Electric heaters based on nanomodified paraffin with self-installing heat contact for anti-icing systems of aerospace crafts

Improved effectiveness of ice protection systems of aerospace crafts can be achieved with the development of more effective heaters. Self-regulating electric heaters based on positive or negative temperature coefficient have achieved the highest demand. Development of heaters with such properties involves various matrixes based on cement, glass frit, asphalt mastic, and polymers. Conductivity in such matrixes is governed by metallic or carbon filler. Carbon nanostructures possess the greatest effectiveness. The synthesis method of carbon nanostructures and composites to which they are introduced, the basic properties of resulting electric heaters are determined. To study the effectiveness of electric heaters, a non-contact method of temperature field measurement was used. CNT were synthesized using the Ni/MgO catalytic system, using the thermal decomposition method. CNT morphology was studied using the field emission electron microscope Hitachi H-800. During the investigation, it was found that for the electric heater based on paraffin modified with CNT, the basic specific power was 800±10 % W/m2 at an ambient temperature of +10 °C. When the temperature was lowered to -40 °C, specific power increased to 1,600±20 % W/m2. Dynamic change of power at different temperatures indicated the presence of a self-regulating effect. Thermal images of the heat contact have revealed that heat radiation stabilizes at 56 °C. The developed heaters can operate at a voltage up to 200 V and possess rational electrophysical and functional parameters, which allow for effective operation in ice protection systems for aircrafts. © A. Shchegolkov, A. Semenov, A. Ostrovskaya, V. Kovalenko, 2018.Пiдвищення ефективностi протиоблiд-них засобiв авiакосмiчної технiки базу-ється на створеннi високоефективних нагрiвачiв. Найбiльш затребуваними є елек-тронагрiвачi з ефектом саморегулювання температури за рахунок позитивного або негативного температурного коефiцiєнта опору. Для разроблення нагрiвачiв iз зада-ними властивостями використовуються рiзнi типи матриць на основi цементу, скляної фрiтти, асфальтової мастики або полiмерiв. Найбiльш ефективними є вуг-лецевi наноструктури. Залежно вiд тех-нологiї отримання вуглецевих нанострук-тур, а також особливостей композитiв, у якi вноситимуться провiднi структури, визначаються основнi властивостi елек-тронагрiвачiв. Для дослiдження ефектив-ностi електронагрiвачiв була використа-на методика на основi безконтактного методу вимiрювання температурного поля. Синтез ВНТ вiдбувався на Ni/MgO каталiтичнiй системi, отриманiй мето-дом термiчного розкладання. Морфологiю ВНТ вивчено за допомогою польово-го емiсiйного електронного мiкроско-па Hitachi H-800. Для електронагрiвача базова питома потужнiсть складає 800± ±10 % Вт/м2 при температурi навколиш-нього середовища +10 °C. При зниженнi температури навколишнього середовища до -40 °C питома нагрiвальна потужнiсть складає 1600±20 % Вт/м 2. Динамiчна змi-на потужностi при рiзних температу-рах свiдчить про ефект саморегулювання. Iз термограм визначено, що стабiлiзацiя тепловидiлення вiдбувається при темпе-ратурi 56 °С. Розробленi електронагрiвачi можуть працювати при напрузi живлення до 200 В та мають рацiональнi електрофi-зичнi та функцiональнi параметри, якi дозволяють ефективно працювати в про-тивооблiдних засобах авiацiйної технiки.