基于聚丙烯腈基碳纤维红外辐射特性的飞机除冰性能

采用通电加热方式研究了聚丙烯腈(polyacrylonitrile PAN)基碳纤维的红外发热特性,进一步探索了其除冰性能。结果表明随输入功率的增加,碳纤维表面的升温能力显著提升,当输入功率为23.92 W时,样品在100 s内可升至215℃。当输入电压低于5 V时,碳纤维电阻出现先增加后减小的现象,表明了PAN基碳纤维的半导体特性。红外成像测试表明碳纤维表面温度分布均匀。融冰实验表明碳纤维样品的面积、温度、距离、融冰水等因素都对融冰速率都有影响;随着碳纤维加热片样品温度和面积的增加以及融冰水的去除冰柱融化时间不断缩减,纤维红外辐射强度随距离增加而迅速衰减。恒定温度为125℃时,5 cm×5 cm样品最大融冰速率为0.385 g/min。恒定面积时,125℃时最大融冰速率相对于室温自然融化提升了115.3%。当面积温度恒定时,有无融冰水情况下,融冰速率相差43.9%。实验证明,利用碳纤维的红外辐射加热在飞机除冰方面这具有较大潜在应用价值。