CN110911032A - 一种无人机用防雷线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及雷电直接效应防护技术领域，公开了一种无人机用于电搭接的的防雷线防雷线内部有一根支撑金属绞合丝，保证电缆了具有足够强度，可以用于高速旋转结构的电搭接且不会发生断裂，如直升机旋翼转动和振动；此外防雷线整体由0.15mm的细丝绞合而成，利用了雷电流的趋肤效应，实现了在较小横截面下最大传导200kA的雷电流；防雷线外部绝缘护套材质为纳米改性苯基硅橡胶，耐‑55℃低温和环境适应性能优异，能在各种恶劣环境下使用。本发明实现了雷电流直接冲击下的防护与电连续性，最大能够承受3次200kA雷电流打击，同时具有强度高、防盐雾侵蚀、耐低温、重量轻、体积小的特点，适用于对重量要求严苛的无人机领域。
Description
技术领域
本发明涉及雷电直接效应防护技术领域，具体设计一种无人机用防雷线，该防雷线主要用于无人直升机桨叶和桨毂之间电搭接，也可以用于无人机机身框架间电搭接。
背景技术
无人机常替代有人机进入复杂自然环境中执行任务，需面临雷电、低温、盐雾等环境适应性问题。尤其是雷电，雷电灾害是最严重的自然灾害之一，全世界每年因雷电灾害造成的人员伤亡、财产损失不计其数。无人直升机旋翼系统是直升机的关键部件，包括主桨叶和桨毂两部分。旋翼系统为直升机提供升力和操纵，在飞行过程中发挥最重要的作用。所以旋翼系统和机身蒙皮处于无人机最突出的位置，非常容易遭受雷击，属于雷电“关键性1类”部件，因此必须要进行雷电防护设计。
根据SAE-ARP5414A雷电分区，桨叶处于1A区、2A区和2B区，属于雷电附着和传导区域。发生雷击时，雷电首先击中桨叶，之后沿着桨叶流入桨毂，最后到达表面蒙皮。目前桨叶均设计有可靠的雷电防护措施，可保证雷击后不受到严重损伤，但为了保证雷电流安全流入旋翼桨毂，还需要考虑二者之间的电连接。现在常用的措施，是在桨叶和轮毂之间安装一根搭接线，作为雷电流传导路径。
传统搭接线由实心或编制金属丝组成，多数仅为实现等电位连接，并未考虑传导雷电流要求，而根据航空标准和国家军用标准，桨叶需要至少承受3次200kA雷电流的冲击，为了传导如此大能量的雷电流，需要增加导线截面积，因此导致最终防雷线的重量非常大，难以满足直升机减重的使用要求，此外直升机飞行环境恶劣，对防雷线的环境适应性要求也非常高。
专利CN101887780B和专利CN101887777B涉及通信信号、电力设备防雷电缆。该专利电缆用于光电信号传输，并通过屏蔽层接地的原理防雷，线芯本身没有雷电防护的功能；专利CN 206921575U 公开了一种防雷线缆，该线缆包含牵引钢丝、导电、内填充、屏蔽套等，用来实现更长的使用寿命，但是该线缆未能明确可以传导200kA雷电流，并且内部填充为聚丙烯，其环境适应性难以满足航空使用要求；专利CN 206412135U 公开了一种防雷电缆，该电缆包含防雷装置、螺纹接头、电缆线，防雷装置由滚花镶嵌头、注油芯体、转换电路板、防雷电路板等组成，结构复杂，体积和重量大，不适用于无人机系统；专利CN 205881490U 公开了一种耐冲击防雷系统引下线用电缆，其内部为铝合金单丝绞合结构，外部为绝缘护套，该电缆可作为风电叶片防雷引下线，线径粗，重量大，也无法在无人机上使用。无人机追求减重目标和高等级雷电防护措施是相互矛盾的，因此适用于的防雷电缆报导非常少。
因此，有必要提出一种无人机用防雷线及其制备方法，既能保护无人机遭受200kA雷电打击时电连续性，同时具备强度高、防盐雾侵蚀、耐低温、重量轻、体积小的特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种强度高、防盐雾侵蚀、耐低温、重量轻、体积小、最大能够承受3次200kA雷电流冲击的无人机系统防雷线。
为了实现上述目的，本发明技术方案为：一种无人机用防雷线，其特征在于：包括支撑金属绞合丝，在支撑金属绞合丝表面设置若干功能金属绞合丝将其紧密包围，功能金属绞合丝外侧设置弹性体护套；
所述支撑金属绞合丝由7根丝束紧密缠绕而成，所述丝束由7根0.15mm的细丝缠绕而成，支撑金属绞合丝为不锈钢或钛合金丝。
功能金属绞合丝材料为镀锡铜丝，所述支撑金属绞合丝由7根丝束紧密缠绕而成，所述丝束由7根0.15mm的细丝缠绕而成。
功能金属绞合丝在支撑金属绞合丝表面设置7~15组。
弹性体护套材料为纳米改性苯基硅橡胶。
在防雷线两端设置导电金属搭接片将功能金属绞合丝与支撑金属绞合丝夹持成一体。
本发明所述的防雷线具有足够的强度，当旋翼转动和振动时，不会发生断裂；线缆整体由0.15mm的细丝绞合而成，利用了雷电流的趋肤效应，实现了在较小横截面下传导200kA的雷电流；此外，该线缆外部绝缘护套材质为纳米改性苯基硅橡胶，其耐低温和环境适应性能优异，能在各种恶劣环境下使用。该线缆体积小，重量轻，最大能够传导3次200kA雷电流，耐环境适应性优异，可为直升机旋翼系统提供可靠的雷电防护效果。
附图说明
图1为防雷线的主视图；
图2为防雷线的截面图；
图3为防雷线通过200kA雷电电流示波器截图；
图中1. 支撑金属绞合丝，2. 功能金属绞合丝，3. 弹性体护套，4. 导电金属搭接片。
具体实施方式
下面将结合附图和实例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：下面以支撑金属绞合丝为不锈钢、功能金属绞合丝数量为7束，来进一步说明本发明提供的一种无人机用防雷线，具体步骤如下：
步骤一，在编织机上，将7根0.15mm的不锈钢丝编织为一个丝束；
步骤二，重复步骤一得到7个丝束；
步骤三，在编织机上，将步骤二所得到的7个丝束编织成一根支撑绞合丝；
步骤四，选择0.15mm的镀锡铜丝，在编织机上，将7根0.15mm的镀锡铜丝编织为一个导电丝束；
步骤五，重复步骤四得到7个导电丝束
步骤六，在编织机上，将步骤五所得到的7个导电丝束编织成一根功能绞合丝；
步骤七，重复步骤四至步骤六，得到7个功能绞合丝；
步骤八，以支撑绞合丝为轴，在编织机上将7个功能绞合丝紧密编织在一起；
步骤九，在线缆两端安装金属搭接片；
步骤十，将线缆放入模具，加热至150℃；
步骤十一，向模具中注入纳米改性苯基硅橡胶；
步骤十二，保温20min，除去模具，得到旋翼系统雷电防护线缆。
上述步骤得到的防雷线，最大可传导3次100kA雷电流。
实施例2：下面以支撑金属绞合丝为不锈钢、功能金属绞合丝数量为12束，来进一步说明本发明提供的一种无人机用防雷线，具体步骤如下：
步骤一，在编织机上，将7根0.15mm的不锈钢丝编织为一个丝束；
步骤二，重复步骤一得到7个丝束；
步骤三，在编织机上，将步骤二所得到的7个丝束编织成一根支撑绞合丝；
步骤四，选择0.15mm的镀锡铜丝，在编织机上，将7根0.15mm的镀锡铜丝编织为一个导电丝束；
步骤五，重复步骤四得到7个导电丝束
步骤六，在编织机上，将步骤五所得到的7个导电丝束编织成一根功能绞合丝；
步骤七，重复步骤四至步骤六得到12个功能绞合丝；
步骤八，以支撑绞合丝为轴，在编织机上将12个功能绞合丝紧密编织在一起；
步骤九，在线缆两端安装金属搭接片；
步骤十，将线缆放入模具，加热至150℃；
步骤十一，向模具中注入纳米改性苯基硅橡胶；
步骤十二，保温20min，除去模具，得到旋翼系统雷电防护线缆。
上述步骤得到的防雷线，最大可传导3次150kA雷电流。
实施例3：下面以支撑金属绞合丝为不锈钢、功能金属绞合丝数量为15束，来进一步说明本发明提供的一种无人机用防雷线，具体步骤如下：
步骤一，在编织机上，将7根0.15mm的不锈钢丝编织为一个丝束；
步骤二，重复步骤（1）得到7个丝束；
步骤三，在编织机上，将步骤（2）所得到的7个丝束编织成一根支撑绞合丝；
步骤四，选择0.15mm的镀锡铜丝，在编织机上，将7根0.15mm的镀锡铜丝编织为一个导电丝束；
步骤五，重复步骤（4）得到7个导电丝束
步骤六，在编织机上，将步骤（5）所得到的7个导电丝束编织成一根功能绞合丝；
步骤七，重复步骤（4）~（6）得到15个功能绞合丝；
步骤八，以支撑绞合丝为轴，在编织机上将15个功能绞合丝紧密编织在一起；
步骤九，在线缆两端安装金属搭接片；
步骤十，将线缆放入模具，加热至150℃；
步骤十一，向模具中注入纳米改性苯基硅橡胶；
步骤十二，保温20min，除去模具，得到旋翼系统雷电防护线缆。
上述步骤得到的防雷线，最大可传导3次200kA雷电流。
Claims (5)
1.一种无人机用防雷线，其特征在于：包括支撑金属绞合丝，在支撑金属绞合丝表面设置若干功能金属绞合丝将其紧密包围，功能金属绞合丝外侧设置弹性体护套；
所述支撑金属绞合丝由7根丝束紧密缠绕而成，所述丝束由7根0.15mm的细丝缠绕而成，支撑金属绞合丝为不锈钢或钛合金丝。
2.根据权利要求1所述的一种无人机用防雷线，其特征在于：功能金属绞合丝材料为镀锡铜丝，所述支撑金属绞合丝由7根丝束紧密缠绕而成，所述丝束由7根0.15mm的细丝缠绕而成。
3.根据权利要求1所述的一种无人机用防雷线，其特征在于：功能金属绞合丝在支撑金属绞合丝表面设置7~15组。
4.根据权利要求1所述的一种无人机用防雷线，其特征在于：弹性体护套材料为纳米改性苯基硅橡胶。
5.根据权利要求1所述的一种无人机用防雷线，其特征在于：在防雷线两端设置导电金属搭接片将功能金属绞合丝与支撑金属绞合丝夹持成一体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200324 |