CN102442434B - 雷击保护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了雷击保护系统，本发明涉及一种用于飞机的具有外壳(30)的复合结构中的燃料箱检修盖(10)的雷击保护系统，此系统包括：由金属材料制成的外盖(12)，所述外盖从外部覆盖燃料箱检修盖(10)；以及由复合材料制成的内盖(13)，所述外盖(12)还包括由与外盖(12)的金属材料相同的金属材料制成且结合在其结构中的唇缘件(14)及设置于所述唇缘件(14)上方的导电粘弹性材料或弹簧件(15)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于飞机结构机翼外壳中的燃料箱检修盖的雷击保护系统。
背景技术
机翼通常设置有开口，以进入放置燃料箱的翼箱的内部。这些开口需要具有例如允许人进入翼箱的尺寸：这就是此开口通常叫做人孔的原因，这些人孔通常位于机翼的下外壳中。在机翼装配过程中以及在飞机使用寿命中的操作过程中，都需要进入机翼箱，以进行飞机的维修任务。
制造于机翼中的人孔必须设置有盖，其包括封闭人孔开口的可去除的盖。这些盖需要是不透燃料的，并需要形成机翼的下外壳部分的空气动力学表面的部分，人孔设于该部分处，还需要保护燃料箱不受到任何类型的可能的威胁，例如，冲击、雷击、火灾，等等。另外，将飞机中的燃料箱检修盖设计为没有承载能力的，因为它们并不会有助于执行飞行，也不会有助于着陆，机翼覆盖负载。因此，仅要求这些人孔盖保持空气动力学需求(与空气动力学轮廓平齐)，并承受燃料压力负载和来自不同对象的外部冲击(叫做外来对象冲击)，所述不同对象例如为，飞机跑道碎石、轮胎碎片、发动机小碎片(UERF)，等等。
目前，复合材料在飞机结构和机翼中用得越来越频繁。这些材料对高温和热点(特别是来自雷击的)敏感，这是由于在所述材料中使用的树脂的低熔化温度的原因。因此，在复合物设计中，为了将雷击产生的损害保持在可允许的极限内(结构部件不能退化)，并防止燃料箱区域内的危险着火源(可能是发火花、电弧放电和/或热点)，在这些复合结构中强制必须具有雷击保护系统，其典型地由从外部嵌在复合层压板中的金属导电网构成。围绕机翼中的检修人孔的外表面需要表面保护，因此将此表面制造成导电的，由此提供雷击保护，这将适合于雷击区域和人孔位于其中的可适用的危险的类型。
典型地，在现有技术中，人孔盖包括两个封闭零件或门，当通过螺纹连接将其集合在一起时，其夹紧在机翼外壳上。外门通常由金属制成，以屏蔽并防止门受到高能量冲击而破坏。内门可由复合材料制成，并提供所需硬度以支撑燃料箱压力，具有附接至机翼外壳的夹紧能力。当在由复合材料制成且包括用于雷击保护的嵌入式金属网的机翼外壳中加工人孔时，此网在许多时候被损坏，并且必须修复，以保持外部金属盖与金属网之间的电连接。这种操作是困难的、浪费成本和时间的。典型地，人孔盖中的内门与机翼外壳电绝缘，以防止由于流向内表面的雷击电流而可能在燃料箱中发火花。
因此，应期望在机翼中提供分开两种功能的进入燃料箱的人孔盖，所述两种功能为：保持燃料箱检修盖与外壳之间的机械附接，以及保持外部燃料箱检修盖与外壳雷击保护网之间的电连接。对于这两个目的，应希望提供分离这两种功能的人孔盖。
本发明对上述问题提供了解决方案。
发明内容
本发明的一个目的是，在制造于机翼中以进入燃料箱的人孔中提供一种雷击保护系统，这些人孔被制造在机翼的下外壳中，外壳由复合材料制成并包括嵌在其结构中的金属网。
因此，本发明的目的是，提供具有雷击保护并赋予两种功能的人孔盖，所述两种功能为：将人孔盖夹紧至机翼下外壳，并提供其外盖与嵌在外壳的外部区域中的金属网之间的电连接，以使得上述功能彼此分离。本发明的雷击保护系统将防止电流流向内部燃料箱表面。
为燃料箱检修盖提供的本发明的雷击保护系统包括由金属材料制成的外盖(其从外部覆盖人孔)，以及由复合材料制成的内盖。本发明的外盖还包括结合在外盖的相同金属材料中的唇缘件，以及设置于所述唇缘件上方的导电粘弹性材料或金属弹簧。此布置使得外盖可能接触嵌在复合材料外壳中的外金属网，使得该接触是以密封的方式进行的，在外壳与人孔盖之间提供连续的电连接。
本发明的人孔盖的外盖还包括电绝缘垫圈，覆盖外盖与由复合材料制成的外壳相接触的内部区域。此绝缘垫圈确保在外盖唇缘件与嵌在机翼外壳中的金属网之间保持电连接。
而且，根据本发明，将燃料箱检修盖和外壳中的检修孔设计为，用于在外盖唇缘件与机翼外壳之间保持可控的(公差分析)间隙目标。用在所述件之间提供所需的可压缩性调节(燃料箱检修盖扣紧)并以导电方式调节它们的粘弹性材料或金属弹簧封闭这种间隙。
从相对于附图说明了其目的的实施方式的以下详细描述中，本发明的其它特征和优点将是显而易见的。
附图说明
图1是示出了由复合材料制成的机翼外壳中的机加工的人孔盖的细节的截面图，如现有技术中已知的。
图2提供了根据本发明的用于飞机中的燃料箱检修盖的雷击保护系统和检修孔的细节的视图。
具体实施方式
图1示出了根据现有技术的人孔盖，其中，通过加工机翼外壳来获得机械紧密度和电连接。然而，这些系统的问题是，制造成本和时间选择非常高，同时，损坏了嵌在飞机的外壳30中的金属网，从而妨碍了人孔外盖21和外壳30之间的有效电连接，而该有效电连接对于避免发火花来说是必要的。
本发明的一个目的是，在制造于机翼中以进入燃料箱的人孔(叫做燃料箱检修盖10)中提供雷击保护系统，将这些人孔制造在机翼的下外壳30中，外壳30由复合材料制成并包括嵌在其结构中的金属网1。网密度将取决于可适用的雷击威胁，还取决于设计概念(CFRP的类型、厚度，等等)。
本发明的燃料箱检修盖或人孔盖10包括由金属材料制成的外盖12(其从外部覆盖人孔)，以及由复合材料制成的内盖13。外盖12还包括由与外盖12的金属材料相同的金属材料制成的并结合在其结构中的唇缘件14，以及设置于所述唇缘件14上方的导电粘弹性件15(其也可以是金属弹簧件)(见图2)。此布置使得外盖12可能接触嵌在机翼中复合材料的外壳30中的外金属网1，使得通过粘弹性材料或金属弹簧15来进行此接触，在外壳30与人孔盖10之间提供连续的电连接。
本发明的人孔盖10的外盖12还包括电绝缘垫圈16，覆盖外盖12与由复合材料制成的外壳30接触的内部区域(见图2)。此绝缘垫圈16确保在金属材料的外盖12与机翼外壳30外部中的金属网1之间保持电连接。通过外盖12与机翼外壳30在加工区域19处的接触表面之间的螺纹连接的夹紧力，来提供燃料箱检修盖10的机械附接(见图2)。
本发明的人孔盖10还包括连续地保持在人孔盖10的内盖13与外壳30之间的间隙17(图2)。
外壳30的厚度足以承受高能量冲击，没有燃料泄漏。以相似的方式，应将外盖12设计为金属的，优选地是设计为钛或钢的，以防止外来物体渗透到燃料箱中。通过所述外盖12金属的塑性变形来吸收燃料箱检修盖10的外盖12中的任何冲击，该塑性变形是外壳30复合材料的反作用所产生的力。
将内盖13夹紧至外壳30，承受燃料压力并通过机械接触对机翼外壳30作用压力负载(图2)。
为了防止金属外盖12与外壳30中的金属网1之间的发火花，在这两个零件之间必须具有电连接。这通过制造于外盖12中的唇缘件14来实现，将此唇缘件14制造在外盖12的整个周界周围。
唇缘件14具有优选地小于2mm的厚度，制造于外盖12中。
将设置于唇缘件14上方的导电粘弹性材料或金属弹簧15的尺寸构造为，吸收外盖12与外壳30的机械接触中的界面公差，同时保持唇缘件14与外壳30中的外部网1之间的电接触。
作为备用的保护层，电绝缘垫圈16设置于外盖12中。电绝缘垫圈16优选是加在外盖12的与外壳30复合层压板中的加工区域19相接触的内表面中的树脂、粘合剂或塑料绝缘材料的圈缘(bead)，用于避免所述区域中的发火花或放电(图2)。
虽然已经结合优选实施方式充分地描述了本发明，但是，显而易见的是，在其范围内可引入改进，不应认为本发明的范围由这些实施方式限定，而是应由以下权利要求的内容限定。
Claims (11)
1.一种雷击保护系统，用于具有外壳(30)的复合结构的燃料箱检修盖(10)，此系统包括：由金属材料制成的外盖(12)，所述外盖在外部覆盖所述燃料箱检修盖(10)；和由复合材料制成的内盖(13)，所述外盖(12)还包括由与所述外盖(12)的金属材料相同的金属材料制成且结合在其结构中的唇缘件(14)及设置于所述唇缘件(14)上方的导电粘弹性材料或弹簧件(15)。
2.根据权利要求1所述的雷击保护系统，其中，所述外盖(12)包括电绝缘垫圈(16)，所述电绝缘垫圈覆盖所述外盖(12)与复合材料的所述外壳(30)相接触位置处的内部区域，所述电绝缘垫圈(16)由复合材料制成。
3.根据权利要求1所述的雷击保护系统，其中，所述燃料箱检修盖(10)还包括连续保持在所述内盖(13)与所述外壳(30)之间的间隙(17)。
4.根据权利要求2所述的雷击保护系统，其中，所述燃料箱检修盖(10)还包括连续保持在所述内盖(13)与所述外壳(30)之间的间隙(17)。
5.根据权利要求1所述的雷击保护系统，其中，所述唇缘件(14)具有小于2mm的厚度。
6.根据权利要求1所述的雷击保护系统，其中，在制造于机翼中以进入燃料箱的人孔中使用所述系统，这些人孔被制造在所述机翼的下外壳(30)中，所述外壳(30)由复合材料制成并包括嵌在其结构中的金属网(1)。
7.根据权利要求6所述的雷击保护系统，其中，所述外壳(30)的厚度的尺寸被制造为承受飞行中和地面装载过程中的应力。
8.根据权利要求6所述的雷击保护系统，其中，所述外盖(12)被设计为金属的，防止外来物体进入到所述燃料箱中。
9.根据权利要求7所述的雷击保护系统，其中，所述外盖(12)被设计为金属的，防止外来物体进入到所述燃料箱中。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的雷击保护系统，其中，所述电绝缘垫圈(16)是树脂、粘合剂或塑料绝缘材料的圈缘。
11.根据权利要求10所述的雷击保护系统，其中，所述电绝缘垫圈(16)被制造在外盖(12)的与制造于所述外壳(30)中的加工边缘(19)相接触的内表面中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |