CN102684115A - 将电缆固定至飞机结构的设备和扩容的方法及飞机机身 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于将飞机的电缆固定至飞机结构的设备，所述设备的基本形式为第一线槽元件，该第一线槽元件构成基本线槽元件，其包括连接至飞机结构的装置，该装置位于所述基本线槽元件的底部侧，配置为接收至少一条沿着飞机结构布置的电缆，提供整个机身长度上的电气连续性，特征在于所述基本槽元件包括第一连接装置，该第一连接装置能够与第二线槽元件的相应连接装置结合，所述第二线槽元件形成侧面扩展线槽元件。本发明还涉及用于扩展容纳一种将飞机电缆固定至飞机结构的设备的容量的方法。本发明提供的用于将飞机的电缆固定至飞机结构的设备在需要的情况下可以简单快速地增加该固定设备固定的配线的容量。本发明还提供一种飞机机身。

Description

将电缆固定至飞机结构的设备和扩容的方法及飞机机身

技术领域

本发明的技术领域涉及配线，更具体地，涉及飞机中的配线及固定。

背景技术

通常，飞机的结构由一系列圆形框架实现，这些框架由纵向框架部件支撑，沿机身均匀配置，框架上固定有称作纵梁的条。飞机的外壳附着于上述框架网络和纵梁上。

无论是普通飞机还是直升飞机，其机翼构架通常都由金属制造，金属有一定的优点。特别是金属的传导特性使其能实现以下功能：

-产生电网，用于从飞机的设备中返回的电流，这些设备的各部件相位电连接至带有电流的电线，并非电性连接至飞机结构。因此没有必要再准备特定的电流返回网络。

-设备的各部件联合接地，保护这些设备的各部件及乘客。

-产生一个公共参考电位，使得所有的设备的各部件拥有相同的参考电位，在相同的电压率下工作。

-通过法拉第笼效应防止闪电可能直接或间接伤害乘客和破坏飞机上电气设备的各部件，以及

-产生对电磁辐射的有效电磁防护。具体来说，当电导体处于电磁场中时，它的两端之间出现称作感应电压的电压，可能会引起对与它连接的电气接收器的干扰，甚至损坏。这些电磁场可能是由天线或者雷达的辐射(特别是定向辐射)产生，或者由雷击带来的循环电流产生，该循环电流通过飞机结构的表面(表面或多或少都是导电的)，这是闪电的间接效应，还或者由飞机内部电网的电力电缆中传输的高强度电流产生。

但是，飞机机身工艺已经得到进化，设计人员逐渐转向于使用重量及机械强度性能良好的复合材料，特别是碳纤维复合材料。

由此带来的结果是，上述的功能不能再实现了，因为这些复合材料的导电性相对较低。此外，在碳纤维结构(或CFRP结构)中，有必要防止电线，甚至是只有低强度电流通过的电线与该结构接触。如果电缆破裂，或者电缆与飞机结构产生接触，会导致短路，引起局部加热，可能会使该结构中的碳和树脂着火。这种现象会释放对乘客有毒的烟雾。

因此，有必要在由复合材料制造的飞机上重新实现那些以前由飞机的金属结构完成的功能。

为此，设计了第一个改变，其包括沿飞机结构安装金属、或金属化电缆支撑，该电缆支撑的形式为线槽元件，其内部附着电缆。这些线性线槽元件具有U形截面，沿机身配置以实现上述的功能，并防止碳结构和有可能被损坏的电缆束中的电缆之间可能的接触。英国宇航公司(British Aerospace)的欧洲专利申请EP0184931给出了这种线槽元件的一个例子。

为提供合适的电磁防护，很重要的一点是不要使这些线槽元件被填充超过80％。但是，现有技术中的线槽元件不允许实现基本保护功能的扩充。

重要的是我们应该认识到在开发时，或在寿命期间，飞机是不断发展的，飞机中包含的电缆的数量会增加。因此，有必要允许增加配线的体积，以满足需求，同时维持相同的电磁防护。

就此，公知的英国专利GB1354484提出，当设计线槽元件时，可以在基本线槽元件的侧面安装可展开的第二线槽元件，由此实现基本线槽元件的侧面扩展。这种配置的首要缺点是，扩展的必然性不明显，事实上却使得线槽元件的重量倍增，最重要的是，由于线槽元件的连接至飞机壁的装置的原因，线槽元件的开口朝向飞机壁，由此，电缆在线槽元件中不受约束，从而不能解决在复合材料制造的飞机上防止短路的问题。

发明内容

本发明目的是克服这些缺点，提出一种用于固定飞机中电缆的设备，其在需要的情况下可以简单快速地增加该固定设备固定的配线的容量。优选地，上述容量的增加通过增加扩展部，同时确保这些扩展部的机械连接，以及电气连续性来实现，这些扩展部的电阻值非常低。

本发明目的是提供一种用于将飞机的电缆固定至飞机结构的设备，所述设备的基本形式为第一线槽元件，该第一线槽元件构成基本线槽元件，其包括连接至飞机结构的装置，该装置位于所述基本线槽元件的底部侧，配置为接收至少一条沿着飞机结构布置的电缆，提供整个机身长度上的电气连续性，特征在于所述线槽元件包括第一连接装置，该第一连接装置能够与第二线槽元件的相应连接装置结合，所述第二线槽元件形成侧面扩展线槽元件。就该扩展线槽元件而言，其被形成为与所述基本线槽元件一起构成至少一个单一附加线槽元件，并提供两个线槽元件之间的电气连续性。

本发明的另一目的是提供一种侧面扩展线槽元件，其包括能与上述基本线槽元件的第一连接装置结合的第二连接装置。

参照说明书所附示意图，可以更好的理解本发明，借助几个纯例证性质的、非限制性的具体实施方式的详细的说明性描述，可以更加清楚地表现本发明的其它目的，细节，特征，以及优势。

附图说明书

-图1是现有技术中的具有多个槽的线性线槽元件的透视图；

-图2是根据本发明实施方式的，用于封闭一束飞机电缆的线槽元件的截面图。

-图3是多重线槽元件和扩展线槽元件处于它们的连接模式的第一变体时的透视图。

-图4是多重线槽元件和扩展线槽元件处于它们的连接模式的第二变体时的透视图。

-图5是多重线槽元件的透视图。

具体实施方式

在具体的实施方式中，所述侧面扩展线槽元件与所述基本线槽元件一起形成数量大于1的单一附加线槽元件。

本发明的另一目的是提供一种用于沿飞机结构固定电缆的设备，其包括上述的基本线槽元件和至少一个侧面扩展线槽元件。

这种配置能够在飞机的开发或者寿命中在需要时，以简易，质轻，低成本的方式提供扩展基本线槽元件的能力，以增加其包含电缆的容量。

在具体的实施方式中，基本线槽元件包括至少一个连接凸耳，侧面扩展线槽元件包括至少一个与所述连接凸耳正对的板，有接触的两部分被镀锡，镀镍，镀银或者镀金处理，以确保上述两个线槽元件之间良好的电气连续性。

在另一实施方式中，所述基本线槽元件和侧面扩展线槽元件通过至少一个金属化条带连接，以在上述两个线槽元件之间提供良好的电气连续性。

在具体的实施方式中，所述基本线槽元件基本上为U形，包括至少一个设计为将电缆固定至U形底部的插头。

在具体的实施方式中，所述基本线槽元件为单一线槽元件，包括单一的槽。

在另一实施方式中，所述基本线槽元件为多重线槽元件，包括若干互相平行配置的槽。

有利的是，所述基本线槽元件包括至少一个凸耳，所述凸耳在基本线槽元件的金属部分和飞机设备的电流回流电路之间提供电气连接。

本发明的最后一个目的是提供一种用于扩展容纳一种将飞机电缆固定至飞机结构的设备的容量的方法，所述设备的基本形式为第一线槽元件，该第一线槽元件构成基本线槽元件，其包括连接至飞机结构的装置，该装置位于所述基本线槽元件的底部侧，配置为接收至少一条沿着飞机结构布置的电缆，提供整个机身长度上的电气连续性，特征在于所述方法括添加第二线槽元件，该第二线槽元件形成侧面扩展线槽元件，并与基本线槽元件平行。

优选地，该方法包括在将基本线槽元件安装到飞机结构上之前，在基本线槽元件的侧面留出能够容纳侧面扩展线槽元件的空间的步骤。

本发明还涉及飞机机身，其包括至少一个如上所述的电缆固定设备。

图1示出了现有技术中的多重线性线槽元件1，其包括四个槽，截面为U形。在说明书的其余部分中，“电缆”一词涵盖了绝缘电线的组合，这些绝缘电线通常连接为一股或多股，在相同的方向上以比机身长度更长或更短的长度布置。通常，电缆集合成束，沿飞机布置，同时电缆安装在将其固定并保护起来的U形线槽元件中，这些线槽元件自身连接至飞机结构。线槽元件优选地由金属材料制成，根本目的是为了防止闪电或电磁射线的影响。

线槽元件1带来诸多优势。其电阻低，允许在两端形成相同的参考电压，因此能够实现以下功能：产生用于电流回流的电力网，让设备联合接地，及产生公共参考电位。其表面导电，当它所有的壁都被金属化时，能够形成法拉第笼，保护内部电缆不受闪电的感应影响，并保护电缆不受电磁射线影响。

此外，线槽元件的底部位于飞机的壁侧上，在电缆之间发生短路时，线槽元件保护邻近的复合材料结构不受短路带来的电弧影响。同样地，线槽元件防止包含于其中的电缆与飞机外壳中的碳之间的直接接触，由此防止释放有毒烟雾的火灾的发生。

图2示出了本发明的具有U形截面的线槽元件1的截面，在该线槽元件中放置有电缆2，或电缆束。该截面取自线槽元件1与飞机结构6的连接点。电缆2在U形的底部被固定插头3固定，该固定插头3在U形的底部的方向上对电缆施加压力。就防止短路这一点而言，使用插头固定电缆是必要的。线槽元件的底部位于飞机壁的方向上。

图3和4示出了多重线槽元件1，其形成具有平行六面体形状的基本线槽元件，包括底部21，壁22从所述底部21垂直延伸，并与底部21一起形成单一线槽元件。该线槽元件包括连接至飞机壁的装置(未示出)，该装置被定位以与线槽元件的底部21结合。还示出了形式为型材片的扩展线槽元件30，其具有L形截面，包括底部31，壁32从所述底部31垂直延伸。该扩展线槽元件在多重线槽元件1的一个外壁22上连接至该多重线槽元件1，以形成附加的单一线槽元件。该多重线槽元件1包括形成第一连接装置的连接凸耳23，该凸耳23连接至底部21并在其长度方向上重复分布，该凸耳与安装于扩展线槽元件上与该凸耳配合的连接装置33一起形成将扩展线槽元件30连接至多重线槽元件1的装置。

在图5所示的变体中，扩展线槽元件是一个多重线槽元件，也就是说，扩展线槽元件形成为与基本线槽元件1一起产生多个附加的单一线槽元件。在示出的例子中，扩展线槽元件使形成两个附加的单一线槽元件成为可能，可能的第三个附加的单一线槽元件如虚线所示。

如图3至图5所示，用于连接扩展线槽元件30的第二连接装置33为焊接或褶皱连接至其底部31的螺纹栓。连接凸耳23在其与多重扩展线槽元件1的底部21平行的表面上具有挂钩形的开口，对应的栓33容纳于所述开口中，借助装置，如螺母(未示出)将凸耳23固定至扩展线槽元件的底部31而实现连接。应该注意到，主线槽元件通常连接到飞机壁，在主线槽元件和飞机壁之间留有剩余空间，由此可以毫无困难地将侧面线槽元件安装至基本线槽元件，并将连接装置33夹合至凸耳23。

在图3和图5所示的第一变体中，由经过处理以确保良好导电性的材料制成的背板34在栓33处铆接或焊接至底部31，以确保与多重扩展线槽元件1的连接凸耳23之间的良好的电接触，所述连接凸耳23由经过电处理的材料制成。在该变体中，连接凸耳23具有Z形的纵向形式，以减少背板34在扩展线槽元件上产生的额外厚度。

在图4所示的第二变体中，不包括经过特别处理的背板，电气连续性由金属化条带35提供。如图所示，该条带包括一个形式为环状端子36的环形端，其第二端的形状为快速连接公头37，该公头设计为与塞孔接点38连接，该塞孔接点38连接至多重线槽元件1并提供良好的电气接触。

为了在其结构的至少一部分由复合材料制成的飞机上实现以前由金属结构实现的功能，本发明的基本线槽元件1在整个长度上包括金属元件，该金属元件提供从线槽元件的一端到另一端的电气连续性。例如，其可形成为型材的形式，该型材由折叠的薄金属片，或挤压型材，或模压铝型材制成。对于只需产生电磁兼容性(EMC)防护的配置来说，可以考虑使用由挤压塑胶制成，然后通过真空导电沉积或通过电解沉积将内部金属化的材料。

线槽元件形成为其底部朝向飞机壁安装，以防止防护层可能被损坏的电缆中的金属导体和飞机的复合材料之间可能的接触。为此，线槽元件的连接至飞机壁的装置位于线槽元件的底部21侧。线槽元件还通过诸如凸耳的装置连接至飞机上安装的电流回流网络。这样就提供了电流回流网络的电气连续性。

还可以在线槽元件1上增加聚四氟乙烯(PTFE，更为公知的商品名为特氟龙)材料制成的内部涂层，由此不再磨损配线的绝缘层，降低线束中短路的风险。

为了在即使线槽元件的一侧开放的情况下仍然有效，并确保法拉第笼效应，再次强调线槽元件不应被填充超过其侧壁22的高度的80％。由于线槽元件的底部21面向飞机壁，有必要在线槽元件中间隔地安装插头3，以将电缆2固定在线槽元件中。

单个或多重线槽元件的存储容量受到限制，可能会不足，这种情况在飞机的开发过程中尤其明显，在该过程中，电气安装的定义是不稳定的。以前，如果在飞机开发过程中发现线槽元件1的填充率超过了壁的高度的80％，除了重新定义然后制造更大体积的线槽元件之外没有其他的解决方法，而这又导致巨大的花费和电气安装的重改。

在提供了参考图3至图5描述的扩展线槽元件，并假设提供了足够的侧面备用空间的情况下，能够增加容纳电缆的容量，而无需修改基本定义。

优选地在将基本线槽元件1安装到飞机上之前，就将用于连接基本线槽元件的凸耳23连接至基本线槽元件，由此能够在随后需要的情况下更加方便的安装基本线槽元件，而无需付出飞机重量和成本上的巨大代价。

但是，应注意到很重要的一点，即这些扩展部和单一或多重线槽元件之间电气连接的质量。为得到很高的电气连接质量，有如下两种方案：

-通过基本线槽元件1和扩展线槽元件30之间的直接接触。在这种情况下，接触表面经过合适的电处理(镀锡，镀镍，镀银，镀金等)以具有低的接触电阻。该处理必须与所处的环境条件(湿度，热，盐雾，霉，污染液体等)兼容。

-通过如图4所示的带有环形端子连接件或快速连接件的导电性的条带。后一种方案能够避免基本线槽元件1和扩展线槽元件之间的机械连接区的局部污染。快速连接方案能够随后在非常短的时间内增加扩展部，无需在飞机上进行特殊操作。

尽管本发明借助特定实施方式描述，但是本发明不受该特定实施方式限制，包括了以上描述的方式的所有的等同技术及其组合。

Claims (11)

1.用于将飞机的电缆固定至飞机结构的设备，所述设备的基本形式为第一线槽元件，该第一线槽元件构成基本线槽元件，其包括连接至飞机结构的装置，该装置位于所述基本线槽元件的底部侧，配置为接收至少一条沿着飞机结构布置的电缆，提供整个机身长度上的电气连续性，特征在于所述基本槽元件包括第一连接装置，该第一连接装置能够与第二线槽元件的相应连接装置结合，所述第二线槽元件形成侧面扩展线槽元件。

2.侧面扩展线槽元件，特征在于其包括能与如权利要求1所述的基本线槽元件的第一连接装置结合的第二连接装置。

3.如权利要求2所述的侧面扩展线槽元件，特征在于其与所述基本线槽元件一起形成数量大于1的单一附加线槽元件。

4.沿飞机结构布置的电缆固定设备，其特征在于，该电缆固定设备包括如权利要求1所述的基本线槽元件，及至少一个如权利要求2或3所述的侧面扩展线槽元件。

5.如权利要求4所述的电缆固定设备，其中所述基本线槽元件包括至少一个连接凸耳，所述侧面扩展线槽元件包括至少一个与所述连接凸耳正对的板，有接触的两部分经过处理，以确保上述两个线槽元件之间的良好的电气连续性。

6.如权利要求4所述的电缆固定设备，其中所述基本线槽元件和所述侧面扩展线槽元件由至少一个金属化条带连接，以在上述两个线槽元件之间提供良好的电气连续性。

7.如权利要求1所述的电缆固定设备，其中所述基本线槽元件基本上为U形，包括至少一个设计为将电缆固定至U形底部的插头。

8.如权利要求1所述的电缆固定设备，其中所述基本线槽元件包括至少一个凸耳，该凸耳设计为在基本线槽元件的金属部分和飞机装备的电流回流电路之间提供电气连接。

9.用于扩展容纳一种将飞机电缆固定至飞机结构的设备的容量的方法，所述设备的基本形式为第一线槽元件，该第一线槽元件构成基本线槽元件，其包括连接至飞机结构的装置，该装置位于所述基本线槽元件的底部侧，配置为接收至少一条沿着飞机结构布置的电缆，提供整个机身长度上的电气连续性，其特征在于所述方法包括添加第二线槽元件，该第二线槽元件形成侧面扩展线槽元件，并与基本线槽元件平行。

10.如权利要求9所述的扩展方法，特征在于其包括将所述基本线槽元件安装到飞机结构上之前，在所述基本线槽元件的侧面留出能够容纳所述侧面扩展线槽元件的空间的步骤。

11.飞机机身，其特征在于该飞机机身包括至少一个如权利要求1所述的电缆固定设备。

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