[发明专利]用于导电涂覆紧固系统的装置和方法

说明书

本申请公开了一种导电涂覆紧固系统。装置包括紧固系统和结构组件。所述结构组件包括由导电纤维增强塑料制成的第一结构元件和第二结构元件。所述第一结构元件包括第一孔并且所述第二结构元件包括第二孔。在所述结构组件的装配之前，所述第一孔和所述第二孔是单独预形成的。所述结构组件还包括导电间隙填充物，所述导电间隙填充物施加到所述第一结构元件的所述第一孔的第一结构元件侧壁。所述紧固系统包括紧固件，所述紧固件包括头部和从所述头部延伸的柄部。所述柄部被配置为插入所述第一孔和所述第二孔中。

技术领域

本公开涉及用于全尺寸确定性装配(FSDA)(full size determinant assembly)的导电涂覆紧固系统。

背景技术

许多飞机结构是由轻质复合材料构造的，诸如碳纤维增强塑料(CFRP)，这是因为它们比常规金属合金更坚固且更轻。这些轻质材料所提供的重量节约降低了燃料消耗和操作成本。另外，复合材料比常规金属合金更耐腐蚀和抗疲劳。CFRP包括基质材料(通常是树脂)和纤维材料(诸如碳纤维)。CFRP结构元件可紧固到其他CFRP、金属、或金属合金结构元件。结构元件通过插入穿过结构性元件形成的孔的金属紧固件来固定在一起。紧固件通常包括螺栓或销以及诸如螺母或套环的配合部分。

常规的装配和紧固方法既昂贵又耗时。具体地，常规结构装配过程是耗时的，这是因为它们要求将组件中的部件堆叠并对准两次—一次对准是用于钻孔，并且然后再次对准以安装紧固件。这是因为在对准的部件堆叠物中匹配钻孔之后，必须拆开部件以使得在进行接合密封之前可对它们进行清洁和清理毛刺。然后将部件第二次放回在一起以使得紧固件可插入并用垫圈、螺母和/或套环进行固定。另外，这些装配方法可能需要昂贵且费时的工具和对准设备，这增加了生产过程的时间和成本。

因此，可能期望利用更有效的装配过程，如全尺寸确定性装配(FSDA)以减小生产时间和费用。在FSDA中，在将部件堆叠在一起之前，单独钻出每个部件中的孔。然而，可能难以通过复合部件利用FSDA，同时仍提供足够的电磁效应(EME)保护以防雷击。具体地，在雷击期间，紧固件通过结构接头提供用于实现电流移动的路径。因为CFRP很脆，所以穿过CFRP钻孔致使CFRP在孔的边缘处局部破裂。这些不均匀的孔侧壁在CFRP中的一些碳纤维和紧固件之间产生间隙，从而对CFRP和紧固件之间的电流路径形成限制。FSDA可能进一步限制这些电流路径，因为它可能致使堆叠部件中的孔不对准。这些未对准孔可能进一步限制CFRP和紧固件柄部之间的接触。

因此，期望提供一种适用于复合结构的紧固系统，其克服EME问题并提供安装和生产效率。

发明内容

公开了用于导电涂覆紧固系统的装置和方法。例如，装置包括紧固系统和结构组件。结构组件包括由导电纤维增强塑料制成的第一结构元件和第二结构元件。导电纤维增强塑料中的导电纤维包括诸如碳、金属或金属合金的导电材料。第一结构元件包括第一孔并且第二结构元件包括第二孔。在装配结构组件之前，第一孔和第二孔是单独预形成的，并且第一孔和第二孔的至少一部分不对准。结构组件还包括导电间隙填充物，该导电间隙填充物施加到第一结构元件的第一孔的第一结构元件侧壁。紧固系统包括紧固件，该紧固件包括头部和从头部延伸的柄部。柄部被配置为插入第一孔和第二孔中。在一些示例中，紧固件包括导电涂层。

作为另一示例，一种用于装配和紧固包括导电纤维增强塑料的第一结构元件和第二结构元件的方法包括：使用全尺寸确定性装配(FSDA)来装配第一结构元件和第二结构元件；以及通过将紧固件插入第一结构元件和第二结构元件的重叠孔中来紧固第一结构元件和第二结构元件，其中在装配第一结构元件和第二结构元件之前预形成重叠孔中的至少一个并且用导电间隙填充物涂覆重叠孔中的至少一个。在一些示例中，装配还包括预形成重叠孔和预涂覆第一结构元件的重叠孔中的第一结构元件孔。在一些示例中，方法另外地或可替代地包括用导电涂层涂覆紧固件。

附图说明

图1是根据本公开的导电紧固系统的截面示意图，该导电紧固系统紧固包括两个飞机部件的结构组件，这两个飞机部件使用全尺寸确定性装配(FSDA)来装配。