[发明专利]在碳纤维复合材料翼段的铆接区域免受直接雷击的保护装置的改进

说明书

技术领域

本发明涉及由非金属材料、特别是由碳纤维复合材料“CFRP”制成的飞机结构翼段(panel)的外表面的金属化，主要是用在油箱中，以及涉及用于获得这种金属化的方法。

背景技术

几十年来传统的航空结构通常由金属材料制成，诸如铝、不锈钢或钛。因此，使这些传统航空结构免受雷击的保护装置基于所述金属材料的固有的良好电气连续性。

航空结构正在越来越多地由诸如碳纤维之类的复合材料制成，因为这些材料提供了具有低比重的配置结构。然而，复合材料不具有良好的电气连续性，由此需要为其设置特殊结构，从而使它们形成的航空结构受到免受雷击的保护。在没有这些配置的情况下，当复合材料的结构受雷击时，产生热点和/或可能的电弧，在是油箱的情况中这是危急的。

一个已知的解决方案包括执行复合材料制造的结构的金属化，始终使用诸如铝、铜或青铜之类的金属材料的一个或几种箔或网状结构，因此，所述箔或网状结构在制造航空结构(通常是翼段)的过程中被附着到将受到直接雷击的外表面。

目前的技术保证上述外部金属层与通常是碳纤维的复合材料的组件的一体化是良好的，并且同时是坚固的。这种金属化确保结构的良好保护，并且最大化将由雷击向放电(“引出”)设备放电的电荷到大气的传导。然而，这种金属化解决方案的效率在航空结构(特别是翼段)的钻孔过程中被减小，这种钻孔对于连接所述结构或翼段到诸如翼肋、加强杆或翼梁之类的结构的其它部件是必要的。因此，翼段的钻孔和其随后的扩孔确保铆钉/紧固件的头部不产生空气动力学突出，但其破坏了外层金属化(箔或网状结构)，并且在铆钉的头部和扩孔之间产生电介质接触(dielectric contact)。这将不能确保在铆钉的头部和“金属”层、网状结构或箔之间具有良好的电接触。这就引起通过螺栓、铆钉传递到内部结构的能量的增加。

已知存在用于在铆钉的头部和金属化结构(网状结构或箔)之间重新建立良好的电气连续性的各种方法。最常用的一个解决方案包括使用特殊垫圈，确保铆钉的头部与所述结构或翼段的金属化网之间的接触，虽然其具有重量问题、由于其轮廓不连续而增加结构的气动阻力的问题，而且同时，所述垫圈的装配增加了生产时间，而且防雷保护基于在飞机装配或者维修期间可能会丢失或遗忘的元件。

本发明提供解决上述问题的方案。

发明内容

根据第一方面，本发明涉及由复合材料制成的飞机结构翼段的外表面的“金属化”，其包括将金属沉积物固定在扩孔结构和金属化结构的邻近区域上，这确保在航空结构或翼段的铆钉的头部、扩孔区域和金属化结构的之间存在电气连续性。

在第二方面，本发明开发了用于在复合材料的航空结构的扩孔区域中进行后续金属化的方法，即其提供了用于在航空结构已经经过钻孔和随后扩孔以后重新建立航空结构(通常是翼段)的金属化网或箔的方法。本发明的方法不加重处理的航空结构，而同时，其是工业化和非手动的方法。

根据本发明的方法和结构，确保在闪电击中复合材料的结构期间的电气连续性，确保大部分放电电流在表面上传导，限制电流贯穿铆钉引导到结构中或者起源于该结构，减少后续火花或热点的风险，特别是如果该结构形成燃料箱的一部分。此外，消除现有技术中存在的忘记安装垫圈的问题，因为该方法现在是自动化方法，其中所述铆钉将就座在其上的表面预先通过金属化准备。

本发明的方法包括以下步骤：

a)对复合材料的结构进行钻孔和扩孔，该结构又包括网状结构或金属箔层形式的金属化结构；

b)准备和清洁其上已经执行钻孔并且将是金属化目标的表面；

C)通过使用适于这种目的的模板，仅在铆钉的头部将坐在其中的上部中金属化先前的表面。

根据本发明的目标的图示性实施例的接下来参考附图详细描述将推出本发明的其它特征和优势。

附图说明

图1显示在复合材料结构中铆接连接的已知配置的剖面视图。

图2显示在根据本发明的复合材料结构中铆接连接的配置的剖面视图。

具体实施方式