徐天杰

（北京飛機(jī)維修工程有限公司重慶分公司，重慶 400000）

1 電熱毯介紹

電熱毯即柔性加熱器，被廣泛用于復(fù)合材料的熱修補(bǔ)，通過(guò)熱傳導(dǎo)將熱量施加到修理部位，加速?gòu)?fù)合材料膠接修理處固化，是OEM 推薦原位修理所使用的加熱工具。電熱毯由兩層柔性硅橡膠板制成，兩層硅膠板之間封裝了均勻間隔的加熱電阻絲，電阻絲連接到外部電源線。電熱毯常見(jiàn)的構(gòu)型是矩形或圓形，如圖1 所示，還可以根據(jù)修理部件的特殊構(gòu)型，定制包括二維和三維形狀在內(nèi)的各種尺寸的電熱毯，如圖2 所示，具有某型雷達(dá)罩外形輪廓的電熱毯。

圖1 常用電熱毯

圖2 某型雷達(dá)罩修理使用的雷達(dá)罩

根據(jù)安放在修理區(qū)域的電熱偶反饋給熱補(bǔ)儀主機(jī)的監(jiān)測(cè)溫度，熱補(bǔ)儀控制電熱毯的功率輸出以達(dá)到調(diào)節(jié)電熱毯的熱量輸出的目的。電熱毯的額定功率密度單位為瓦特/平方英尺。對(duì)于常規(guī)復(fù)合材料修理來(lái)說(shuō)，功率密度為5 瓦特/平方英尺的電熱毯輸出是足夠的。在大面積修理中，可以使用低功率輸出的電熱毯，如3 到4 瓦特/平方英尺，以降低電流安培數(shù)的需要。正常狀態(tài)下的電熱毯，可以提供恒定的熱流密度，即電熱毯的功率密度輸出是恒定的，但是恒定的功率密度輸出不能保證電熱毯上所有位置的溫度完全相等，只有在理想狀態(tài)下，電熱毯上的熱量損失相等時(shí)，溫度才會(huì)相同。在常規(guī)修理過(guò)程中，只有盡量把熱損失差異降到最小，才可以避免出現(xiàn)明顯的冷熱點(diǎn)。除了熱損失導(dǎo)致的溫度變化外，電熱毯邊緣區(qū)域比其中心區(qū)域溫度更低，因?yàn)殡姛崽河行Ъ訜釁^(qū)域是電熱毯的中間區(qū)域，邊緣2 英寸區(qū)域?yàn)榈蜏貐^(qū)域。圖3 所示的淺色區(qū)域?yàn)殡姛崽河行Ъ訜釁^(qū)域，深色區(qū)域?yàn)榈蜏貐^(qū)域。

圖3 電熱毯有效加熱區(qū)域示意圖

有些電熱毯沒(méi)有柔性，因?yàn)樵诠柘鹉z板中加有玻璃纖維增強(qiáng)材料，僅適用用于平面結(jié)構(gòu)的修理。如果在彎曲的表面上，或者在修理部件的邊緣區(qū)域使用，可能會(huì)折斷電熱毯中的電阻絲。如果零件有明顯起伏的輪廓，則使用沒(méi)有玻璃纖維增強(qiáng)材料的柔性電熱毯，或者符合零件形狀輪廓的電熱毯，如圖2。

電熱毯在運(yùn)輸和存放時(shí)，不能折疊出現(xiàn)折痕，以免損壞加熱電路。電熱毯“懸掛”儲(chǔ)存，這樣可以避免可能的接觸損壞，但禁止使用電源線懸掛。使用前，務(wù)必檢查電熱毯和電源線。如果有電源線裸露在外，為了安全施工，需要修理或更換電熱毯。不能使用所有含異物、有撕裂區(qū)域、折痕或其他損壞的電熱毯。

2 電熱毯校驗(yàn)

電熱毯都應(yīng)有標(biāo)識(shí)標(biāo)簽為確?？勺匪菪?，如圖4，標(biāo)簽應(yīng)至少包含下述信息之一：序列號(hào)或者初始電阻值。初始電阻值應(yīng)由供應(yīng)商提供，或在收到電熱毯后立即進(jìn)行測(cè)量和記錄，該信息值將作為標(biāo)定電阻值用于驗(yàn)證電熱毯電路的狀況。

圖4 電熱毯標(biāo)識(shí)

在對(duì)飛機(jī)主要結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行修理時(shí)，必須對(duì)所使用的電熱毯進(jìn)行校驗(yàn)，以判斷電熱毯是否可以用于修理[1]。對(duì)飛機(jī)次要結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行修理時(shí)，雖然結(jié)構(gòu)修理手冊(cè)沒(méi)有對(duì)電熱毯校驗(yàn)進(jìn)行要求，但盡量對(duì)電熱毯進(jìn)行驗(yàn)證，以免因?yàn)殡姛崽杭訜岵痪鶆蚨斐刹槐匾姆倒ぁ?/p>

電熱毯的校驗(yàn)包含電阻測(cè)試和熱均勻性測(cè)試。在電熱毯的整個(gè)使用周期內(nèi)，應(yīng)保存主要的測(cè)試數(shù)據(jù)，相當(dāng)于建立一個(gè)“健康信息卡”，以確定變化趨勢(shì)，并警告可能出現(xiàn)的性能下降。

2.1 電阻測(cè)試

在使用電熱毯前，需要進(jìn)行電阻測(cè)試。使用歐姆表測(cè)量其電阻值，將歐姆表連接到電熱毯電源線上，測(cè)量并記錄其電阻。

用測(cè)量的電阻值與標(biāo)定電阻值進(jìn)行比較，標(biāo)定電阻值標(biāo)記在電熱毯或者電熱毯標(biāo)簽上，如果小于±3.5%（標(biāo)定值與測(cè)量值之差與標(biāo)定值的比值），則表示該電熱毯電路處于良好狀態(tài)。如果超過(guò)±3.5%，則需要進(jìn)一步驗(yàn)證，接著做熱均勻性測(cè)試。只有在測(cè)試結(jié)果通過(guò)以后才能使用該電熱毯，但是需要更改標(biāo)定電阻值，使用該測(cè)量的電阻值作為電熱毯新的標(biāo)定電阻值。否則，不能使用該電熱毯。電熱毯內(nèi)可疑的斷線可通過(guò)X 射線檢查定位。

2.2 熱均勻性測(cè)試

使用電熱毯時(shí)，須在電熱毯的有效加熱區(qū)域內(nèi)獲得盡量均勻的加熱溫度。可通過(guò)紅外傳感器測(cè)試，熱成像測(cè)試或熱電偶網(wǎng)格測(cè)試來(lái)確定電熱毯上的溫度分布以及達(dá)到所需固化溫度的能力。測(cè)試應(yīng)在無(wú)風(fēng)的區(qū)域下進(jìn)行。

將電熱毯放置在操作平臺(tái)上，為了降低平臺(tái)吸收熱量影響測(cè)試結(jié)果，可以在電熱毯下面多放置絕緣材料，如真空袋修理中使用的透氣層材料。如圖5 所示安裝真空袋。將電熱毯連接到合適的電源控制器（熱補(bǔ)儀）上，選擇溫度250℉（120℃）或350℉（180℃），等待溫度平衡。硅橡膠電熱毯能夠承受的最高溫度為450℉（230℃）。使用時(shí)，提供加熱的溫度通常應(yīng)限制在350℉（180℃）以下。

圖5 熱均勻性測(cè)試示意圖

如圖6 所示，使用紅外傳感器（紅外傳感器測(cè)試）或者熱成 像攝像機(jī)（熱成像測(cè)試），在電熱毯的有效加熱區(qū)域內(nèi)的長(zhǎng)度和寬度方向上進(jìn)行2 英寸（50 毫米）間距的網(wǎng)格格點(diǎn)的溫度測(cè)量。測(cè)量時(shí)也可以使用熱電偶（熱電偶網(wǎng)格測(cè)試）來(lái)進(jìn)行，在安裝真空袋之前，在間隔2 英寸（50 毫米）的相應(yīng)位置安裝熱電偶，但由于需要的熱電偶數(shù)量的關(guān)系，這只適用于小的電熱毯測(cè)試。記錄所有溫度讀數(shù)。測(cè)量溫度的平均值，可以接受±10℉（約±5℃）的公差，測(cè)量記錄的溫度相差最多不超過(guò)20℉（約±10℃）。否者，測(cè)試不能通過(guò)，不能使用該電熱毯。

對(duì)于面積小于650 平方英寸的電熱毯，通過(guò)電阻測(cè)試后就可以直接使用，否者只有在通過(guò)熱均勻性測(cè)試以后才可以使用。對(duì)于面積大于650 平方英寸的電熱毯無(wú)論電阻測(cè)試通過(guò)與否，都必須做熱均勻性測(cè)試。大面積修理過(guò)程中，電熱毯如果存在過(guò)多的熱點(diǎn)/冷點(diǎn)，會(huì)存在過(guò)度固化/固化不足的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)修理質(zhì)量造成很大的影響。

3 結(jié)論

復(fù)合材料維修過(guò)程中，通過(guò)電熱毯加熱固化修理材料，而修理材料的固化效率和固化質(zhì)量與電熱毯的熱量傳遞有密切關(guān)系。使用了不合格的電熱毯，可能會(huì)導(dǎo)致局部加熱溫度過(guò)高或者不夠，導(dǎo)致過(guò)度固化或固化不足，最終造成復(fù)合材料修理不合格。針對(duì)熱補(bǔ)儀報(bào)警顯示電熱毯加熱溫度相差過(guò)大的情況，維修人員通過(guò)拔掉反饋溫度低的熱電偶來(lái)解除報(bào)警的行為是不可取的。雖然電熱毯會(huì)定期校驗(yàn)，但是對(duì)于復(fù)合材料修理是遠(yuǎn)不夠的，在主結(jié)構(gòu)修理中使用電熱毯必須對(duì)電熱毯進(jìn)行校驗(yàn)。在電熱毯的整個(gè)使用周期內(nèi)，應(yīng)保存主要的測(cè)試數(shù)據(jù)，即對(duì)每張電熱毯建立“健康信息卡”，以確定變化趨勢(shì)，并警告可能出現(xiàn)的性能下降，只有驗(yàn)證合格的電熱毯才能使用。電熱毯的驗(yàn)證是復(fù)合材料修理中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是平時(shí)維修活動(dòng)中所缺失和忽略的。