[发明专利]提供EME防护的紧固件系统

说明书

背景技术

轻量复合材料有望用于航空工业。纤维复合材料比传统金属合金在比强度和刚度上提供显著的改善。较好的比强度和刚度转化成重量减轻，其转化成节省燃料和较低的操作成本。另外，复合材料不像铝那样会腐蚀，并且它们更耐疲劳。

这些飞行器中的复合结构不容易带走由雷击产生的极限电流和电磁力。

具有复合结构的飞行器可配备有抵抗雷击产生的电磁效应(EME)的防护。例如，导电介质可提供在表面上，以将雷电电流转向离开下面的金属紧固件系统。另外，紧固件零件之间的缝隙和紧固件零件与结构构件之间的缝隙可填充有电介质密封剂。即使一些电流没有转向，密封剂防止电弧和火花穿过所述缝隙。

密封剂提供EME防护。然而，注入密封剂的过程是费时的，这是由于其涉及多个步骤，包括表面清洗、密封剂固化和除去过度填充。此外，密封剂添加了飞行器的重量。添加到单个紧固件系统的重量可能看似微不足道。然而，将密封剂施加到单个飞行器中的数万个紧固件可添加数百磅。

发明内容

根据本文的实施例，一种方法包括将紧固件插入构件堆叠中、以及用具有在选择的位置处的干燥的电介质涂层和干燥的电介质密封件中的至少一个的零件终止紧固件，以防护免受电磁效应(EME)。

根据本文的另一个实施例，一种紧固件，包括：紧固件头部，其具有上表面，该上表面具有经配置保持电介质层的多个机械互锁站点；以及干燥的电介质层，其覆盖所述头部的上表面。电介质层与互锁站点机械地互锁。

根据本文的另一个实施例，用于终止紧固件的零件包括具有中心开口的紧固件终止主体，以及用于防护免受EME效应的至少一个特征件。所述至少一个特征件包括电介质涂层和在选择的位置处部分覆盖中心开口的电介质密封件中的至少一个。密封件固定到主体。涂层和密封件具有用于抑制雷电电流的厚度和成分。选择的位置包括远端位置和近端位置中的至少一个。

根据本文的另一个实施例，紧固系统包括紧固件、至少一个紧固件终止零件、以及用于紧固件和每个紧固件终止零件的EME防护特征件。EME防护特征件从由紧固件轴上的导电树脂涂层、紧固件头部上的互锁电介质覆盖物、紧固件头部的近端位置上的电介质密封件、终止零件的远端位置上的电介质密封件、终止零件的近端位置上的电介质密封件、终止零件的远端位置上的电介质涂层、以及终止零件的近端位置上的电介质涂层组成的组中选取。

总之，根据本发明的一个方面，提供了一种方法，所述方法包括：将紧固件插入构件堆叠中以及用具有在选择的位置处的干燥的电介质涂层和干燥的电介质密封件中的至少一个的零件终止紧固件，以防护免受电磁效应(EME)。有利地，所述方法包括密封件，其用于防护免受电弧、火花和热粒子喷射，并且其中涂层用于防护免受电弧和火花。有利地，所述方法使得构件是飞行器构件，其中至少一个构件由复合材料制成。有利地，在所述方法中，构件包括飞行器蒙皮和金属构件。有利地，在所述方法中，插入至少一个紧固件包括将紧固件轴装配到堆叠中的通孔中，所述轴涂覆有包括导电粒子的干燥的树脂。有利地，在所述方法中，插入至少一个紧固件包括将紧固件轴装配到堆叠中的通孔中，紧固件包括头部和在头部上的近端位置处的电介质密封件。有利地，在所述方法中，插入至少一个紧固件包括插入具有上表面的紧固件头部，该上表面具有经配置保持电介质层的多个机械互锁站点，电介质层覆盖头部的上表面，电介质与互锁站点机械地互锁。有利地，在所述方法中，终止紧固件包括用主体终止紧固件，该主体具有中心开口和用于防护免受EME效应的至少一个特征件，所述至少一个特征件是仅在中心开口的选择部分上的干燥的电介质涂层和干燥的电介质密封件中的至少一个，密封件固定到主体并且从主体轴向突出。有利地，所述方法还可包括在执行紧固之前将导电层添加到堆叠的上表面。

根据本发明的另一方面，提供了一种紧固件，该紧固件包括具有上表面的紧固件头部，该上表面具有经配置保持电介质层的多个机械互锁站点；以及干燥的电介质层，其覆盖头部的上表面，该电介质层与互锁站点机械地互锁。有利地，电介质层、头部和紧固件轴从头部延伸。有利地，每个互锁站点包括从上表面向上延伸并且具有接近上表面的底切部的突起。有利地，互锁站点以格子图案布置。有利地，互锁站点以径向图案布置成辐条。有利地，所述表面具有粗糙度以增强对电介质层的保持。有利地，在5和9之间，互锁站点从上表面突出。有利地，电介质层紧密接触上表面和互锁站点。有利地，紧固件还可包括轴，该轴涂覆有包括导电粒子的干燥的树脂。有利地，紧固件还可包括紧固件头部上的近端位置处的干燥的电介质密封件。