CN102556357B - 飞机结构部件中的雷电和腐蚀防护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种飞机结构部件中的雷电和腐蚀防护装置，其用于外部金属零件(11)与完全或部分由CFRP制成的飞机结构部件(13)之间的通过一行金属铆钉(15)形成的接头，所述雷电和腐蚀防护装置包括内部和外部金属层(21、25)以及中间介电层(23)，与所述结构部件(13)相接触的内部金属层(21)比与所述金属零件(11)相接触的外部金属层(25)更薄且更大，中间介电层(23)的延伸区域比金属零件(11)的脚部(12)的区域大，其中中间介电层的边缘与金属零件的脚部的边缘之间具有预定最小直线距离D1，外部金属层(25)的延伸区域比中间介电层(23)的区域大，其中外部金属层的边缘与中间介电层的边缘之间具有预定最小直线距离D2。
Description
技术领域
本发明涉及飞机结构部件中的雷电和腐蚀防护装置，更具体地，本发明涉及用于金属-复合物接头(metal-to-composite)的雷电和腐蚀防护装置。
背景技术
由于复合物(特别是碳纤维)的低导电性，公知的是，当将复合物用在飞机结构中时需要对其进行放电保护。
在由复合物材料(特别是CFRP(碳纤维增强塑料))制成的飞机部件借助于金属紧固件与另一部件连接的接头区域中需要雷电防护，并且特别是当里面的部件由金属材料制成时尤其需要雷电防护，如在机翼蒙皮与燃料箱之间的接头区域的情况中所出现的那样。
本申请人名下的专利或专利申请EP0976652、EP0976653、EP1484245以及WO2006/069996披露了所述接头区域中的雷电防护装置。
当前，航空工业中使用复合物材料取代金属性材料来用于具有空气动力轮廓的飞机结构(诸如浮升面和机身)的趋势已对由复合物材料制成的大型飞机部件中的雷电防护装置提出了新需求，如在金属零件通过其外表面连接至飞机部件的情况下所出现的那样。这些新需求的一个例子是金属防滴流栏(dripfence)与CFRP机翼蒙皮之间的接头区域，在该接头区域中由于雷电事件产生的类似过热点或电弧等现象会在机翼蒙皮上导致严重的损坏。另外在金属与CFRP接头中，在这些零件之间需要腐蚀防护。
因此存在对于用于飞机复合物部件的新的雷电和腐蚀防护装置的需求，并且本发明趋于关注这种需求。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于飞机结构部件中的金属与CFRP接头的雷电和腐蚀防护装置，所述雷电和腐蚀防护装置允许在不损坏复合物部件的情况下分散金属零件中由于雷击而产生的电流，并且同时允许在这些零件之间提供腐蚀保护。
本发明的一个目的是提供一种用于飞机结构部件中的金属与CFRP接头的雷电和腐蚀防护装置，所述雷电和腐蚀防护装置易于在大型复合物部件中实施。
这些和其他目的通过这样的雷电和腐蚀防护装置实现，所述雷电和腐蚀防护装置用于外部金属零件与完全或部分由CFRP制成的飞机结构部件之间的借助一排金属铆钉形成的接头，所述雷电和腐蚀防护装置包括内部金属性层、外部金属性层以及中间介电层，与所述结构部件相接触的内部金属性层比与所述金属零件相接触的外部金属性层更薄且更大，所述中间介电层的延伸区域比所述金属零件的脚部的区域大，其中所述中间介电层的边缘与所述金属零件的脚部的边缘之间具有预定最小直线距离D1，所述外部金属层的延伸区域比所述中间介电层的区域大，其中所述外部金属层的边缘与所述中间介电层的边缘之间具有的预定最小直线距离D2。
在优选实施方式中，所述内部金属层和外部金属层是展开铜箔格栅(copperfoilgrid)并且所述中间介电层是玻璃纤维层。因此实现了一种同时对金属与CFRP接头提供雷电保护以及腐蚀保护的有效装置。
在优选实施方式中，在所述飞机结构部件是机翼蒙皮并且所述金属零件是防滴流栏时，所述预定最小距离D1是25mm，所述预定最小距离D2是50mm，并且展开铜箔格栅形式的内部和外部金属层的密度分别包含在50-100gr/m2之间和700-900gr/m2之间。因此实现了一种用于飞机中尤其需要雷电和腐蚀双重防护的金属与CFRP接头区域的有效雷电和腐蚀防护装置。
从以下结合附图对用于本发明目的的示例性实施方式的详细描述中，将明白本发明的其他特征和优点。
附图说明
图1示出了带有根据本发明的雷电和腐蚀防护装置的、金属零件与复合物部件之间的接头区域的横截面。
具体实施方式
从图1中可看到L形金属防滴流栏11与CFRP制成的机翼蒙皮13之间的使用一行铆钉15形成的外部接头区域，所述铆钉具有螺帽盖29，并沿着垂直于防滴流栏11的表面的轴线17安装，所述防滴流栏具有相应埋头孔，并且金属垫圈19置于铆钉15的埋头部分与机翼蒙皮13之间。
根据本发明的雷电和腐蚀防护装置包括内部金属性层21、外部金属性层25以及嵌在它们之间的介电层23。
介电层23防止将在接头区域中出现腐蚀，因此所述介电层应具有比防滴流栏11的脚部12的区域大的区域，在所述介电层的边缘与所述脚部的边缘之间至少具有直线距离D1。
与防滴流栏11的脚部12相接触的外部金属层25是厚金属层并且覆盖介电层23，所述外部金属层的边缘与所述介电层的边缘之间至少具有直线距离D2。
与机翼蒙皮13相接触的内部金属层21是薄金属层，并且沿着防滴流栏11周围的区域延伸，所述区域的尺寸构造为适合于电流的分散。
这些层21、23、25在停运保养阶段结合于机翼蒙皮，以使得这些层在固化阶段能够完全整合于机翼蒙皮13中。
所述装置同时提供了雷电电流分散的合适路径以及对于腐蚀的防护。在由介电层23覆盖的区域中，电流分散路径仅由外部金属层25形成，然后所述路径由覆盖的外部和内部金属层21、25形成，最后所述路径仅由内部金属层21形成。
在优选实施方式中：
-内部金属层21是密度包含在50-100gr/m2之间的展开铜箔格栅。
-外部金属层25是密度包含在700-900gr/m2之间的展开铜箔格栅。
-介电层23是玻璃纤维层。
-介电层23的边缘与防滴流栏的脚部12的边缘之间的最小直线距离D1是25mm。
-外部金属层25的边缘与介电层23的边缘之间的最小直线距离D2是50mm。
尽管已结合优选实施方式全面地描述了本发明，但显而易见的是在本发明的范围内可引入修改，不应认为所述实施方式限定本发明的范围，相反，本发明的范围由所附权利要求的内容限定。
Claims (5)
1.一种雷电和腐蚀防护装置，所述雷电和腐蚀防护装置用于金属零件(11)与完全或部分地由碳纤维增强塑料(CFRP)制成的飞机结构部件(13)之间的通过一行金属铆钉(15)形成的接头，所述金属零件(11)位于所述飞机结构部件(13)的外表面上，其特征在于，所述雷电和腐蚀防护装置包括内部金属层(21)、外部金属层(25)以及中间介电层(23)，与所述飞机结构部件(13)相接触的所述内部金属层(21)比与所述金属零件(11)相接触的外部金属层(25)薄且大，所述中间介电层(23)的延伸区域比所述金属零件(11)的脚部(12)的区域大，其中所述中间介电层(23)的边缘与所述金属零件(11)脚部(12)的边缘之间具有预定最小直线距离D1，所述外部金属层(25)的延伸区域比所述中间介电层(23)的区域大，其中所述外部金属层(25)的边缘与所述中间介电层(23)的边缘之间具有预定最小直线距离D2。
2.根据权利要求1所述的雷电和腐蚀防护装置，其中，所述内部金属层(21)和外部金属层(25)是展开铜箔格栅，并且所述中间介电层(23)是玻璃纤维层。
3.根据权利要求l-2中任一项所述的雷电和腐蚀防护装置，其中，所述飞机结构部件(13)是飞机机翼蒙皮，并且所述金属零件(11)是防滴流栏。
4.根据权利要求3所述的雷电和腐蚀防护装置，其中，所述预定最小直线距离D1是25mm，并且所述预定最小直线距离D2是50mm。
5.根据权利要求2所述的雷电和腐蚀防护装置，其中，所述展开铜箔格栅形式的内部金属层(21)和外部金属层(25)的密度分别包含在50-100gr/m2之间和700-900gr/m2之间。
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