电热毯校验

徐天杰

（北京飞机维修工程有限公司重庆分公司，重庆 400000）

1 电热毯介绍

电热毯即柔性加热器，被广泛用于复合材料的热修补，通过热传导将热量施加到修理部位，加速复合材料胶接修理处固化，是OEM 推荐原位修理所使用的加热工具。电热毯由两层柔性硅橡胶板制成，两层硅胶板之间封装了均匀间隔的加热电阻丝，电阻丝连接到外部电源线。电热毯常见的构型是矩形或圆形，如图1 所示，还可以根据修理部件的特殊构型，定制包括二维和三维形状在内的各种尺寸的电热毯，如图2 所示，具有某型雷达罩外形轮廓的电热毯。

图1 常用电热毯

图2 某型雷达罩修理使用的雷达罩

根据安放在修理区域的电热偶反馈给热补仪主机的监测温度，热补仪控制电热毯的功率输出以达到调节电热毯的热量输出的目的。电热毯的额定功率密度单位为瓦特/平方英尺。对于常规复合材料修理来说，功率密度为5 瓦特/平方英尺的电热毯输出是足够的。在大面积修理中，可以使用低功率输出的电热毯，如3 到4 瓦特/平方英尺，以降低电流安培数的需要。正常状态下的电热毯，可以提供恒定的热流密度，即电热毯的功率密度输出是恒定的，但是恒定的功率密度输出不能保证电热毯上所有位置的温度完全相等，只有在理想状态下，电热毯上的热量损失相等时，温度才会相同。在常规修理过程中，只有尽量把热损失差异降到最小，才可以避免出现明显的冷热点。除了热损失导致的温度变化外，电热毯边缘区域比其中心区域温度更低，因为电热毯有效加热区域是电热毯的中间区域，边缘2 英寸区域为低温区域。图3 所示的浅色区域为电热毯有效加热区域，深色区域为低温区域。

图3 电热毯有效加热区域示意图

有些电热毯没有柔性，因为在硅橡胶板中加有玻璃纤维增强材料，仅适用用于平面结构的修理。如果在弯曲的表面上，或者在修理部件的边缘区域使用，可能会折断电热毯中的电阻丝。如果零件有明显起伏的轮廓，则使用没有玻璃纤维增强材料的柔性电热毯，或者符合零件形状轮廓的电热毯，如图2。

电热毯在运输和存放时，不能折叠出现折痕，以免损坏加热电路。电热毯“悬挂”储存，这样可以避免可能的接触损坏，但禁止使用电源线悬挂。使用前，务必检查电热毯和电源线。如果有电源线裸露在外，为了安全施工，需要修理或更换电热毯。不能使用所有含异物、有撕裂区域、折痕或其他损坏的电热毯。

2 电热毯校验

电热毯都应有标识标签为确保可追溯性，如图4，标签应至少包含下述信息之一：序列号或者初始电阻值。初始电阻值应由供应商提供，或在收到电热毯后立即进行测量和记录，该信息值将作为标定电阻值用于验证电热毯电路的状况。

图4 电热毯标识

在对飞机主要结构部件进行修理时，必须对所使用的电热毯进行校验，以判断电热毯是否可以用于修理[1]。对飞机次要结构部件进行修理时，虽然结构修理手册没有对电热毯校验进行要求，但尽量对电热毯进行验证，以免因为电热毯加热不均匀而造成不必要的返工。

电热毯的校验包含电阻测试和热均匀性测试。在电热毯的整个使用周期内，应保存主要的测试数据，相当于建立一个“健康信息卡”，以确定变化趋势，并警告可能出现的性能下降。

2.1 电阻测试

在使用电热毯前，需要进行电阻测试。使用欧姆表测量其电阻值，将欧姆表连接到电热毯电源线上，测量并记录其电阻。

用测量的电阻值与标定电阻值进行比较，标定电阻值标记在电热毯或者电热毯标签上，如果小于±3.5%（标定值与测量值之差与标定值的比值），则表示该电热毯电路处于良好状态。如果超过±3.5%，则需要进一步验证，接着做热均匀性测试。只有在测试结果通过以后才能使用该电热毯，但是需要更改标定电阻值，使用该测量的电阻值作为电热毯新的标定电阻值。否则，不能使用该电热毯。电热毯内可疑的断线可通过X 射线检查定位。

2.2 热均匀性测试

使用电热毯时，须在电热毯的有效加热区域内获得尽量均匀的加热温度。可通过红外传感器测试，热成像测试或热电偶网格测试来确定电热毯上的温度分布以及达到所需固化温度的能力。测试应在无风的区域下进行。

将电热毯放置在操作平台上，为了降低平台吸收热量影响测试结果，可以在电热毯下面多放置绝缘材料，如真空袋修理中使用的透气层材料。如图5 所示安装真空袋。将电热毯连接到合适的电源控制器（热补仪）上，选择温度250℉（120℃）或350℉（180℃），等待温度平衡。硅橡胶电热毯能够承受的最高温度为450℉（230℃）。使用时，提供加热的温度通常应限制在350℉（180℃）以下。

图5 热均匀性测试示意图

如图6 所示，使用红外传感器（红外传感器测试）或者热成 像摄像机（热成像测试），在电热毯的有效加热区域内的长度和宽度方向上进行2 英寸（50 毫米）间距的网格格点的温度测量。测量时也可以使用热电偶（热电偶网格测试）来进行，在安装真空袋之前，在间隔2 英寸（50 毫米）的相应位置安装热电偶，但由于需要的热电偶数量的关系，这只适用于小的电热毯测试。记录所有温度读数。测量温度的平均值，可以接受±10℉（约±5℃）的公差，测量记录的温度相差最多不超过20℉（约±10℃）。否者，测试不能通过，不能使用该电热毯。

对于面积小于650 平方英寸的电热毯，通过电阻测试后就可以直接使用，否者只有在通过热均匀性测试以后才可以使用。对于面积大于650 平方英寸的电热毯无论电阻测试通过与否，都必须做热均匀性测试。大面积修理过程中，电热毯如果存在过多的热点/冷点，会存在过度固化/固化不足的风险，对修理质量造成很大的影响。

3 结论

复合材料维修过程中，通过电热毯加热固化修理材料，而修理材料的固化效率和固化质量与电热毯的热量传递有密切关系。使用了不合格的电热毯，可能会导致局部加热温度过高或者不够，导致过度固化或固化不足，最终造成复合材料修理不合格。针对热补仪报警显示电热毯加热温度相差过大的情况，维修人员通过拔掉反馈温度低的热电偶来解除报警的行为是不可取的。虽然电热毯会定期校验，但是对于复合材料修理是远不够的，在主结构修理中使用电热毯必须对电热毯进行校验。在电热毯的整个使用周期内，应保存主要的测试数据，即对每张电热毯建立“健康信息卡”，以确定变化趋势，并警告可能出现的性能下降，只有验证合格的电热毯才能使用。电热毯的验证是复合材料修理中的一个重要环节，也是平时维修活动中所缺失和忽略的。