[发明专利]闪电防护装置、闪电敏感结构及制造闪电防护装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于在高温环境中使用的闪电防护的领域。本发明的特定但非排他性领域是对在空间发射器、战术发射器等的推进器或在航空发动机中存在的热部件提供闪电防护。

背景技术

该类型的发射器的推进器或航空发动机的后体部件在飞行中很容易被闪电击中。当遭受闪电打击的部件由诸如复合材料的不导电材料制成时，或当其被覆盖在介电材料中时，该部件的结构可能通过闪电所产生电弧的脉冲和连续组分而严重地受损。

几种技术已经存在用于闪电防护，主要目的是鼓励闪电流流过该保护而不是通过保护结构以及迅速增加闪电弧的冲击点的尺寸，以减少热能和机械应力。

在现有的解决方案中，已经发现由以下构成的闪电防护涂料：

·金属织物，所述金属织物被紧固到用于保护的部件的表面；

·由已被开槽和拉伸的金属板形成的扩张金属格栅，以形成一个格栅，所述格栅同样被紧固到用于保护的部件的表面；

·在被保护部件的表面上由诸如镍颗粒的沉积金属颗粒制成的导电层，以增加其导电性；以及

·在用于保护的复合材料部件的加强件的纤维织构中直接编织的金属纤维，以在适用于分散闪电弧的碰撞点的该部件表面形成大量的小点。

然而，这些各种涂料存在某些缺点，并且主要缺点是耐高温的能力差。此外，一些涂料很难放置在形状复杂的结构上。

这些解决方案还存在难以修复的缺点。

发明目的和内容

因此，本发明旨在提出一种用于对非导电或被覆盖在介质中的结构提供闪电防护的解决方案，以及以在高温环境中可靠的方式这样做。

为此，本发明提出了一种用于放置在用于保护的结构上的闪电防护装置，并且至少包括：

·第一涂层，所述第一涂层包括至少一个导电涂料层；以及

·第二涂层，所述第二涂层沉积在所述第一涂层上，并包括一种绝热和导电材料。

这提供了对防止闪电攻击的有效保护，特别地因为使用了一种当被闪电攻击时能够迅速放出大量电流的导电涂料。

此外，由于绝热的第二涂层的存在，保留了本发明的保护装置的完整性，即使当其用在接触高热通量的结构上。由于该保护涂层也是导电的，通过确保在该装置的接触表面和该导电涂料之间的电气连续性，这有助于该装置的整体电气有效性。

此外，通过其设计，该装置可适于任何类型的形状，甚至非常复杂的形状。

在本发明装置的第一方面中，该第二涂料具有小于0.1瓦特每米每开尔文(Wm^-1k^-1)的导热系数。

在本发明装置的第二方面中，该第二涂层具有小于200欧姆的表面电阻率。

本发明还提供了一种在高温环境中操作的闪电敏感结构，这种结构的特征在于，其至少一部分设置有本发明的闪电防护装置。该结构特别地对应于推进器的喷嘴，后体或护罩。

本发明还提供了一种在用于保护的结构上制造闪电防护装置的方法，所述方法包括至少：

·在用于保护的结构上沉积第一涂层，所述第一涂层包括至少一个导电涂料层；

·在所述第一涂层上沉积第二涂层，所述第二涂层包括一种绝热和导电的材料。

在本发明方法的第一方面中，所述第二涂料具有小于0.1Wm^-1k^-1的导热系数。

在本发明方法的第二方面中，所述第二涂层具有小于200欧姆的表面电阻率。

此外，本发明的方法还可以有利地用于修复本发明的涂层，其中这种修复特别地容易实施。

附图简要说明

从作为非限制性示例并参考附图给出的本发明特定实施例的以下描述，本发明的其他特征和优点变得显而易见，其中：

·图1是流程图，示出了如图2A到2E所示的本发明闪电防护装置的方法步骤；以及

·图2A到2E是在本发明的实施方式中一种制作闪电防护装置的方法的图解视图。

具体实施方式

本发明的闪电防护装置优选地，但不仅限于，用于在由一种材料制成的任何结构上使用，该材料不导电或在电绝缘材料或层中被覆盖在其要保护的表面上，例如应用到使用在发射器上的热防护涂料，并且该结构也用于在高温环境中使用。

参考图1和图2A到2E，其中描述一种根据本发明的实施例制造闪电防护装置的方法。

图2A示出了与要防护闪电的结构对应的轴对称部件100。该部件100由不导电的热结构复合材料制成，如对应于火箭发动机或航空发动机的组件，该航空发动机暴露于由来自发动机的热气所产生的高温下。