DE3642190A1

DE3642190A1 - Blitzschutzbefestigungselement

Info

Publication number: DE3642190A1
Application number: DE19863642190
Authority: DE
Inventors: James Hunt
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1985-12-16
Filing date: 1986-12-10
Publication date: 1987-06-19
Also published as: DE3686140T2; EP0226229A3; EP0226229A2; US4630168A; DE3686140D1; JPS62143800A; EP0226229B1

Description

Die Erfindung betrifft Blitzschutzsysteme bzw. -anordnungen bzw. -einrichtungen für Flugzeuge, und zwar insbesondere ein metallisches Befestigungselement, das eine dielektrische Kap pe hat, welche genügend Elastizität besitzt und so dimensio niert ist, daß sie einen Spalt zwischen dem Befestigungsele mentkopf und einer Versenkung, in welcher das Befestigungs element installiert ist, füllt, so daß eine kontinuierliche glatte bzw. bündige Oberfläche zur Aufnahme eines riß- bzw. sprungfreien Belags eines Anstrichs erhalten wird.

Nach dem Stande der Technik werden bei der Herstellung von Flugzeugstrukturen zunehmend Verbundmaterialien, wie bei spielsweise graphitfaserverstärkte Epoxyharze anstelle von Metallen, wie beispielsweise Aluminium, verwendet. Einer der Hauptvorteile der Verwendung der Verbundmaterialien besteht darin, daß sie es möglich machen, das Gewicht der Flugzeug struktur wesentlich zu vermindern und daher zu einem hin sichtlich des Kraftstoffs leistungsfähigerem Flugzeug führen. Die potentielle Zunahme der Kraftstoffökonomie macht es wün schenswert, die Verwendung von Verbundmaterialien bei der Herstellung von kommerziellen Flugzeugen zu maximieren. Eine Strukturart, die wenigstens teilweise aus Verbundmaterialien hergestellt werden kann, ist eine Flügelkasten- bzw. -zellen struktur, die eine außenseitige Haut hat, welche einen Teil der Tragflächenhaut und innere Teile, die einen Tragflächen kraftstofftank begrenzen, bildet. Der Flügel- bzw. Tragflä chenkasten wird normalerweise mittels Befestigungselementen an dem Rest der Tragflächenstruktur angebracht, wobei diese Befestigungselemente von der Art sind, daß sie einen Schaft haben und einen Kopf, welcher in der äußeren Oberfläche der Struktur versenkt ist. Solche Befestigungselemente werden generell aus Metall hergestellt, um einen genügenden Betrag an struktureller Festigkeit zu erzielen.

Die Verwendung von metallischen Befestigungselementen zum Befestigen von Verbundmaterialstrukturen wie Flügelkästen bzw. -zellen beinhaltet ein ernsthaftes Problem insofern, als der Unterschied der elektrischen Leitfähigkeit zwischen dem Verbundmaterial und dem Befestigungselement bewirkt, daß das Befestigungselement den Blitz anzieht. Wenn ein Blitz schlag den Befestigungselementkopf trifft, kann das Befesti gungselement Strom in das Innere des Flügelkastens leiten und eine interne Bogenbildung oder Funken innerhalb des Trag flächenkraftstofftanks verursachen. Das Vorhandensein von Kraftstoffdämpfen in dem Tank macht eine solche Bogenbildung und Funkenbildung in hohem Maße gefährlich. Daher ist es notwendig, gewisse Mittel vorzusehen, mit denen die Möglich keit eines Auftreffens bzw. Anziehens eines Blitzschlags auf das Befestigungselement verhindert oder minimalisiert wird.

Ein weiteres Problem, das mit der Verwendung von versenkten Befestigungselementen (dieser Ausdruck soll auch den Begriff "Senkbefestigungselemente" mit umfassen) verbunden ist, be steht darin, daß eine normale versenkte Befestigungselement installation zu einem leichten Spalt zwischen dem Befesti gungselementkopf und dem Teil der Flugzeugstruktur führt, welcher die inneren Wände der Senkbohrung bildet. Dieser Spalt wird durch Herstellungstoleranzen verursacht. Der Spalt ist eine weitere Ursache für das Anziehen bzw. Auf treffen von Blitzschlägen auf ein metallisches Befestigungs element, mit dem Verbundmaterialstrukturen befestigt sind, und kann auch das Anziehen bzw. Auftreffen eines Blitz schlags auf ein metallisches Befestigungselement selbst dann verursachen, wenn die befestigte Struktur Aluminium ist. In jedem Falle wird das Anziehen bzw. Auftreffen durch eine Differenz in elektrischen Eigenschaften zwischen dem Bereich des äußeren Rands des Befestigungselementkopfes und dem Rest der Struktur verursacht.

Nachdem die Struktur mittels einer geeigneten Anzahl von Befesti gungselementen befestigt worden ist, wird normalerweise ein Überzug aus einem Anstrich über die äußeren Oberflächen der Befestigungselementköpfe und der umgebenden Struktur aufge bracht. Der Spalt zwischen einem Befestigungselementkopf und dessen Senkbohrung bewirkt, daß der Anstrich um den äußeren Rand des Befestigungselementkopfes verdünnt wird oder eine Riß- bzw. Sprungbildung erfährt. Dieses Verdünnen oder die se Riß- bzw. Sprungbildung des Anstrichs bewirkt ihrerseits einen Unterschied in der elektrischen Leitfähigkeit, welche die Ursache dafür ist, daß sich unbestimmte elektrische Strahlungen um die Ränder der Befestigungselementköpfe bil den. Diese unbestimmten Strahlungen erzeugen ein elektri sches Feld und erhöhen die Möglichkeit, daß ein Blitzschlag einen Befestigungselementkopf trifft.

Es sind eine Anzahl von Vorschlägen gemacht worden, einen Schutz dagegen zu erzielen, daß Blitzschläge auf metallische Befestigungselemente in einer Verbundmaterialflugzeugstruk tur angezogen werden bzw. auftreffen. Eine Art eines sol chen Vorschlags ist die Verwendung von Kunststoffbefesti gungselementen. Diese Art und Weise kann zwar in den be schränkten Situationen, in denen Kunststoffbefestigungsele mente eine genügende Festigkeit haben, wirksam sein, jedoch machen es die strukturellen Erfordernisse des Flugzeugs in den meisten Situationen notwendig, Befestigungselemente zu verwenden, die wenigstens teilweise metallisch sind. Andere Lösungen, die vorgeschlagen worden sind, beinhalten die Ver wendung von dielektrischem Band oder Tankabdichtungsmittel zum Abdecken der Befestigungselementköpfe. Diese Art des Versuchs des Schutzes hat sich als nicht geeignet für die Erzeugung eines zuverlässigen Schutzes gegen Blitzschläge erwiesen, und es hat sich gezeigt, daß sie ziemlich kosten aufwendig ist.

Die Patentliteratur umfaßt eine Anzahl von Beispielen von Systemen bzw. Anordnungen, die zum Schutz einer Verbundma terialflugzeugstruktur gegen Blitz vorgeschlagen worden sind. Das Amason et al. am 16. September 1975 erteilte US-Patent 39 06 308 beschreibt ein System bzw. eine Anordnung, worin ein dielektrischer Überzug über kritischen Komponenten der Struktur aufgebracht wird, und bei Komponenten großer Spann weite werden im Abstand voneinander befindliche metallische Streifen an der dielektrischen äußeren Oberfläche befestigt, um Verweilstellen für den Blitzstromkanal vorzusehen. Das Amason et al. am 2. November 1976 erteilte US-Patent 39 89 984 beschreibt eine andere grundierte perforierte Me tallschicht auf der Flugzeugstruktur mit einer gebundenen dielektrischen Schicht unterhalb der Metallschicht. An Ver bindungsstellen der Haut der Struktur liegen die äußeren Oberflächen von metallischen Befestigungselementen frei, und die Leitfähigkeit der Befestigungselemente wird dadurch er höht, daß man die Befestigungselemente mit geeigneten Über zügen versieht. Das Hofmeister et al. am 3. Mai 1983 erteil te US-Patent 43 82 049 beschreibt eine dielektrische "Bar riere" um den Hutteil eines Hutmutterbefestigungselements, der von der außenseitigen Haut einer Flugzeugstruktur vor steht. Die Barriere wird ausgebildet, nachdem das Befesti gungselement an Ort und Stelle ist, und zwar durch Formen einer Schicht aus dielektrischem Material um den Befesti gungselementhut. Das Formungsverfahren umfaßt die Verwendung einer Kappe, die einen Hohlraum um den Befestigungselement hut bildet, so daß dadurch die Dicke der dielektrischen Bar riere kontrolliert bzw. gesteuert wird.

Das Mackiewicz et al. am 13. Juli 1971 erteilte US-Patent 35 92 100 beschreibt eine Schraube, die für die Verwendung bei gruppierten elektrischen Schaltern ausgebildet ist, um eine Bogenbildung zwischen benachbarten Schraubenköpfen zu verhindern. Die Schraube hat einen freiliegenden Metall schaft und Gewindeteil und einen isolierten Kopf mit einem Schlitz durch denselben, der das Grundmetall freilegt.

Die Patentliteratur umfaßt außerdem eine Anzahl von Beispie len von Kunststoffkappen oder anderen korrosionsbeständigen Kappen für Befestigungselemente. Das J.P. Villo am 4. Fe bruar 1969 erteilte US-Patent 34 25 313 beschreibt eine sol che Kappe Versenksockelkopfschrauben. Die Kappe weist einen ringförmigen Randteil und eine kreisförmige Oberseite auf und wird in der vorgesehenen Position über dem Schraubenkopf angeordnet, nachdem der Schraubenkopf in einer Versenkung positioniert worden ist. Die Kappe wird in die vorgesehene Posi tion gedrückt, beispielsweise mittels eines Hammerschlags. Die Kappe ist mit einer gewissen Elastizität versehen, so daß sie ein Lockern der Schraube durch Vibrationen verhin dert und die Versenkung gegen Wasser und andere Verunreini gungsmittel abdichtet. Die Oberseite der Kappe ist, wenn die Kappe installiert ist, mit der umgebenden Oberfläche bündig. Der Sockel in dem Kopf der Schraube bleibt ungefüllt, aber er wird durch einen Teil der Oberseite der Kappe abgedeckt, der weggebrochen werden kann, um einen Schlüssel einzufüh ren und die Schraube zu entfernen.

Das W.H. Kleinhenn am 10. Februar 1970 erteilte US-Patent 34 94 243 beschreibt eine selbstabdichtende Schraube mit ei nem Belag aus einem Material, wie beispielsweise Teflon (Wa renzeichen) auf der Unterseite des Kopfes und manchmal auch auf dem Schaft und den Gewindegängen. Das King, Jr., et al. am 16. November 1971 erteilte US-Patent 36 20 119 beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung zum Herstellen eines Be festigungselements mit einem antikorrosiven Material auf der Unterseite des Kopfes und auf dem nicht mit Gewinde verse henen Schaftteil und, offensichtlich, manchmal auf der Ober seite des Kopfes.

Korrosionsbeständige Kappen für Befestigungselemente eines Typs, der einen vorstehenden Kopf hat, sind in den folgenden US-Patenten beschrieben: in dem W.L. Mackie am 7. Oktober 1969 erteilten US-Patent 34 70 787; in dem H.C. Weidner, Jr. am 26. Januar 1971 erteilten US-Patent 35 57 654; in dem W. Kay et al. am 9. November 1971 erteilten US-Patent 36 18 444; in dem D.P. Wagner am 26. September 1972 erteil ten US-Patent 36 93 495; in dem C.E. Gutshall am 27. Mai 1975 erteilten US-Patent 38 85 492; in dem D.A. Black am 5. August 1975 erteilten US-Patent 38 97 712; in dem R.R. Melone am 15. Mai 1979 erteilten US-Patent 41 54 138; in dem R.L. Voller am 23. Februar 1982 erteilten US-Patent 43 16 690; und in dem J.E. Bettini et al. am 15. Februar 1983 erteilten US-Patent 43 73 842. Weiterhin beschreibt W.H. Burleson in dem am 19. August 1941 erteilten US-Patent 22 53 264 einen rohrförmigen stabartigen elektrischen Isola tor, der mit einer dielektrischen Flüssigkeit gefüllt ist und Enden hat, die mit Metall und einem Dielektrikum kappen artig bedeckt sind.

Die oben erörterten bekannten Vorschläge und Patente sowie der Stand der Technik, wie er in den genannten Patenten er örtert und/oder zitiert ist, sollten zu dem Zweck studiert werden, die vorliegende Erfindung in eine angemessene Per spektive relativ zum Stand der Technik zu bringen bzw. in einer solchen angemessenen Perspektive zu sehen.

Kurz zusammengefaßt beinhaltet die Erfindung folgendes:

Ein Gegenstand der Erfindung ist in einem Flugzeug die Kom bination einer ersten Struktur (der Begriff Struktur, der hier in der Beschreibung und in den Patentansprüchen verwen det wird, soll insbesondere folgende Begriffe mit umfassen "Struktur, Gefüge, Aufbau, Konstruktion, Gebilde o.dgl.") mit einer externen Haut, die aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, sowie einer zweiten Struktur, und wenig stens eines Befestigungselements zum Befestigen der ersten Struktur an der zweiten Struktur. Das Befestigungselement umfaßt einen Schaft und einen Kopf, von denen jeder aus ei nem Metall hergestellt ist, das elektrisch leitfähiger als das Kunststoffmaterial ist und das genügend Festigkeit hat, um Belastungen einer vorbestimmten Größe aufzunehmen. Das Befestigungselement weist außerdem eine Kappe aus dielektri schem Material auf, die an einem oberen Teil des Kopfes be festigt ist und diesen bedeckt, um das Anziehen bzw. Auf treffen von Blitzschlägen auf das Befestigungselement zu verhindern. In der externen bzw. äußeren Haut der ersten Struktur befindet sich ein Senkloch zur Aufnahme des Kopfes und der Kappe des Befestigungselements. Die Kappe ist so ge formt und dimensioniert und weist genügend Elastizität auf, daß sie Spalte zwischen dem oberen Teil des Kopfes und den Innenseitenwandteilen des Senklochs im wesentlichen füllt und daß sie zusammen mit der äußeren Oberfläche der externen bzw. äußeren Haut eine aerodynamische Oberfläche bildet, die genügend kontinuierlich ist, um eine riß- bzw. sprungfreie Schicht eines Anstrichs aufzunehmen und aufrechtzuerhalten bzw. zu halten, die eine gleichförmige Dicke hat.

Die Kombination der Merkmale der Einrichtung nach der Erfin dung löst die Probleme, die oben in bezug auf die Verwendung von Kunststoffmaterialien, wie beispielsweise graphitfaser verstärkte Epoxyharzverbundmaterialien, in strukturellen Flugzeugkomponenten, welche durch metallische Befestigungs elemente befestigt werden müssen, um die strukturellen Fe stigkeitserfordernisse des Flugzeugs zu erfüllen, erörtert worden sind. Das Vorsehen einer dielektrischen Kappe zum Abdecken des oberen Teils des Kopfes eines solchen Befesti gungselements und das Vorsehen einer solchen Kappe mit Charakte ristika bzw. Merkmalen, die bewirken, daß sie Spalte zwi schen dem oberen Teil des Befestigungselementkopfs und den Innenseitenwandteilen des Senklochs, in dem der Kopf und die Kappe aufgenommen werden, ausfüllt, bewirken einen wirksamen Schutz der Struktur und der umgebenden Strukturen vor inter ner Bogenbildung und Funkenbildung, die durch Blitzschläge verursacht wird, welche auf das Befestigungselement auftref fen bzw. auftreffen könnten. Die Formung und Dimensionierung der Kappe so, daß eine aerodynamische Oberfläche mit der äußeren Oberfläche der Struktur gebildet wird, ergibt den zusätzlichen Vorteil, daß der aerodynamische Wirkungsgrad der Struktur verbessert wird. Das Ausfüllen der Spalte zwi schen dem Befestigungselementkopf und den Seitenwänden des Senklochs in Kombination mit der Ausbildung einer aerodyna mischen Oberfläche, die genügend kontinuierlich ist, um eine riß- bzw. sprungsfreie Schicht aus einem Anstrich, der eine gleichförmige Dicke hat, aufzunehmen und aufrechtzuerhalten, schaltet die Probleme solcher Spalte oder das Verdünnen oder die Riß- bzw. Sprungbildung des Anstrichs, welche Unterschie de in den elektrischen Eigenschaften verursachen, die Blitz schläge an das Befestigungselement anziehen, aus. Die Gesamt kombination der Einrichtung nach der Erfindung erbringt ei nen zuverlässigen Schutz gegen Blitzschläge, der relativ ko stengünstig und leicht zu installieren sowie aufrechtzuer halten ist, und macht es infolgedessen möglich, die Kraft stoffökonomie durch maximalisierte Verwendung von leichtge wichtigen Verbundmaterialien zu maximalisieren.

Ein bevorzugtes Merkmal der Erfindung ist eine Kappe, die einen oberen Teil hat, der den Oberteil des Kopfes des Be festigungselements so abdeckt, daß er einen Teil der aero dynamischen Oberfläche bildet, und die einen ringförmigen Seitenteil hat, der die Seitenteile des Kopfes bedeckt und sich von dem oberen Teil der Kappe nach einwärts in das Senkloch erstreckt. Diese Anordnung stellt sicher, daß jeder Teil des Befestigungselements, der nach der außenseitigen Umgebung zu freiliegen würde, durch ein dielektrisches Ma terial geschützt ist, und daß die oberen Teile der Spalte wirksam ausgefüllt werden, so daß die unerwünschten elektri schen Eigenschaften der Spalte ausgeschaltet werden. Die An ordnung ermöglicht es, daß sich die Kappe nur teilwegs bzw. teilweise an den seitlichen Oberflächen des Kopfes nach ab wärts erstreckt und daß sie sich nur teilweise in das Senk loch erstreckt. Das trägt wiederum dazu bei, die Kosten des Befestigungselements zu vermindern und eine leichte Instal lation des Befestigungselements sicherzustellen.

In der Kombination der Erfindung kann das Befestigungsele ment entweder eine axiale Werkzeugaufnahmeausnehmung in dem Ende seines Schafts haben, der sich entgegengesetzt zum Kopf befindet, oder es kann eine Werkzeugaufnahmeausnehmung in der oberen Oberfläche seines Kopfes aufweisen. Im ersteren Fall ist die obere Oberfläche des Kopfes vorzugsweise im we sentlichen der aerodynamischen Oberfläche angepaßt, und die Kappe weist vorzugsweise eine kontinuierliche integrale, insbesondere einstückige, Schicht aus dielektrischem Materi al auf, welche die obere Oberfläche des Kopfes bedeckt und eine im wesentlichen gleichförmige Dicke hat, so daß sie einen Teil der aerodynamischen Oberfläche bildet. Diese An ordnung trägt dazu bei, die Herstellungskosten der Befesti gungselemente zu minimalisieren und die Glattheit der aero dynamischen Oberfläche sowie die Anpassung an die aerodyna mische Oberfläche zu maximalisieren sowie sicherzustellen, daß in dem oberen Teil der Kappe keine Lücken oder Löcher vorhanden sind, welche deren elektrische Eigenschaften be einträchtigen könnten. In dem letzteren Falle weist die Kap pe vorzugsweise eine Schicht aus dielektrischem Material von im wesentlichen gleichförmiger Dicke auf, die die obere Oberfläche des Kopfes bedeckt und die Ausnehmung in dieser oberen Oberfläche umgibt, und einen Körper aus dielektri schem Material, der so geformt ist, daß er die Ausnehmung ausfüllt und zusammen mit der Schicht einen Teil der aero dynamischen Oberfläche bildet. Dieser Körper aus dielektri schem Material wird in der Ausnehmung positioniert, nachdem das Befestigungselement zum Befestigen der Strukturen posi tioniert worden ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sie einen wirksamen Schutz gegen das Anziehen bzw. Auftref fen von Blitzschlägen in Situationen ergibt, in denen es un praktisch oder unmöglich ist, ein Befestigungselement zu verwenden, das für einen internen bzw. von innen zu betäti genden Schlüssel gestaltet ist, d.h. ein Befestigungselement, das eine Werkzeugaufnahmeausnehmung in dem Ende seines Schafts hat. Das Vorsehen des Körpers aus dielektrischem Ma terial stellt sicher, daß ein Blitzschutz über den gesamten oberen Teil des Befestigungselements vorhanden ist und ver bessert außerdem den aerodynamischen Wirkungsgrad der Struk tur. Das Positionieren eines solchen Körpers, nachdem die Strukturen befestigt sind, ermöglicht eine leichte Installa tion des Befestigungselements. Das dielektrische Material, das die Ausnehmung ausfüllt, ist relativ dick, da es sich über den ganzen Weg in die Ausnehmung erstreckt, und der Kör per aus dielektrischem Material braucht keine Grenzfläche bzw. keinen Zwischenraum zwischen dem Befestigungselement und der Struktur zu überbrücken. Infolgedessen bildet der Körper aus dielektrischem Material zusammen mit der Schicht aus dielektrischem Material eine kontinuierliche schützende Kappe über dem Befestigungselement, die keiner Riß- oder Sprungbildung unterworfen ist.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Befestigen einer Flugzeugstruktur mit einer äußeren Haut aus einem Kunststoffmaterial an einer anderen Flugzeugstruktur und zum Verhindern, daß Blitzschläge eine interne Funken- oder Bogenbildung in den Strukturen bewirken. Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfaßt das Verfahren folgendes: Vorsehen eines Befestigungselements, das einen Schaft und einen Kopf hat, wobei sowohl der Schaft als auch der Kopf aus einem Me tall hergestellt ist, das elektrisch leitfähiger als das Kunststoffmaterial ist und das genügende Festigkeit hat, um Belastungen einer vorbestimmten Größe aufzunehmen, und eine elastische Kappe aus dielektrischem Material, die an einem oberen Teil des Kopfes befestigt ist und diesen bedeckt, so daß verhindert wird, daß Blitzschläge auf das Befestigungselement angezogen oder bevorzugt auftreffen. Das Verfahren umfaßt außerdem das Ausbilden eines Senklochs in der äußeren Haut und das Positionieren des Befestigungselements zum Befesti gen der Strukturen aneinander. Das Positionieren des Befe stigungselements umfaßt das Positionieren des Kopfes und der Kappe in dem Senkloch. Während das Befestigungselement posi tioniert wird, kann die Kappe Spalte zwischen dem oberen Teil des Kopfes und Innenseitenwandteilen des Senklochs im wesentlichen ausfüllen. Von der Kappe und den äußeren Ober flächenteilen der äußeren Haut, welche das Loch umgeben, wird eine aerodynamische Oberfläche gebildet. Die aerodyna mische Oberfläche ist genügend kontinuierlich, um einen riß bzw. sprungfreien Überzug aus einem Anstrich, der eine gleichförmige Dicke hat, aufzunehmen und aufrechtzuerhalten bzw. weiterbestehen zu lassen. Das Verfahren hat die oben in Verbindung mit der Einrichtung nach der Erfindung erörterten Vorteile.

Die vorstehenden sowie andere Vorteile und Merkmale seien nachstehend anhand einer in nähere Einzelheiten gehenden Beschreibung von besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, insbesondere der besten Arten und Weisen der Aus führung der Erfindung, unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert, in denen in den verschiedenen Figuren gleichartige Teile mit den gleichen Bezugszeichen und Ele mentbezeichnungen versehen sind; es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines von innen her verdrehba ren Befestigungselements in einer Installation nach dem Stande der Technik;

Fig. 2 eine Schnittansicht der gleichen Art von Befesti gungselementen in einer anderen Installation nach dem Stand der Technik;

Fig. 3 eine Schnittansicht einer ersten bevorzugten Aus führungsform der Einrichtung nach der Erfindung;

Fig. 4 eine Aufrißansicht des in Fig. 3 gezeigten Befe stigungselements;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung, in der man auf die äußeren Oberflächen einer ersten Struktur und einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines Be festigungselements nach der Erfindung blickt;

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 in Fig. 5;

Fig. 7 eine Aufrißansicht des Kopfes und eines Teils des Schaft des in den Fig. 3 und 4 gezeigten Befe stigungselements, wobei die Kappe im Schnitt darge stellt ist; und

Fig. 8 bis 11 ähnliche Darstellungen wie Fig. 7, jedoch mit der Abänderung, daß sie alternative Konfigura tionen der Kappe des Befestigungselements zeigen.

Es seien nun die besten Arten und Weisen des Ausführens der Erfindung beschrieben:

Die Zeichnungen zeigen Einrichtungen, die gemäß der Erfin dung aufgebaut und ausgeführt sind und die außerdem die be sten Arten und Weisen bilden, in denen die Erfindung nach dem derzeitigen Wissen der Anmelderin ausführbar ist. Die Zeichnungen veranschaulichen weiterhin die nach dem derzeiti gen Wissen der Anmelderin besten Arten und Weisen des Ausfüh rens des Verfahrens nach der Erfindung.

Jede der Fig. 1 bis 3, 5 und 6 veranschaulicht einen aus Kunststoffmaterial hergestellten äußeren Hautteil 2 einer ersten Flugzeugstruktur, der bzw. die mittels eines Befesti gungselements an einer zweiten Flugzeugstruktur 4 befestigt ist. Das Kunststoffmaterial der äußeren Haut 2 ist am ge bräuchlichsten bzw. vorzugsweise ein graphitfaserverstärktes Epoxyharzverbundmaterial oder ein ähnliches Verbundmaterial. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Bezeichnung "Kunst stoffmaterial", wie sie hier verwendet wird, auch andere Kunststoffmaterialien umfaßt, welche die Festigkeits- und Gewichtscharakteristika haben, die für die Verwendung in ei nem Flugzeug geeignet sind, wie auch solche Verbundmateria lien. Die zweite Struktur 4 kann ein Flansch einer inneren Halte- bzw. Trägerstruktur oder irgendein anderer Typ einer Struktur sein, was von den Erfordernissen der speziellen In stallation abhängt, und sie kann aus Metall hergestellt sein, wie in den Zeichnungen dargestellt, oder aus irgendeinem an deren geeigneten Material.

Die Fig. 1 zeigt zum Zwecke des Vergleichs ein von innen her verdrehbares Senkbefestigungselement 10, das zum Befesti gen einer äußeren Haut 2 aus Verbundmaterial an einer Metall struktur 4 verwendet wird. Das Befestigungselement 10 ist von einer bekannten Art und weist einen Kopf 12 und einen Schaft 14 auf. Der Kopf 12 ist in einem Senkloch 6 in der Haut 2 aufgenommen. Eine Schicht aus einem Anstrich 8 ist auf die äußeren Oberflächen der Haut 2 und des Kopfes 12 auf gebracht worden. Wegen der Herstellungstoleranzen ist ein Spalt 16 zwischen dem Befestigungselementkopf 12 und den In nenseitenwänden des Senklochs 6 vorhanden. Mit dem Bezugs zeichen 18 ist ein elektrisches Feld angedeutet, das durch blitzinduzierte unbestimmte elektrische Strahlungen erzeugt wird. Wie oben erörtert, ist die Ausbildung der unbestimmten elektrischen Strahlungen und des elektrischen Feldes ein Er gebnis der Unterschiede in den elektrischen Eigenschaften in der Nähe des Spalts 16, die durch den Spalt 16 selbst und durch Riß- bzw. Sprungbildung 20 sowie Verdünnung 22 der Schicht aus dem Anstrich 8 in dem Bereich des Spalts 16 ver ursacht werden. Die Situation in Fig. 1 wäre natürlich in einem kommerziellen Flugzeug in Bereichen, in denen inner halb der Strukturen 2, 4 Kraftstoffdämpfe u.dgl. wahrschein lich vorhanden sind, unannehmbar.

Die Fig. 2 veranschaulicht eine Abwandlung der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung, welche vorher vorgeschlagene Mittel zum Erzielen eines Schutzes gegen ein Anziehen bzw. bevorzugtes Auftreffen von Blitzschlag auf das Befestigungselement 10 umfaßt. Das Senkloch 6′ in Fig. 2 ist dahingehend modifi ziert worden, daß es einen dünnen ringförmigen Teil 26 über dem kegelstumpfförmigen Teil, der den Befestigungselement kopf 12 aufnimmt, aufweist. Nachdem die Strukturen 2, 4 mit tels des Befestigungselements 10 aneinander befestigt worden sind, wird der ringförmige Teil 26 mit einem Tankabdichtungs mittel 28 gefüllt. Das Abdichtungsmittel 28 erstreckt sich über die Oberseite des Befestigungselements 10 und radial auswärts hiervon. Die Schicht aus Abdichtungsmittel 28 ist relativ dünn und muß den Spalt 16 zwischen dem Befestigungs elementkopf 12 und den Seitenwänden des Lochs 6′ überbrücken. Diese Charakteristika setzen die Schicht des Abdichtungsmit tels 28 einer Riß- und Sprungbildung aus, die durch das Be zugszeichen 30 angedeutet ist, und auf diese Weise machen sie den Schutz, der durch das Abdichtungsmittel 28 vorgese hen werden soll, unwirksam und unzuverlässig.

In der Einrichtung gemäß der Kombination nach der vorlie genden Erfindung umfaßt das Befestigungselement einen Schaft und einen Kopf gleichartig bzw. ähnlich wie es der Schaft 14 und der Kopf 12 der bekannten Befestigungselemente sind, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt sind, und außerdem umfaßt die erfindungsgemäße Einrichtung eine Kappe aus dielektrischem Material. Der Schaft und der Kopf sind aus einem Metall her gestellt, das genügende Festigkeit hat, um Belastungen einer vor bestimmten Größe aufzunehmen bzw. auszuhalten, wobei diese Größe auf der Basis der strukturellen Erfordernissen der speziellen Installation bestimmt worden ist. Das Metall ist elektrisch leitfähiger als der Kunststoff oder das Verbund material, der bzw. das die äußere Haut 2 der ersten Struktur bildet, welche mittels des Befestigungselements befestigt wird. Die Kappe wird an einem oberen Teil des Befestigungs elementkopfs befestigt und bedeckt denselben, um zu verhin dern, daß Blitzschläge auf das Befestigungselement angezogen werden bzw. bevorzugt auftreffen. In der äußeren Haut 2 ist ein Senkloch 6 zur Aufnahme des Kopfes und der Kappe des Be festigungselements vorgesehen. Die Kappe ist so geformt und dimensioniert und hat genügend Elastizität, daß sie den Spalt 16 zwischen dem oberen Teil des Kopfes und der inneren Sei tenwand des Senklochs 6 im wesentlichen füllt bzw. ausfüllt. Die Formung und Dimensionierung und die Elastizität des Kap pe ermöglichen es dieser außerdem, zusammen mit der äußeren Oberfläche der Haut 2 eine aerodynamische Oberfläche zu bil den, die im wesentlichen kontinuierlich ist, so daß sie eine riß- bzw. sprungfreie Schicht aus einem Anstrich, die eine gleichförmige Dicke hat, aufnehmen und aufrechterhalten bzw. behalten kann.

Die Fig. 3, 4 und 7 veranschaulichen eine erste bevorzug te Ausführungsform des Befestigungselements nach der Erfin dung. Das Befestigungselement 36 ist vom Innenverdrehtyp und weist einen Metallkopf 44 und einen Metallschaft 38 auf. Das äußere Ende des Schafts 38, das dem Kopf 44 entgegengesetzt ist, hat Gewindegänge oder Sperriegelnuten 40 auf seiner Um fangsoberfläche und einen Werkzeugaufnahmesockel oder eine Werkzeugaufnahmeausnehmung 42, der bzw. die sich von der ra dialen Endoberfläche dieses äußeren Endes des Schafts 38 axial nach einwärts erstreckt. Siehe Fig. 4. Der Kopf 44 ist in seiner Gestalt generell kegelstumpfförmig, wobei sich ein zylindrischer Teil 46 an dessen oberem Ende befindet, der eine relativ kleine axiale Abmessung hat. Dieser zylin drische Teil 46 ist am deutlichsten in Fig. 7 dargestellt.

Die dielektrische Kappe 50 des Befestigungselements 36, das in den Fig. 3, 4 und 7 gezeigt, hat einen oberen Teil 52, der die Oberseite des Metallkopfs 44 bedeckt, und einen ringförmigen Seitenteil 54, der die Seitenteile des Kopfes 44 bedeckt. Vorzugsweise sind der obere Teil 52 und der Sei tenteil 54 integral, insbesondere einstückig, in einem ein zigen Formungsvorgang ausgebildet. Die kegelstumpfförmige Seitenoberfläche der Kappe 50 erstreckt sich von der oberen Oberfläche nach einwärts in das Senkloch 6, und zwar im we sentlichen parallel zu den Seitenwänden des Lochs 6. Die be deckten bzw. abgedeckten Seitenteile des Kopfes 44 umfassen die äußere Umfangsoberfläche des zylindrischen Teils 46 und einen Teil der kegelstumpfförmigen äußeren Oberfläche benach bart dem zylindrischen Teil 46. Die Kappe 50 erstreckt sich entlang der kegelstumpfförmigen Oberfläche des Kopfes 44 um einen Betrag nach abwärts, der ausreicht, eine sichere Befe stigung zwischen dem Metallkopf 44 und der Kappe 50 sicher zustellen, sowie außerdem sicherzustellen, daß der Oberteil des Spalts 16 vollständig ausgefüllt wird. Die innere radia le Oberfläche der Kappe 50 ist im wesentlichen parallel zu der äußeren oberen Oberfläche. Einige Vorteile der Konfigura tion der Kappe 50 bestehen darin, daß sie relativ einfach ist und daß sie sich zwangsweise auf dem Kopf 44 arretiert bzw. auf diesem Kopf einrastet.

Wie aus den Fig. 3, 4 und 7 ersichtlich ist, ist die obe re Oberfläche des Kopfes 44 im wesentlichen an die äußere Oberfläche der Haut 2 angepaßt. Der obere Teil 52 der Kappe 50 wird von einer kontinuierlichen integralen, insbesondere einstückigen, Schicht aus dielektrischem Material gebildet, die eine im wesentlichen gleichförmige Dicke hat. Die obere oder äußere Oberfläche des Kappenteils 52 ist generell so an die äußere Oberfläche der Haut 2 angepaßt, daß sie mit dieser eine aerodynamische Oberfläche bildet. Wie man aus Fig. 3 ersieht, füllt die Kappe 50 wirksam den oberen Teil des Spalts 16 aus, so daß die Schicht des Anstrichs 8, die über bzw. auf der Haut 2 und der Kappe 50 aufgebracht wird, im wesentlichen in gleichförmiger Dicke ausgebildet und riß bzw. sprungfrei aufrechterhalten werden kann.

Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Befestigungselements nach der Erfindung, die vom Außenverdrehtyp bwz. vom von außen her verdrehbaren Typ ist. Das Befestigungselement 58 hat einen Schaft 60 mit Gewindegängen (nicht gezeigt), die gleichartig bzw. ähnlich den Gewindegängen 40 des Befestigungselements 36 sind, und einen Kopf 62 mit einer Werkzeugaufnahmeausnehmung 66. Die in den Fig. 5 und 6 gezeigte Ausnehmung 66 ist so ausgebildet, daß sie einen Kreuzkopfschraubenzieher aufnehmen bzw. mit einem solchen Schraubenzieher in Eingriff gebracht werden kann, aber es ist natürlich klar, daß auch andere Arten von Ausnehmungen vorgesehen sein können, wie beispielsweise eine Ausnehmung zum Eingriff mit einem normalen Schraubenzieher, einem Steckschlüssel, zum Beispiel einem Vierkant- oder Sechs kantsteckschlüssel, etc. Die Kappe 70 des Befestigungsele ments 58 ist gleichartig bzw. ähnlich wie die Kappe 50 des Befestigungselements 36, jedoch mit Ausnahme der Tatsache, daß der obere Teil 72 der Kappe 70 zur Aufnahme der bzw. An passung an die Ausnehmung 66 in dem Kopf 62 unterschiedlich ausgebildet ist. Der obere Teil 72 umfaßt eine Schicht aus dielektrischem Material von im wesentlichen gleichförmiger Dicke, die die obere Oberfläche des Kopfes 62 bedeckt und die Ausnehmung 66 umgibt. Der obere Teil 72 umfaßt außerdem einen Körper aus dielektrischem Material 76, der so geformt ist, daß er die Ausnehmung 66 ausfüllt und zusammen mit der umgebenden Schicht aus dielektrischem Material einen Teil der aerodynamischen Oberfläche bildet. Dieser Körper 74 aus dielektrischem Material wird in der Ausnehmung 66 positio niert, nachdem das Befestigungselement 58 zum Befestigen der Strukturen 2, 4 positioniert worden ist. Der Körper 74 kann mittels eines vorgeformten Kunststoffeinsatzes ausgebildet sein, der so geformt und dimensioniert wird, daß er die Aus nehmung 66 ausfüllt und der mit einem geeigneten Dichtungs mittel an die Ausnehmung gebunden wird. Alternativ kann der Körper 74 auch dadurch ausgebildet sein, daß man die Ausneh mung 66 mit irgendeinem geeigneten flüssigen dielektrischen Füllmittel oder Dichtungsmittel füllt und die Ausnehmung 66 als eine Form für das Füll- oder Dichtungsmittel benutzt.

Jede der Fig. 8 bis 11 zeigt eine alternative Ausführungs form des Befestigungselements nach der Erfindung. Jedes die ser Befestigungselemente 76, 84, 95, 99 ist vom Innenverdreh typ bzw. vom von innen her verdrehbaren Typ und hat, wie das in den Fig. 3, 4 und 7 gezeigte Befestigungselement 36, einen Kopf 44, 86 mit einer oberen Oberfläche, die im wesentlichen der aerodynamischen Oberfläche angepaßt ist, und eine Kappe 78, 90, 96, 100 mit einem oberen Teil, der von einer konti nuierlichen, integralen, insbesondere einstückigen, Schicht aus dielektrischem Material von im wesentlichen gleichförmi ger Dicke ausgebildet ist. Die Seitenteile 80, 92, 98, 102 der Kappen 78, 90, 96, 100 haben jedoch alternative Konfi gurationen. Es ist natürlich klar, daß solche alternative Konfigurationen und andere alternative Konfigurationen auch in Verbindung mit einem Oberteil vorgesehen sein können, das in der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Weise zur Aufnahme einer Ausnehmung für den Eingriff mit einem externen Werk zeug abgewandelt ist.

Bei den Befestigungselementen 76, 95, 99, die in den Fig. 8, 10 und 11 gezeigt sind, sind der Kopf 44 und der Schaft 38 die gleichen wie der Kopf 44 und der Schaft 38 des in den Fig. 3, 4 und 7 gezeigten Befestigungselements 36, wobei der einzige Unterschied zwischen diesen Befestigungselemen ten 76, 95, 99 und dem Befestigungselement 36 die Konfigura tion des Seitenteils der dielektrischen Kappe ist. Bei der in Fig. 8 gezeigten Kappe 78 erstreckt sich die äußere Ober fläche des Seitenteils 80 zunächst parallel zur Achse des Befestigungselements 76, so daß sie einen zylindrischen Teil dieser Oberfläche bildet, und dann erstreckt sie sich gene rell parallel zu der kegelstumpfförmigen Seitenoberfläche des Kopfes 44, und danach erstreckt sie sich schließlich von dem kegelstumpfförmigen Teil des Kopfes 44 in einer Richtung, die generell senkrecht zu dem kegelstumpfförmigen Teil ist. Die Länge X des senkrechten Oberflächenteils ist so dimen sioniert, daß sichergestellt wird, daß der obere Teil des Spalts 16 durch die Kappe 78 vollständig ausgefüllt wird.

Der Seitenteil 98 der in Fig. 10 gezeigten Kappe 96 ist gleichartig bzw. ähnlich wie der Seitenteil 54 der in den Fig. 3, 4 und 7 gezeigten Kappe 50 ausgebildet, wobei der Hauptunterschied in der Konfiguration der äußeren Oberfläche des Seitenteils besteht. Diese äußere Oberfläche des Seiten teils 98 ist zunächst nach einwärts gekrümmt, dann nach aus wärts und dann nach einwärts, anstatt daß sie sich in einer geraden Linie von der äußeren oberen Oberfläche der Kappe aus erstreckt. Der Seitenteil 102 der in Fig. 11 gezeigten Kappe 100 unterscheidet sich von dem Seitenteil 54 darin, daß er sich nicht nach einwärts über den zylindrischen Teil 46 des Kopfes 44 hinaus erstreckt und daß er von einer ge zackten anstatt von einer geraden Linie bzw. Querschnitts linie gebildet bzw. begrenzt ist. Die äußere seitliche Ober fläche des Seitenteils 102 ist generell kegelstumpfförmig, wobei zwei ringförmige Vorsprünge von dreieckigem Querschnitt darauf vorgesehen sind.

Bei dem in Fig. 9 gezeigten Befestigungselement 84 ist so wohl der Kopf 86 als auch der Seitenteil 92 der Kappe 90 ab gewandelt. An der Oberseite des Kopfes 86 ist ein dünner zylindrischer Teil vorgesehen, dann ein abgeschrägter bzw. konischer Teil und dann eine ringförmige gekrümmte Nut 88, wobei diese Nut 88 in Fig. 9 konkav gekrümmt ist. Unterhalb der Nut 88 ist eine kegelstumpfförmige Oberfläche vorhanden, die sich bis zu dem Schaft 38 nach abwärts erstreckt. Die Kappe 90 hat wie die in Fig. 8 gezeigte Kappe 70 einen obe ren zylindrischen Teil, von dem sie sich parallel zu der ke gelstumpfförmigen Oberfläche des Kopfes 86 nach einwärts er streckt. Von dem inneren Ende ihrer kegelstumpfförmigen Ober fläche aus ist die Kappe 90 nach einwärts nach dem Befesti gungselement 84 hin gekrümmt, so daß sie einen gekrümmten Teil 94 bildet (dieser ist in Fig. 9 konvex gekrümmt), der der Nut 88 auf dem Befestigungselementkopf 86 entspricht und mit dieser in Eingriff steht. Nach der Krümmung erstreckt sich die Oberfläche der Kappe 90 parallel zu der kegelstumpf förmigen Oberfläche, und zwar so, daß sie dem abgeschrägten bzw. konischen Teil des Kopfes 86 entspricht und damit in Eingriff steht, und zwar erstreckt sie sich so bis zu dem oberen Teil 52 der Kappe 90. Die äußere kegelstumpfförmige Oberfläche der Kappe 90 befindet sich in einem Abstand Y von der kegelstumpfförmigen Oberfläche des Kopfes 86. Der Ab stand Y ist so bemessen, daß ein vollständiges Ausfüllen des oberen Teils des Spalts 16 sichergestellt ist. Ein Hauptvor teil der in Fig. 9 gezeigten Konfiguration besteht darin, daß sie eine zwangsweise Arretierung bzw. Einrastung der Kappe 90 auf dem Kopf 86 ergibt.

Die verschiedenen Konfigurationen des Befestigungselements, die in den Figuren der Zeichnung gezeigt sind, sowie andere Variationen desselben, die mit dem Gegenstand der Erfindung, wie er in den Patentansprüchen angegeben ist, in Einklang stehen, haben ihre eigenen Vorteile. Einige dieser Vorteile sind oben erörtert worden. Andere Vorteile werden offen sichtlich, wenn ein weiteres Testen des Befestigungselements nach der Erfindung ausgeführt wird. Die Wahl, welche Konfi guration in einer speziellen Situation verwendet werden soll, hängt von den speziellen Erfordernissen dieser Situation und dem speziellen Material ab, das zur Ausbildung der Kappe verwendet wird. Dieses Material kann aus einer Vielfalt von bekannten Materialarten ausgewählt sein, wie beispielsweise Epoxyharze, die geeignete dielektrische Charakteristika so wie geeignete Binde- und Formungscharakteristika haben.

Das Verfahren nach der Erfindung liefert ein Mittel zum Be festigen einer Flugzeugstruktur mit einer äußeren Haut 2 aus einem Kunststoffmaterial an einer anderen Flugzeugstruktur 4 und zum Verhindern, daß Blitzschläge interne Funken- oder Bogenbildung in den Strukturen 2, 4 bewirken. Das Ausführen des Verfahrens umfaßt das Vorsehen eines Befestigungsele ments der oben in Einzelheiten beschriebenen Art und das Ausbilden eines versenkten Lochs 6 in der äußeren Haut 2 zur Aufnahme des Befestigungselementkopfs und der dielektrischen Kappe. Das Befestigungselement wird so positioniert, daß es die Strukturen 2, 4 aneinander befestigt. Während des Befesti gens der Strukturen 2, 4 werden der Kopf und die Kappe des Befestigungselements in dem Senkloch 6 positioniert, und das Befestigungselement wird gedreht, so daß die Gewindegänge 40 auf dem Befestigungselement mit entsprechenden Gewinde gängen in der zweiten Struktur 4 oder einer Mutter oder ei nem Bund innen von der zweiten Struktur 4 in Eingriff treten. Das Drehen des Befestigungselements wird dadurch erzielt, daß man ein geeignetes Werkzeug bzw. dessen vorderes Ende in die Werkzeugaufnahmeausnehmung 42, 66 einfügt und das Werkzeug oder die Mutter oder den Bund in der üblichen Weise dreht. Das Positionieren des Befestigungselements bewirkt automatisch, daß die Kappe den Spalt 16 zwischen dem oberen Teil des Befestigungselementkopfs und den Seitenwänden des Senklochs 6 im wesentlichen ausfüllt. Das Verfahren umfaßt außerdem das Ausbilden einer aerodynamischen Oberfläche aus der Kappe und den äußeren Oberflächenteilen der äußeren Haut 4, die das Loch 6 umgeben. Da die Kappe den Spalt 16 füllt und das Loch 6 so dimensioniert ist, daß es den Kopf und die Kappe des Befestigungselements aufnimmt, ist die aerodynami sche Oberfläche genügend kontinuierlich, um einen riß- und sprungfreien Überzug aus einem Anstrich, der eine gleichför mige Dicke hat, aufzunehmen und aufrechtzuerhalten.

In Ausführungsformen des Befestigungselements, die von in nen her verdrehbar bzw. festschraubbar, sind, wird der Schritt des Ausbildens der aerodynamischen Oberfläche da durch vollendet, daß man das Befestigungselement positioniert und die Kappe den Spalt 16 ausfüllen läßt. Wenn das Befesti gungelement vom Außenverdrehtyp bzw. von außen festschraub bar ist, wird die aerodynamische Oberfläche vorzugsweise da durch ausgebildet, daß man das Befestigungselement 58 posi tioniert, die Kappe 70 den Spalt 16 ausfüllen läßt und die Werkzeugaufnahmeausnehmung 66 in der Oberseite des Kopfs 62 mit einem dielektrischen Material 74 ausfüllt, nachdem die Strukturen 2, 4 mittels des Befestigungselements 58 befe stigt worden sind. Es wird erwartet, daß die primäre Verwen dung des Befestigungselements nach der Erfindung darin be stehen wird, einen Tragflächenkasten bzw. eine Flügelzelle aus- bzw. abzuschließen. Da dieser Vorgang normalerweise nur einmal während der Lebensdauer des Flugzeugs ausgeführt wird, ist es unwahrscheinlich, daß der Körper aus dielektrischem Material 74 in der Ausnehmung 66 jemals gestört bzw. daraus herausge nommen werden muß. Wenn jedoch aus irgendeinem Grund das Ent fernen des Befestigungselements 58 erforderlich sein sollte, kann das Material 74 mechanisch entfernt oder ausgeschmolzen werden, letzteres beispielsweise mit einem geheizten Schrau benzieher.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschrie benen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt, son dern sie läßt sich im Rahmen des Gegenstands der Erfindung, wie er in den Ansprüchen angegeben ist, sowie im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens, wie er den gesamten Unter lagen zu entnehmen ist, in vielfältiger Weise abwandeln und mit Erfolg ausführen.

Claims

1. Kombination, insbesondere Blitzschutzbefestigungsele ment, in einem Flugzeug, umfassend:
eine erste Struktur mit einer Außenhaut, die aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist;
eine zweite Struktur; und
wenigstens ein Befestigungselement zum Befestigen der ersten Struktur an der zweiten Struktur;
dadurch gekennzeichnet, daß
das Befestigungselement (36, 58, 76, 84, 95, 99) einen Schaft (38, 60) und einen Kopf (44, 62) umfaßt, wobei sowohl der Schaft (38, 60) als auch der Kopf (44, 62) aus einem Metall herge stellt ist, das elektrisch leitfähiger als das Kunststoffma terial ist und das eine genügende Festigkeit zum Aufnehmen bzw. Aushalten von Belastungen einer vorbestimmten Größe hat; und eine Kappe (50, 70, 78, 90, 96, 100) aus dielektrischem Mate rial, die an einem oberen Teil des Kopfes (44, 62) befestigt ist und diesen bedeckt, um zu verhindern, daß Blitzschläge auf das Befestigungselement (36, 58, 76, 84, 95, 99) angezogen werden bzw. bevorzugt auftreffen;
in der Außenhaut (2) ein versenktes Loch (6) zur Aufnahme des Kopfs (44, 62) und der Kappe (50, 70, 78, 90, 96, 100) des Be festigungselements (36, 58, 76, 84, 95, 99) vorgesehen ist; und
die Kappe (50, 70, 78, 90, 96, 100) so geformt und dimensioniert ist sowie genügend Elastizität hat, daß sie im wesentlichen Spalte (16) zwischen dem oberen Teil des Kopfs (44, 62) und den inneren Seitenwandteilen des versenkten Lochs (6) füllt, und daß sie zusammen mit der äußeren Oberfläche der Außen haut (2) eine aerodynamische Oberfläche bildet, die genügend kontinuierlich ist, um einen riß- und sprungfreien Überzug (8) aus einem Anstrich, der eine gleichförmige Dicke hat, aufzunehmen und aufrechtzuerhalten.

2. Kombination, insbesondere Blitzschutzbefestigungsele ment, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (50, 70, 78, 90, 96, 100) einen oberen Teil (52, 72) hat, welche die Oberseite des Kopfs (44, 62) bedeckt, so daß er einen Teil der aerodynamischen Oberfläche bildet, und ei nen ringförmigen Seitenteil (54, 80, 92, 98, 102), welcher Sei tenteile bzw. die Seitenteile des Kopfs (44, 62) bedeckt und sich von dem oberen Teil (52, 72) der Kappe (50, 70, 78, 90, 96, 100) nach einwärts in das versenkte Loch (6) erstreckt.

3. Kombination, insbesondere Blitzschutzbefestigungsele ment, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die obere Oberfläche des Kopfs (44) im wesent lichen der aerodynamischen Oberfläche konform bzw. angepaßt ist, daß der Schaft (38) eine axiale Werkzeugaufnahmeausneh mung (42) in seinem dem Kopf (44) entgegengesetzten Ende hat und daß die Kappe (50, 78, 90, 96, 100) eine kontinuierliche, integrale, insbesondere einstückige, Schicht aus dielektri schem Material aufweist, welche die obere Oberfläche des Kopfs (44) bedeckt und eine im wesentlichen gleichförmige Dicke zur Bildung eines Teils der aerodynamischen Oberfläche hat.

4. Kombination, insbesondere Blitzschutzbefestigungsele ment, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die obere Oberfläche des Kopfs (44) der aero dynamischen Oberfläche im wesentlichen konform bzw. angepaßt ist, daß der Schaft (38) eine axiale Werkzeugaufnahmeausneh mung (42) in seinem dem Kopf (44) entgegengesetzten Ende hat und daß der obere Teil (52) der Kappe (50, 78, 90, 96, 100) mit tels einer kontinuierlichen, integralen, insbesondere ein stückigen, Schicht aus dielektrischem Material von im wesent lichen gleichförmiger Dicke ausgebildet ist.

5. Kombination, insbesondere Blitzschutzbefestigungsele ment, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß in der oberen Oberfläche des Kopfs (62) eine Werkzeugaufnahmeausnehmung (66) vorgesehen ist; und daß die Kappe (70) eine Schicht (72) aus dielektrischem Material von im wesentlichen gleichförmiger Dicke aufweist, welche diese obere Oberfläche bedeckt und die Ausnehmung (66) umgibt, und daß ein Körper (74) aus dielektrischem Material vorgesehen ist, der so geformt ist, daß er die Ausnehmung (66) ausfüllt und zusammen mit der Schicht (72) einen Teil der aerodynami schen Oberfläche bildet, und daß er in der Ausnehmung (66) positioniert wird, nachdem das Befestigungselement (58) zum Befestigen der Strukturen (2, 4) positioniert worden ist.

6. Kombination, insbesondere Blitzschutzbefestigungsele ment, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß in der oberen Oberfläche des Kopfs (62) eine Werkzeugaufnahmeausnehmung (66) vorgesehen ist; und daß der obere Teil der Kappe (70) eine Schicht (72) aus dielektri schem Material von im wesentlichen gleichförmiger Dicke um faßt, welche diese obere Oberfläche bedeckt und die Ausneh mung (66) umgibt, und daß außerdem ein Körper (74) aus di elektrischem Material vorgesehen ist, der so geformt ist, daß er die Ausnehmung (66) ausfüllt und zusammen mit der Schicht (72) den erwähnten Teil der aerodynamischen Oberflä che bildet, und daß er in der Ausnehmung (66) positioniert wird, nachdem das Befestigungselement (58) zum Befestigen der Strukturen (2, 4) positioniert worden ist.

7. Verfahren zum Befestigen einer Flugzeugstruktur mit einer Außenhaut aus einem Kunststoffmaterial an einer ande ren Flugzeugstruktur, und zum Verhindern, daß Blitzschläge eine innere Funken- oder Bogenbildung in den Strukturen be wirken, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver fahren folgendes umfaßt:
Vorsehen eines Befestigungselements (36, 58, 76, 84, 95, 99), das einen Schaft (38, 60) und einen Kopf (44, 62) hat, wobei so wohl der Schaft (38, 60) als auch der Kopf (44, 62) aus einem Metall hergestellt ist, das elektrisch leitfähiger als das erwähnte Kunststoffmaterial ist und das genügend Festigkeit zum Aufnehmen bzw. Aushalten von Belastungen einer vorbe stimmten Größe hat; und eine elastische Kappe (50, 70, 78, 90, 96, 100) aus dielektrischem Material, die an einem oberen Teil des Kopfes (44, 62) befestigt ist und diesen bedeckt, um zu verhindern, daß Blitzschläge auf das Befestigungsele ment (36, 58, 76, 84, 95, 99) angezogen werden oder bevorzugt auftreffen;
Ausbilden eines versenkten Lochs (6) in der Außenhaut (2);
Positionieren des Befestigungselements (36, 58, 76, 84, 95, 99) zum Befestigen der Strukturen (2, 4) aneinander, welches das Positionieren des Kopfes (44, 62) und der Kappe (50, 70, 78, 90, 96, 100) in dem versenkten Loch (6) umfaßt bzw. mit umfaßt;
wobei man während das Befestigungselement (36, 58, 76, 84, 95, 99) so positioniert wird, die Kappe (50, 70, 78, 90, 96, 100) Spalte (16) zwischen dem oberen Teil des Kopfs (44, 62) und den inneren Seitenwandteilen des versenkten Lochs (6) im we sentlichen füllen ausfüllen läßt; und
wobei man ferner aus der Kappe (50, 70, 78, 90, 96, 100) und äuße ren Oberflächenteilen der Außenhaut (2), die das Loch (6) umgeben, eine aerodynamische Oberfläche bildet, die genügend kontinuierlich ist, um einen riß- und sprungfreien Überzug (8) aus einem Anstrich, der eine gleichförmige Dicke hat, aufzunehmen und aufrechtzuerhalten.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der Verfahrensschritt des Bildens der aerodynamischen Oberfläche das Füllen bzw. Ausfüllen einer Werkzeugaufnahmeausnehmung (66) in der Oberseite des Kopfes (62) mit einem dielektrischem Material (74) nach dem Posi tionieren des Befestigungselements (58) zur Befestigung der Strukturen (2, 4) aneinander umfaßt.