[发明专利]能够提供雷击保护和抗烧穿性的预浸料材料

说明书

一种能够提供雷击保护和抗烧穿性的可热膨胀且导电的材料，含有导电纤维；可热膨胀颗粒；以及包含一种或多种热固性树脂的可固化基质树脂，其中这些导电纤维和这些可热膨胀颗粒被嵌入在该可固化基质树脂中。

本申请要求于2015年8月10日提交的在先的美国临时申请号62/203021的权益，将所述美国临时申请通过援引方式并入本申请。

背景技术

火灾是商用航空器的主要安全危害。飞行中的火灾已经被排名为由涉及商用喷气式航空器的事故引起的灾祸的最高已知促成原因之一。

在商用航空器的压力容器内部使用的所有非金属材料要遵守许多国家的可燃性法规。通过燃烧复合物释放的热量、烟和气体以及结构完整性的降级可以迅速地危及航空器的安全。

与现有技术的复合材料相比，高度令人希望的是在航空器结构中并且主要在机身结构中使用的复合材料可以提供改进的烧穿保护。还高度令人希望的是具有多功能保护性顶部表面处理层或靠近于复合结构的顶部的层，该层可以同时满足复合机身结构的烧穿要求和雷击保护。

附图说明

图1是根据本披露的实施例的在暴露于火灾之前(左视图)和在暴露于火灾之后(右视图)的示例性固化的复合面板的示意图。

图2示意性地说明了用于烧穿测试的设置。

图3示意性地说明了用于压缩载荷下的火灾(fire-under-compression load)测试的设置。

图4是可热膨胀且导电的纤维层的显微照片。

图5示出了在对照面板上在面板“冷面”和“热面”处的温度对比时间的烧穿测试的结果。

图6是根据本披露的实施例的固化的复合面板的顶层的显微照片。

图7示出了在面板“冷面”处的温度对比时间的对比烧穿测试结果。

图8A和8B示出了在区域2A中在雷击测试之后的对照面板的照片。

图9A和9B示出了在区域1A中在雷击测试之后的对照面板的照片。

图10A和10B示出了根据实例的在区域2A中在雷击测试之后的固化的复合面板的照片。

图11A和11B示出了根据实例的在区域1A中在雷击之后的固化的复合面板的照片。

图12示出了根据本披露的一个实施例的通过树脂灌注制造的固化的复合面板的显微照片。

具体实施方式

历史上，航空器机身结构由铝制成，如果暴露于航空器外部产生的火焰，则铝提供不大于60秒的抗烧穿性。这样，在这段时间段之后，火焰可能进入蒙皮并在机舱内部传播。在一些国家，对于具有20或更大的乘客容量的飞机，对于乘客机身的下半部要求特定的防火绝缘材料。目的是提供机身结构，该结构具有在碰撞后5分钟的将外部燃料火灾穿透到航空器机舱中的烧穿保护时间。

与以上现有技术的抗烧穿绝缘材料相比，采用具有增强的烧穿保护的碳复合物机身可以提供显著的益处，包括重量节省和减少的对于机身制造商的成本。

一些材料如热绝缘体，如果作为航空器复合结构的外层施加，能够潜在地针对外部燃料火灾提供保护。热绝缘层可以延迟温升并减少通过机身的热传递。此类绝缘层典型地含有热固性树脂和热绝缘纤维(例如，玻璃/矿棉)。然而，如果在机身壁内部使用，则此类绝缘层没有提供航空器机舱免受外部火灾的完全保护，由此将机舱结构暴露于在机身自重下的潜在倒塌。此外，这不是实现预期的安全的最有成本效益的方法。另外，此类绝缘层与重量的显著增加相关联。此外，应用于机身蒙皮的外表面的热绝缘层减少了机身表面的电导率以及然后其雷击保护。