning of Bestromungsabschnittes a flat heating element on the electrically conductive reinforcing fibers (8) lies flat against and contact them electrically and at an opposite second end connected to the electrical voltage source (3) or connectable.
Heizsystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische elektrische Widerstand der Strombrücken (10) weniger als 1 Prozent, vorzugsweise weniger als 5 Promille, besonders vorzugsweise weniger als 2 Promille, des spezifischen elektrischen Widerstandes der elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8) beträgt, und/oder dass die Strombrücken (1 0) und die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8) eine Standardpotentialdifferenz von maximal 0,4 V aufweisen. Heating system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical resistivity of the current bridges (10) is less than 1 percent, preferably less than 5 percent, more preferably less than 2 percent, of the electrical resistivity of the electrically conductive reinforcing fibers (10). 8), and / or that the current bridges (1 0) and the electrically conductive reinforcing fibers (8) have a standard potential difference of at most 0.4 V.
7. Heizsystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombrücken (1 0) aus einem Material gebildet sind, das Kupfer und/oder Aluminium enthält. 7. heating system (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the current bridges (1 0) are formed of a material containing copper and / or aluminum.
8. Heizsystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der flächigen Strombrücken (10) ma- schen-, gitter-, oder netzförmig ausgebildet ist. 8. heating system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the flat current bridges (10) is designed like a machine, grid, or net shape.
9. Heizsystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Heizelement (1 ) zusammen mit den kontaktierten Strombrücken (10) zwischen elektrisch isolierenden Glasfaserschichten angeordnet ist. 9. heating system (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one heating element (1) is arranged together with the contacted current bridges (10) between electrically insulating glass fiber layers.
10. Strömungskörper mit einer Strömungsoberfläche (1 1 0), die zur Umströ- mung durch ein gasförmiges Fluid ausgebildet ist, wobei der Strömungskörper ein Enteisungssystem zum Enteisen zumindest eines Teils der Strömungsoberfläche (1 1 0) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Enteisungssystem ein Heizsystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, das mit einer elektrischen Spannungsquelle (3) zum Anlegen einer elektrischen Spannung kontaktiert ist. 10. Flow body with a flow surface (1 1 0), which is designed to Umströmung by a gaseous fluid, wherein the flow body has a defrosting system for defrosting at least a portion of the flow surface (1 1 0), characterized in that the defrosting system Heating system (1) according to one of the preceding claims, which is contacted with an electrical voltage source (3) for applying an electrical voltage.
1 1 . Strömungskörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskörper eine Vorderkante eines Flugzeugflügels, Klappen eines Flugzeugflügels, Leitwerk eines Flugzeuges, Rotorblätter eines Hubschraubers oder Rotorblätter einer Windkraftanlage ist. 1 1. Flow body according to claim 10, characterized in that the flow body is a leading edge of an aircraft wing, flaps of an aircraft wing, tail of an aircraft, rotor blades of a helicopter or rotor blades of a wind turbine.
12. Verfahren zur Herstellung eines Heizsystems (1 ) zur elektrothermischen Temperierung, mit den Schritten: 12. A method for producing a heating system (1) for electrothermal tempering, comprising the steps of:
- Einbringen von elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8) eines Faserverbundwerkstoffes in ein Formwerkzeug zur Bildung mindestens eines flächigen Heizelementes (2), Kontaktieren der elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8) des Heizelementes (2) mit einem oder mehreren flächigen Strombrücken (10) durch Anlegen der mindestens einen Strombrücke (9) an die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8) in zumindest einem Teilabschnitt derart, dass die Strombrücke (9) einen Stromteiler oder eine Überbrückung bildet, wobei die Strombrücken (10) einen geringeren spezifischen elektrischen Widerstand haben als die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8), - introducing electrically conductive reinforcing fibers (8) of a fiber composite material into a molding tool to form at least one planar heating element (2), Contacting the electrically conductive reinforcing fibers (8) of the heating element (2) with one or more planar current bridges (10) by applying the at least one current bridge (9) to the electrically conductive reinforcing fibers (8) in at least one subsection such that the current bridge (9 ) forms a current divider or a bypass, wherein the current bridges (10) have a lower electrical resistivity than the electrically conductive reinforcing fibers (8),
Ausbilden von elektrischen Kontaktstellen zur Kontaktierung des Heizelementes (2) mit einer elektrischen Spannungsquelle (3), und Aushärten eines in die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8) infundierten Matrixmaterials durch Temperierung und/oder Druckbeaufschlagung .  Forming electrical contact points for contacting the heating element (2) with an electrical voltage source (3), and curing of a matrix material infused into the electrically conductive reinforcing fibers (8) by tempering and / or pressurization.
Verfahren nach Anspruch 1 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Strombrücke (9) zur Bildung eines Stromteilers mit den elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8) derart kontaktiert wird, dass in Stromflussrichtung vor und hinter dem durch den Stromteiler gebildeten Stromteilerabschnitt ein Heizabschnitt durch die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8) gebildet wird, wenn die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8) bestromt werden. The method of claim 1 2, characterized in that the at least one current bridge (9) to form a current divider with the electrically conductive reinforcing fibers (8) is contacted such that in the current flow direction in front of and behind the current divider portion formed by the current divider section, a heating section through the electric conductive reinforcing fibers (8) is formed when the electrically conductive reinforcing fibers (8) are energized.
Verfahren nach Anspruch 1 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Stromteiler im Stromteilerabschnitt in Bezug auf die Heizabschnitte eine Wärmesenke gebildet wird. A method according to claim 1 3, characterized in that a heat sink is formed by the flow divider in the flow divider section with respect to the heating sections.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens zwei voneinander elektrisch isolierend vorgesehene Heizelemente (2) durch das Einbringen der elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8) in das Formwerkzeug gebildet werden, wobei die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8) der Heizelemente (2) durch mindestens eine Strombrücke (9) überbrückt werden, indem die mindestens eine Strombrücke (9) an einem ersten Ende mit den elektrisch leitfähige Verstärkungsfasern des ersten flächigen Heizelementes (2a) und an einem gegenüberliegenden zweiten Ende mit den elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern des zweiten flächigen Heizelementes (2b) elektrisch kontaktiert wird. Method according to one of claims 1 2 to 14, characterized in that the at least two mutually electrically insulating provided heating elements (2) by introducing the electrically conductive reinforcing fibers (8) are formed in the mold, wherein the electrically conductive reinforcing fibers (8) of Heating elements (2) at least one current bridge (9) are bridged by the at least one current bridge (9) at a first end with the electrically conductive reinforcing fibers of the first planar heating element (2a) and at an opposite second end with the electrically conductive reinforcing fibers of the second planar heating element (2b ) is contacted electrically.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 2 bis 1 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8) auf eine erste Glasfaserschicht in dem Formwerkzeug aufgebracht werden, wobei nach einbringen der elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8) und der Strombrücken (10) in das Formwerkzeug eine zweite Glasfaserschicht auf die eingebrachten, elektrisch leitfähigen Verstärkungsfasern (8) aufgebracht wird. 16. The method according to any one of claims 1 2 to 1 5, characterized in that the electrically conductive reinforcing fibers (8) are applied to a first glass fiber layer in the mold, wherein after introducing the electrically conductive reinforcing fibers (8) and the current bridges (10) a second glass fiber layer is applied to the introduced, electrically conductive reinforcing fibers (8) in the mold.
17. Verfahren zur Herstellung eines Strömungskörpers mit einem Enteisungs- system, dadurch gekennzeichnet, dass das Enteisungssystem gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 15 hergestellt wird, wenn der Strömungskörper hergestellt wird . 17. A method for producing a flow body with a de-icing system, characterized in that the de-icing system according to the method of any one of claims 1 1 to 15 is prepared when the flow body is manufactured.
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