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我们都知道普通的电子产品极难在极端环境下运作，然而飞行器在万米高空巡航，卫星则身处真空，缺乏大气层的保护与温度调节。其运行环境可以说是相当极端严苛了，为了在这种复杂环境中，飞行器和卫星可以正常运行，加热片发挥着不可或缺的作用。


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什么是加热片

加热片是通过高温热压固化工艺，形成厚度可控的一体化结构柔性加热器，有着柔性好、厚度薄、绝缘强度高、无毒且具有良好的耐热性能等优点，适用于需要小面积、轻量化的加热应用场景。通常可分为PI加热片和硅胶加热片。

PI/硅胶发热片产品细节


其典型结构为：内层是由黄铜、不锈钢、铁铬铝等发热合金制成的发热线路，用于产生热量；外层则采用聚酰亚胺薄膜或硅胶片作为绝缘覆盖层，确保使用安全与结构稳定。


PI发热片和硅胶发热片不仅广泛应用于消费电子领域、工业领域，甚至可以应用于航空航天领域，为飞行器、卫星的运行提供安全保障。

PI/硅胶发热片应用场景


加热片的航空应用——飞行器除冰

为什么需要防冰除冰？

通常民航飞机的巡航高度可达12000m，飞机舱外温度可降至-40~-50℃，这样的低温极易导致电子设备、传感器等关键部件因低温而失效。同时，仪表板、传感器、镜头等设备的表面还可能会遭受潮气和湿气的积聚，从而起雾，导致其操作出现问题。


此外，飞机结冰会改变飞机的气动外形，使飞机空气动力性能恶化，直接影响飞机的稳定性和操纵性。因此，飞机防冰系统也是飞机安全性等级中最高的。

民航飞机结冰示意图（AI生成）


以空速管结冰为例，其后果可能是灾难性的。它可能导致飞行员无法准确掌握飞机的状态，无法做出正确的操纵决策。在极端情况下，如法航AF447航班事故中，空速管被冰晶阻塞导致两侧空速读数不一致，最终引发了一系列连锁反应，导致飞机失速坠毁。


飞行器结冰和除冰原理

飞行器积冰是指其在飞行过程中，部件表面因水滴冻结或水汽凝华而形成冰层的现象。常见的结冰类型包括：

  • 冰晶云中发生的“干结冰”；
  • 水蒸气直接凝华形成的“凝华结冰”；
  • 以及最为常见的“滴状结冰”，由过冷水滴撞击机体表面后冻结形成。

民航飞机结冰原理图（AI生成）


面对飞机的结冰状况，飞行器工程师们采用了多种防冰和除冰方式。主要有液体防冰和热力防冰，后者根据热力来源的不同，又可分为气热防冰和电热防冰。


电热防冰系统主是通过布置电加热片，对部件表面进行加热以阻止结冰，最常见的是风挡、螺旋桨、空速管电热防冰。电热防冰由于动力损失小，加热均匀，被广泛采用在现代大型民航客机上。


此外，加热片也可被集成于机翼前缘、尾翼、发动机进气口等位置，通过间断式加热策略周期性地清除少量积冰。这种方案能耗低、响应快、控制精准，尤其适用于小型飞机与无人机，能以较低能耗有效保障飞行安全。

嘉立创PI发热片 适用于航空航天领域


在飞机内部，PI加热片同样发挥重要作用：它为仪表板、传感器和镜头等设备提供稳定加热，防止其在高空低温环境中失效。得益于低释气性、耐极端温湿度等特性，PI加热片能够精准传导热量，有效驱散潮气、防止结雾，同时避免对精密设备造成损伤。

民航飞机舱内复杂的仪表盘


加热片的航天应用——卫星热控

为什么需要卫星热控？

外太空存在极端的高低温、剧烈的温度波动的恶劣环境。尤其当卫星在近地轨道运行时，其外部热环境会发生剧烈变化，温度波动范围可达–150℃～150℃。为了维持其搭载设备正常运转，并最大限度地延长设备服役寿命，卫星需配备热控系统，使其在合适的温度范围内运行。

深空中的卫星


卫星热控——被动热控、主动热控

卫星热控根据是否消耗能量，分为被动热控和主动热控两大类。


被动热控主要依靠材料自身的物理特性与结构设计来实现温度调节，例如在卫星外壳喷涂不同性能的热控涂层、使用多层隔热材料、安装热管或辐射器等。这类技术不依赖反馈控制，虽可靠性高，但无法根据环境变化实时调整，可控性较低。


主动热控技术则是以卫星的温度作为控制反馈，通过主动调节辐射和导热参数、主动加热和冷却等手段来维持卫星的温度。其中，最典型的应用是电加热恒温装置，即利用电热片等加热装置对需要维持温度的部位进行加热。

嘉立创电加热片升温测试


随着外太空探测任务的复杂性增加，热控部件需要满足低重量、低能耗、高精度以及高响应速度4个要求。在此背景下，加热片凭借其加热速度快、耐化学腐蚀、发热均匀和使用寿命长等特性，成为深空环境下卫星及载荷加热的理想选择。通过将加热片直接连接到组件上，设备和机械能够快速接收到运行所需的合适温度。又由于加热片能提供均匀的热传递，不会出现受热不均或冷点情况，从而得以确保设备的稳定运行。

卫星设计制造场景（AI生成）


加热片作为飞行器热控系统的核心执行部件，为关键设备与结构部位提供必要热量，保障其在设定温度范围内稳定工作。如今，加热片在航空航天领域的角色已远超一个简单的发热元件。


从飞行器的防冰除冰到卫星的精密热控，其发展轨迹清晰地指向了柔性化、轻量化与智能化。在此背景下，新一代以PI加热片为代表的柔性加热元件，正凭借其高性能与高适应性，逐步成为航空航天热控领域的重要技术方向。


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