ES2606372T3 - Escudo protector contra impactos de hielo en aeronaves - Google Patents
Escudo protector contra impactos de hielo en aeronaves Download PDFInfo
- Publication number
- ES2606372T3 ES2606372T3 ES12176471.6T ES12176471T ES2606372T3 ES 2606372 T3 ES2606372 T3 ES 2606372T3 ES 12176471 T ES12176471 T ES 12176471T ES 2606372 T3 ES2606372 T3 ES 2606372T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- aircraft
- repairing agent
- microcapsules
- catalyst particles
- shield
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 58
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229920001651 Cyanoacrylate Polymers 0.000 claims abstract description 5
- MWCLLHOVUTZFKS-UHFFFAOYSA-N Methyl cyanoacrylate Chemical compound COC(=O)C(=C)C#N MWCLLHOVUTZFKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 13
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 13
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 13
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims description 6
- 229920003192 poly(bis maleimide) Polymers 0.000 claims description 6
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims description 6
- 229920001652 poly(etherketoneketone) Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 4
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 claims description 4
- ODGAOXROABLFNM-UHFFFAOYSA-N polynoxylin Chemical compound O=C.NC(N)=O ODGAOXROABLFNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 4
- XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[[4-(2,5-dioxopyrrol-1-yl)phenyl]methyl]phenyl]pyrrole-2,5-dione Chemical compound O=C1C=CC(=O)N1C(C=C1)=CC=C1CC1=CC=C(N2C(C=CC2=O)=O)C=C1 XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 19
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 6
- HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 1755-01-7 Chemical compound C1[C@H]2[C@@H]3CC=C[C@@H]3[C@@H]1C=C2 HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 2
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- YNLAOSYQHBDIKW-UHFFFAOYSA-M diethylaluminium chloride Chemical compound CC[Al](Cl)CC YNLAOSYQHBDIKW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- KPGXUAIFQMJJFB-UHFFFAOYSA-H tungsten hexachloride Chemical compound Cl[W](Cl)(Cl)(Cl)(Cl)Cl KPGXUAIFQMJJFB-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- -1 hydroxide ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C73/00—Repairing of articles made from plastics or substances in a plastic state, e.g. of articles shaped or produced by using techniques covered by this subclass or subclass B29D
- B29C73/16—Auto-repairing or self-sealing arrangements or agents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C73/00—Repairing of articles made from plastics or substances in a plastic state, e.g. of articles shaped or produced by using techniques covered by this subclass or subclass B29D
- B29C73/16—Auto-repairing or self-sealing arrangements or agents
- B29C73/22—Auto-repairing or self-sealing arrangements or agents the article containing elements including a sealing composition, e.g. powder being liberated when the article is damaged
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C5/00—Stabilising surfaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C7/00—Structures or fairings not otherwise provided for
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/10—Encapsulated ingredients
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
- Vibration Dampers (AREA)
- Professional, Industrial, Or Sporting Protective Garments (AREA)
Abstract
Escudo protector contra impactos de hielo en estructuras de aeronaves, el escudo comprendiendo telas de material compuesto (1) que tienen microcápsulas (2), conteniendo cada microcápsula (2) un agente reparador (5) - el material compuesto (1) también tiene microcápsulas (2) que contienen partículas catalizadoras (3), - el agente reparador (5) contenido en una microcápsula (2) actúa cuando una grieta (4) producida en el escudo alcanza: - al menos una microcápsula (2) con el agente reparador (5), y - al menos una microcápsula (2) con partículas catalizadoras (3), - y las partículas catalizadoras (3) reaccionan con el agente reparador (5), convirtiéndose dicho agente reparador (5) en un agente reparador polimerizado (6), caracterizado por que el agente reparador (5) es cianoacrilato y las partículas catalizadoras (3) son partículas de agua.
Description
5
10
15
20
25
30
35
40
DESCRIPCION
Escudo protector contra impactos de hielo en aeronaves
Objeto de la invencion
Esta invencion divulga un escudo protector contra impactos de hielo en aeronaves, especialmente en aeronaves con motores que disponen de helices. Se incluye en el campo tecnico de la industria aeronautica.
Problema a resolver y estado de la tecnica
Las aeronaves con motores que disponen de helices son muy habituales como medio de transporte, tanto en aplicacion civil como militar (para el uso de transporte de mercanclas o pasajeros), para necesidades de transporte en distancias cortas y medias. En determinadas condiciones atmosfericas, las helices pueden expeler fragmentos de hielo hacia el fuselaje de la aeronave; la invencion divulga un escudo contra el impacto de hielo en el fuselaje de la aeronave empleando materiales auto-reparadores.
Los escudos para fuselajes de aeronaves se utilizan para proteger las estructuras de las aeronaves de los impactos de hielo u otros objetos sobre la superficie de la aeronave. Desgraciadamente, durante el vuelo se pueden producir varios impactos, danando las caracterlsticas de proteccion de la aeronave; para garantizar las caracterlsticas de proteccion en vuelo, la presente invencion divulga un escudo con material auto-reparador, que repara el material de proteccion en condiciones de vuelo (y tambien en tierra), aumentando la seguridad en vuelo.
El tamano de los fragmentos de hielo y el numero de impactos de hielo puede depender del tiempo que la aeronave pase en condiciones de formacion de hielo. La mayorla de las aeronaves modernas disponen de sistemas antihielo, incluyendo dispositivos para deshelar las helices, que disminuyen la gravedad de los impactos de hielo durante el vuelo nominal. Sin embargo, tambien debe considerarse el caso de un fallo del sistema anti-hielo durante condiciones de vuelo (a pesar de que la probabilidad de que esto ocurra sea baja). Ante dicho escenario, los impactos de hielo pueden ser mas severos y la probabilidad de que se produzcan impactos repetitivos es real (ya que la aeronave puede permanecer mucho tiempo en condiciones de formacion de hielo con los sistemas anti-hielo inoperativos).
A continuacion se presenta una descripcion de los diferentes escenarios que pueden darse para la formacion de hielo en helices.
Escenario 1: configuracion nominal. Todos los motores estan operativos, as! como los sistemas anti-hielo. La aeronave entra en condiciones de formacion de hielo. El piloto puede activar los sistemas anti-hielo en poco tiempo (unos minutos) y al cabo de unos pocos segundos los sistemas antihielo estan funcionando. La aeronave no estara durante mucho tiempo en condiciones de formacion de hielo con los sistemas anti-hielo inactivos (el tiempo maximo estimado es de unos pocos minutos). Se pueden formar fragmentos de hielo que las helices expulsen, pero su tamano no sera muy grande. Estos impactos pueden calificarse como “impactos de baja energla” pero son “impactos muy probables” (se daran mucho ya que esta es la configuracion nominal). Por lo tanto, sobre la aeronave habra muchos impactos de baja energla.
Escenario 2: configuracion de fallo. Todos los motores estan operativos y los sistemas anti-hielo fallan. En esta situacion pueden darse varias alternativas.
Escenario 2.1. Si se detecta el fallo en los sistemas anti-hielo, el piloto puede cambiar el plan de vuelo para reducir el tiempo que se esta en condiciones de formacion de hielo. Se estima que el orden de magnitud del tiempo maximo que se puede estar en condiciones de formacion de hielo es alrededor de 15 minutos. Entonces en las helices se pueden formar fragmentos de hielo mas grandes que en la configuracion nominal. Sin embargo, la probabilidad de que esto ocurra es mucho menor. El orden de magnitud de la probabilidad es 10-5 por hora de vuelo.
5
10
15
20
25
30
35
40
Escenario 2.2. Si no se detecta el fallo en los sistemas anti-hielo, el piloto no cambiara el plan de vuelo y la aeronave permanecera mas tiempo en condiciones de formation de hielo. El tiempo maximo que se pasa en condiciones de formacion de hielo es mayor que en el escenario 2.1, pero el tamano de los fragmentos no es mayor. El escenario 2.2 es identico al escenario 2.1 excepto en que pueden ocurrir mas impactos. La probabilidad del escenario 2.2 es incluso menor que la probabilidad del escenario 2.1 (de hecho habitualmente hay una segregation entre los sistemas anti-hielo y los sistemas de detection de fallos). El orden de magnitud de la probabilidad es 10-7 por hora de vuelo.
Por lo tanto, las helices pueden expeler fragmentos de hielo que impacten sobre el fuselaje de la aeronave u otra parte relevante del avion (por ejemplo, estabilizadores de cola vertical y horizontal). Como consecuencia, se requiere un escudo de protection que minimice el dano en vuelo de dichas partes de la aeronave. Dado que el impacto de hielo puede ocurrir con frecuencia (incluso durante el mismo vuelo), es necesario definir una proteccion robusta contra esa clase de amenazas con idea de reducir el coste de operation de la companla. Este es el objetivo de la invention.
Otros danos pueden producirse cuando la aeronave esta en tierra, por ejemplo, durante el mantenimiento o en operaciones de revision. Si al escudo de proteccion no le ocurre ningun accidente severo durante las operaciones de mantenimiento, las caracterlsticas auto-reparadoras hacen innecesarias mas acciones de reparation.
El estado de la tecnica presenta diversas propuestas de materiales auto- reparadores y materiales de proteccion de impactos para uso aeronautico. El documento WO 2007/003879 A1 divulga una estructura auto-reparadora que comprende un material de fibra solida embebido en una matriz de resina, que proporciona facilidades de reparacion mediante el uso de compuestos adhesivos curables en dos partes en algunas de las fibras de la estructura. El documento GB 2 288 441 A muestra una helice que comprende una pala con un diseno de multiples capas de fibras unidas y un contorno protector colocado a lo largo de la pala. Sin embargo, no se han encontrado evidencias sobre un escudo para fuselajes de aeronaves que emplee materiales auto-reparadores segun la presente invencion.
Tambien se conoce el documento US 2009/0365568 que describe un material autoreparador que comprende una matriz embebida con micro-cavidades de un agente reparador liberable por una grieta en la matriz. El agente reparador es capaz de unirse a la matriz para reparar la grieta. El agente reparador esta contenido en microcapsulas. Embebido en la matriz hay un catalizador correspondiente para el agente reparador y contenido en una pluralidad de microcapsulas como una emulsion. La emulsion comprende un aceite, un disolvente perfluorado, un llquido ionico hidrofobo o mezclas de los mismos. Tambien describe un metodo para fabricar el material autoreparador que comprende las etapas de identificar un rango de temperatura de funcionamiento del material, proporcionar al menos una sustancia como agente reparador, sustancia que permanece sustancialmente en estado llquido dentro del rango de temperatura de funcionamiento, identificar una tasa de evaporation operacional del agente reparador y proporcionar a la sustancia un tiempo de curado segun la tasa de evaporacion.
Sumario de la invencion
Para alcanzar los objetivos y resolver los inconvenientes previamente mencionados, la invencion ha desarrollado un escudo protector contra impactos de hielo en estructuras de aeronaves segun lo divulgado en la revindication 1. Este escudo comprende telas de material compuesto que tienen microcapsulas, conteniendo cada microcapsula un agente reparador. Las microcapsulas estan hechas de urea formaldehido o de alcohol polivinllico.
En un ejemplo de realization de la invencion, el material compuesto del escudo tambien tiene otras microcapsulas que contienen partlculas catalizadoras, y el agente reparador contenido en una microcapsula actua cuando una grieta producida en el escudo alcanza:
- al menos una microcapsula con el agente reparador, y
- al menos una microcapsula con partlculas catalizadoras.
Entonces, las partlculas catalizadoras reaccionan con el agente reparador, convirtiendose dicho agente reparador en un agente reparador polimerizado.
5
10
15
20
25
30
35
El agente reparador de acuerdo con un ejemplo de realizacion que no forma parte de la invencion puede ser diciclopentadieno; para este agente reparador las particulas catalizadores que con el reaccionan son particulas de hexacloruro de tungsteno y cloruro de dietilaluminio (WCI6-Et2AICI), o particulas de complejos de carbeno-rutenio, o particulas de complejos de carbeno-osmio. El agente reparador segun la invencion es cianoacrilato. Para este agente reparador las particulas catalizadores son particulas de agua.
En otra forma de realizacion de acuerdo con un ejemplo de realizacion que no forma parte de la invencion, el agente reparador contenido en las microcapsulas es un polimero termoplastico, pero no hay otras microcapsulas con particulas catalizadoras. El agente reparador contenido en las microcapsulas se convierte en liquido al calentar los paneles del escudo, esparciendose el agente reparador dentro de la grieta. Entonces, cuando la temperatura de los paneles del escudo disminuye el agente reparador vuelve a hacerse solido, endureciendo la grieta. Los paneles del escudo estan fabricados usando una resina epoxi, una resina bismaleimida (BMI), o una resina termoplastica (como resina PEEK (poli-eter-eter-cetona) o resina PEKK (poli-eter-cetona-cetona)).
La invencion tambien divulga un escudo protector contra impactos de hielo en estructuras de aeronaves en la que el escudo tiene paneles del escudo que estan montados sobre cuadernas verticales y horizontales que estan unidas a la estructura de la aeronave. Esta estructura de aeronave puede ser una parte de la seccion del fuselaje, un estabilizador vertical de cola, un estabilizador horizontal de cola, una gondola del motor o un pilon.
Para proporcionar una mejor comprension de esta memoria, y siendo parte integral de la misma, se adjuntan una serie de figuras en las que el objeto de la invencion ha sido representado de manera ilustrativa y no limitativa.
Descripcion de las figuras
La invencion se entendera mejor tras la lectura de la siguiente descripcion detallada tomada en conjunto con las figuras, en las que referencias numericas similares se emplean para designar elementos similares y en las que:
La figura 1 ilustra el mecanismo de auto-reparacion que ocurre cuando el material se dana (propagacion de la grieta) en el caso de material auto- reparador con microcapsulas que contienen material reparador.
La figura 2 muestra una vista global de la seccion central del fuselaje de una aeronave (dada como ejemplo de aplicacion), con un escudo de proteccion contra el hielo.
La figura 3 es una vista detallada de como se integran los escudos; 3.1 describe las cuadernas de apoyo que estan unidas al fuselaje, y la figura 3.2 muestra una vista detallada de los escudos que estan adjuntas a las cuadernas previamente mencionadas.
La figura 4 es otro ejemplo de aeronave con motores montados en su parte posterior, con distintas ubicaciones posibles del escudo. En la figura 4.1 el escudo se situa en los paneles del fuselaje (exterior). En la figura 4.2 el escudo se encuentra sobre el estabilizador vertical de cola o el estabilizador horizontal de cola. En la figura 4.3, el escudo se ubica sobre la estructura del pilon.
A continuacion se da una lista de las referencias numericas empleadas en las figuras: 1 = material compuesto; 2 = microcapsulas; 3 = particulas catalizadoras; 4 = grieta; 5 = agente reparador; 6 = agente reparador polimerizado; 7 = fuselaje principal; 8 = cuadernas; 9 = paneles del escudo; 10 = fuselaje posterior; 11 = pilon; 12 = estabilizador vertical de cola; 13 = estabilizador horizontal de cola; 14 = motor; 15 = gondola del motor.
Descripcion detallada de la invencion
A continuacion se hace una descripcion de la invencion basada en las figuras anteriormente citadas.
Hay dos ejemplos de realizacion principales relativas a materiales compuestos “auto-reparadores”:
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Microcapsulas que contienen un material adhesivo anadido a la resina del material compuesto.
- Microcapsulas que contienen un pollmero termoplastico anadido a la resina del material compuesto.
La figura 1 muestra una vista en seccion de un material compuesto segun el primer ejemplo de realization de “materiales auto-reparadores” que se presentan en esta invention. La figura 1.a) representa diversas telas de material compuesto (las telas no pueden representarse en esta escala) que tienen microcapsulas (2). Algunas microcapsulas (2) contienen un agente reparador (5) (habitualmente material adhesivo), y algunas microcapsulas (2) contienen partlculas catalizadoras (3). En la figura 1, solo se han representado con su referencia numerica las microcapsulas (2) conteniendo el agente reparador (5); por tanto, debe entenderse que las partlculas catalizadoras (3) tambien estan contenidas en su correspondiente microcapsula (2). La figura 1.a) tambien ilustra la situation cuando una grieta (4) comienza a progresar dentro del material compuesto (1). Esto puede ocurrir, por ejemplo, cuando un fragmento de hielo impacta contra el escudo. La figura 1.b) representa la situacion cuando la grieta (4) alcanza la microcapsula (2). El agente reparador (5) se esparce dentro de la grieta (4). La figura 1.c) ilustra como actua el agente reparador (5).
Cuando una grieta (4) crece dentro de un material compuesto (1), alcanza una cualquiera de las microcapsulas (2) ubicadas dentro del material compuesto (1) (vease la figura 1.b)). Segun aumenta la grieta (4) su tamano, tambien alcanza partlculas catalizadoras (3) distribuidas por todo el material compuesto (1). Cuando la grieta es lo suficientemente grande, hace que las partlculas catalizadoras (3) entren en contacto con el agente reparador (5) que esta dentro de la microcapsula (2) (vease la figura 1 .c)). Este agente reparador (5) es un agente reparador monomero que reacciona en presencia de las partlculas catalizadoras (3), rellenando la grieta (4) con un agente reparador polimerizado (6) que se genera debido a la reaction del agente reparador (5) con las partlculas catalizadoras (3).
El agente reparador (5) puede ser, segun un ejemplo de realizacion que no forma parte de la invencion, diciclopentadieno (DCPD) o, de acuerdo con un ejemplo de realizacion que forma parte de la invencion, cianoacrilato. Las microcapsulas (2) pueden estar hechas de componentes de urea formaldehido (UF) o de alcohol polivinllico (PVA). Las partlculas catalizadoras (3) tambien estan contenidas en microcapsulas que tienen caracterlsticas similares a las microcapsulas (2) que contienen el agente reparador (5). Hay diversas opciones para escoger partlculas catalizadoras (3).
Cuando se emplea diciclopentadieno (DCPD) como agente reparador (5), las partlculas catalizadores (3) pueden ser: a) un sistema catalizador basado en hexacloruro de tungsteno y cloruro de dietilaluminio (WCl6-Et2AICI), o b) un sistema catalizador basado en complejos de carbeno-rutenio, o c) un sistema catalizador basado en complejos de carbeno- osmio. El agente reparador (5) y las partlculas catalizadores (3), que estan contenidas en las microcapsulas (2), estan operativos cuando se encuentran llquidos. Si el agente catalizador (5) y las partlculas catalizadoras (3) se mantienen llquidos cuando se produce la grieta, el proceso reparador se realizara inmediatamente segun las explicaciones dadas. Si el agente catalizador (5) y las partlculas catalizadores (3) no se mantienen llquidos cuando se produce la grieta, el proceso reparador permanecera en estado de espera hasta que se recuperen las condiciones (temperatura y presion).
Cuando se utiliza cianoacrilato como agente reparador (5), las partlculas catalizadoras (3) pueden ser de agua (especlficamente iones hidroxidos). Segun esta configuration, las microcapsulas (2) que contienen las partlculas catalizadoras (3) se llenan, por ejemplo, con agua llquida o con vapor de agua.
Segun un ejemplo de realizacion que no forma parte de la invencion, las microcapsulas (2) contienen materiales auto- reparadores (pollmeros termoplasticos como parafina) que generan un proceso reparador cuando se calientan, pero dentro del material compuesto (1) no hay partlculas catalizadoras (3). Este tipo de materiales tienen la misma funcion que el primer tipo de materiales auto-reparadores, pues la microcapsula (2) se rompe por el crecimiento de la grieta (4), pero el proceso de activation es diferente. De acuerdo con este segundo ejemplo de realizacion, el escudo debe calentarse hasta activar el proceso de reparation, y este proceso de calentamiento hace que el pollmero termoplastico (como parafina) rellene la grieta (4). El pollmero termoplastico (como parafina) que se utiliza normalmente funde entre 70 oC y 80 oC. Por lo tanto, la activacion del proceso de reparacion se hace en tierra, cuando la inspection posterior al vuelo haya detectado danos en el escudo. Para contribuir al adecuado relleno de la grieta (4), el agente reparador (5) debe fundir a una temperatura inferior a la temperatura de fusion de las microcapsulas (2). La temperatura de fusion del agente reparador (5) tambien debe ser inferior a la temperatura de transition vitrea (Tg) de la resina que integra el material compuesto (1).
5
10
15
20
25
30
35
40
Segun un ejemplo de realizacion que no forma parte de esta invencion, la reaccion del agente reparador (5), un pollmero termoplastico (como parafina), es un proceso de dos pasos. Primero, se calientan los paneles del escudo (9) y el agente reparador (5) se vuelve llquido, y esta fluidez hace el que agente reparador (5) se esparza dentro de la grieta (4). Despues, cuando no hay proceso de calentamiento sobre los paneles del escudo (9) y su temperatura disminuye, el agente reparador (5) vuelve a hacerse solido, endureciendo la grieta (4). Se puede entender que este segundo ejemplo de realizacion es un caso particular del primer ejemplo de realizacion, donde las partlculas catalizadoras (3) se sustituyen por un flujo de calor.
Los escudos que se divulgan en esta invencion pueden emplearse en diversos tipos de aeronaves, incluyendo aeronaves de alas rotatorias como helicopteros y tambien aeronaves de alas fijas. Estos escudos que protegen la superficie de la aeronave pueden tener diversas configuraciones; las figuras 2, 3 y 4 presentan algunas de estas configuraciones. El material compuesto (1) se ubica como un escudo sobre una estructura encima del fuselaje de la aeronave. Esta situacion se muestra en la figura 2 que representa un fuselaje (7) de aeronave con paneles del escudo (9). Dichos paneles (9) se montan sobre cuadernas (8) verticales y horizontales (vease figura 3.1) que estan unidas al fuselaje (7) de una forma convencional. Dependiendo del area del fuselaje (7) que se cubre con los paneles del escudo (9), dichos paneles (9) adoptan configuraciones geometricas diferentes (figura 3.2).
Los paneles del escudo (9) pueden tener otras configuraciones que se muestran en la figura 4. Aqul se presenta otro ejemplo de aeronave con motores en su cola, con diferentes localizaciones posibles para los paneles del escudo (9). En la figura 4.1, los paneles del escudo (9) se ubican en paneles del fuselaje posterior (10) (en su exterior). En la figura 4.2, los paneles del escudo (9) se localizan en el estabilizador vertical de cola (12), aunque tambien son posibles otras alternativas de ubicacion sobre el estabilizador horizontal de cola (13). La figura 4.3 representa los paneles del escudo (9) ubicados en la estructura del pilon (11) y en la gondola (15) del motor.
Por lo tanto, existen diversas configuraciones a la hora de instalar los paneles del escudo (9). Los paneles del escudo (9) se montan sobre cuadernas horizontales y verticales que estan unidas a la estructura de la aeronave. Dicha estructura de la aeronave puede ser una seccion del fuselaje, como el fuselaje principal (7) o el fuselaje posterior (10) (figura 4.1). Los paneles del escudo (9) tambien pueden montarse en otros elementos estructurales de la aeronave, como son el pilon (11) del motor (figura 4.3), el estabilizador vertical de cola (12) y el estabilizador horizontal de cola (13) (figura 4.2), y la gondola (15) del motor. La proteccion dada por la gondola (15) del motor puede ser especialmente importante en algunos motores (14) con helices, como los motores UDF (del ingles “unducted fan”) (vease la figure 4.3).
A la hora de desarrollar un ejemplo de realizacion preferente, se pueden utilizar diferentes tipos de materiales compuestos. La resina del material compuesto empleada es una resina epoxi, resina bismaleimida (BMI), resina termoplastica (como resina PEEK (poli-eter-eter-cetona) o resina PEKK (poli- eter-cetona-cetona)) u otras resinas similares. La fibra empleada puede ser una de las habitualmente conocidas para aplicaciones aeronauticas, como fibra de vidrio, fibra de carbono o Kevlar®, empleando distintas configuraciones geometricas como fibras tejidas unidimensionales, bidimensionales o tridimensionales. Estos materiales pueden ser “pre-impregnados” (tambien llamados “prepreg”) o bien la resina puede introducirse por “infusion”.
Debe apreciarse que los ejemplos de realizacion mencionados son solo ejemplos, y que no pretenden limitar la aplicabilidad, configuracion o el alcance de la invencion en forma alguna. Debe entenderse que pueden realizarse algunos cambios en la funcionalidad y disposicion de los elementos descritos en los ejemplos de realizacion. La anterior memoria detallada proporcionara a los expertos en la materia una gula adecuada para la implementacion de la forma de realizacion, sin salirse del alcance de la invencion segun se propone en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (8)
- 510152025REIVINDICACIONES1.- Escudo protector contra impactos de hielo en estructuras de aeronaves, el escudo comprendiendo telas de material compuesto (1) que tienen microcapsulas (2), conteniendo cada microcapsula (2) un agente reparador (5)- el material compuesto (1) tambien tiene microcapsulas (2) que contienen partlculas catalizadoras (3),- el agente reparador (5) contenido en una microcapsula (2) actua cuando una grieta (4) producida en el escudo alcanza:- al menos una microcapsula (2) con el agente reparador (5), y- al menos una microcapsula (2) con partlculas catalizadoras (3),- y las partlculas catalizadoras (3) reaccionan con el agente reparador (5), convirtiendose dicho agente reparador (5) en un agente reparador polimerizado (6),caracterizado por que el agente reparador (5) es cianoacrilato y las partlculas catalizadoras (3) son partlculas de agua.
- 2.- Escudo protector contra impactos de hielo en estructuras de aeronaves, segun la reivindicacion 1, caracterizado por que las microcapsulas (2) estan hechas de urea formaldehido.
- 3.- Escudo protector contra impactos de hielo en estructuras de aeronaves, segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que las microcapsulas (2) estan hechas de alcohol polivinllico.
- 4.- Escudo protector contra impactos de hielo en estructuras de aeronaves, segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el escudo tiene paneles del escudo (9) que estan montados sobre cuadernas (8) verticales y horizontales que estan unidas a la estructura de la aeronave.
- 5.- Escudo protector contra impactos de hielo en estructuras de aeronaves, segun la reivindicacion 4, caracterizado por que los paneles del escudo (9) estan fabricados usando una resina epoxi, una resina bismaleimida (BMI), o una resina termoplastica (como resina PEEK (poli-eter-eter-cetona) o resina PEKK (poli-eter-cetona-cetona)).
- 6.- Escudo protector contra impactos de hielo en estructuras de aeronaves, segun la reivindicacion 4 o 5, caracterizado por que la estructura de la aeronave es una parte de la seccion del fuselaje (7, 10).
- 7. - Escudo protector contra impactos de hielo en estructuras de aeronaves, segun la reivindicacion 4 o 5, caracterizado por que la estructura de la aeronave es un estabilizador vertical de cola (12) o un estabilizador horizontal de cola (13).
- 8. - Escudo protector contra impactos de hielo en estructuras de aeronaves, segun la reivindicacion 4 o 5, caracterizado por que la estructura de la aeronave es una gondola de un motor (15) o un pilon (11).
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES201131330A ES2395645B1 (es) | 2011-07-29 | 2011-07-29 | Escudo protector contra impactos de hielo en aeronaves. |
ES201131330 | 2011-07-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2606372T3 true ES2606372T3 (es) | 2017-03-23 |
Family
ID=46516582
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES201131330A Active ES2395645B1 (es) | 2011-07-29 | 2011-07-29 | Escudo protector contra impactos de hielo en aeronaves. |
ES12176471.6T Active ES2606372T3 (es) | 2011-07-29 | 2012-07-13 | Escudo protector contra impactos de hielo en aeronaves |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES201131330A Active ES2395645B1 (es) | 2011-07-29 | 2011-07-29 | Escudo protector contra impactos de hielo en aeronaves. |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20130187002A1 (es) |
EP (1) | EP2551189B1 (es) |
CN (1) | CN102897312A (es) |
CA (1) | CA2783317C (es) |
ES (2) | ES2395645B1 (es) |
RU (1) | RU2607686C2 (es) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2395645B1 (es) * | 2011-07-29 | 2013-12-16 | Airbus Operations, S.L. | Escudo protector contra impactos de hielo en aeronaves. |
WO2015171429A1 (en) * | 2014-05-07 | 2015-11-12 | Wichita State University | Nanocomposite microcapsules for self-healing of composite articles |
US11358736B2 (en) * | 2017-11-07 | 2022-06-14 | Leonardo S.P.A. | System for enhancing the structural resilience of an aircraft, and aircraft comprising such system |
CN111843375B (zh) * | 2020-07-31 | 2021-12-21 | 中山市方威金属科技有限公司 | 一种不锈钢工件裂纹修复用熔融修补方法 |
CH719352A1 (fr) * | 2022-01-11 | 2023-07-31 | Comppair Tech Sa | Matériaux multicouches autoréparables. |
Family Cites Families (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5190248A (en) * | 1989-11-08 | 1993-03-02 | Royal Ordnance Plc | Protection of aircraft structures |
DE4411679C1 (de) | 1994-04-05 | 1994-12-01 | Mtu Muenchen Gmbh | Schaufelblatt in Faserverbundbauweise mit Schutzprofil |
GB9504372D0 (en) * | 1995-03-04 | 1995-04-26 | British Aerospace | A composite laminate |
US6075072A (en) * | 1998-03-13 | 2000-06-13 | 3M Innovative Properties Company | Latent coating for metal surface repair |
US6341747B1 (en) * | 1999-10-28 | 2002-01-29 | United Technologies Corporation | Nanocomposite layered airfoil |
US6518330B2 (en) * | 2001-02-13 | 2003-02-11 | Board Of Trustees Of University Of Illinois | Multifunctional autonomically healing composite material |
US6712318B2 (en) * | 2001-11-26 | 2004-03-30 | The Boeing Company | Impact resistant surface insulation tile for a space vehicle and associated protection method |
US7108914B2 (en) * | 2002-07-15 | 2006-09-19 | Motorola, Inc. | Self-healing polymer compositions |
US6858660B1 (en) * | 2003-07-31 | 2005-02-22 | Motorola, Inc. | Method and chemistry for automatic self-joining of failures in polymers |
US7566747B2 (en) * | 2004-05-07 | 2009-07-28 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Wax particles for protection of activators, and multifunctional autonomically healing composite materials |
US7981229B2 (en) * | 2004-06-04 | 2011-07-19 | Cornerstone Research Group, Inc | Method of making and using shape memory polymer patches |
US7342057B2 (en) * | 2004-08-24 | 2008-03-11 | United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Self-healing coatings using microcapsules to suppress lead dust |
US7612152B2 (en) * | 2005-05-06 | 2009-11-03 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Self-healing polymers |
GB0513498D0 (en) | 2005-06-30 | 2006-03-29 | Bae Systems Plc | Fibre materials |
EP1743957A1 (de) * | 2005-07-14 | 2007-01-17 | Sulzer Metco (US) Inc. | Verfahren zum Behandeln der Schaufelspitze einer Turbinenschaufel sowie mit einem solchen Verfahren behandelte Turbinenschaufel |
RU2299838C1 (ru) * | 2005-12-08 | 2007-05-27 | Михаил Михайлович Кононенко | Устройство для защиты космических аппаратов и станций от высокоскоростного ударного воздействия частиц космической среды |
DE102006048893A1 (de) * | 2006-10-17 | 2008-04-24 | Clariant International Limited | Geschossfangmasse mit verbessertem Abfangverhalten für Geschossprojektile |
CA2606963A1 (en) * | 2006-10-17 | 2008-04-17 | Emile Haddad | Self healing composite material and method of manufacturing same |
US20080173382A1 (en) * | 2007-01-18 | 2008-07-24 | Thulasiram Gobinath | Self-healing materials and use thereof for extending the lifespan of a tire |
US9415575B2 (en) * | 2008-01-25 | 2016-08-16 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Self-healing laminate system |
WO2009115671A1 (fr) * | 2008-02-15 | 2009-09-24 | Catalyse | Composition auto-reparante. materiaux a auto-reparation procedes d' autoreparation et applications |
ITTO20080194A1 (it) * | 2008-03-13 | 2009-09-14 | Alenia Aeronautica Spa | Materiale composito autoriparantesi anche a bassa temperatura |
DE102008030189A1 (de) * | 2008-06-25 | 2009-12-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Bauteil mit einer selbstheilenden Oberflächenschicht, selbstheilender Lack bzw. Beschichtungspulver mit selbstheilenden Eigenschaften |
RU2489322C2 (ru) * | 2009-03-16 | 2013-08-10 | Эйрбас Оперэйшнз Гмбх | Охлаждающее устройство для системы охлаждения воздушного судна, система охлаждения воздушного судна и способ ее эксплуатации |
US8383697B2 (en) * | 2009-04-30 | 2013-02-26 | Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Systems for self-healing composite materials |
AU2010262766B2 (en) * | 2009-06-19 | 2015-02-12 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Self healing polymer materials |
IT1396311B1 (it) * | 2009-11-13 | 2012-11-16 | Alenia Aeronautica Spa | Procedimento di preparazione di compositi autoriparantisi ad alta efficienza per applicazioni strutturali |
US8951639B2 (en) * | 2011-03-16 | 2015-02-10 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Thermally robust capsule system, and composites including the capsules |
US9493643B2 (en) * | 2011-05-06 | 2016-11-15 | Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College | Thermosetting shape memory polymers with ability to perform repeated molecular scale healing |
ES2395645B1 (es) * | 2011-07-29 | 2013-12-16 | Airbus Operations, S.L. | Escudo protector contra impactos de hielo en aeronaves. |
-
2011
- 2011-07-29 ES ES201131330A patent/ES2395645B1/es active Active
-
2012
- 2012-07-13 EP EP12176471.6A patent/EP2551189B1/en active Active
- 2012-07-13 ES ES12176471.6T patent/ES2606372T3/es active Active
- 2012-07-17 US US13/550,886 patent/US20130187002A1/en not_active Abandoned
- 2012-07-17 CA CA2783317A patent/CA2783317C/en active Active
- 2012-07-27 RU RU2012132407A patent/RU2607686C2/ru active
- 2012-07-27 CN CN2012102651633A patent/CN102897312A/zh active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2783317C (en) | 2019-09-24 |
CN102897312A (zh) | 2013-01-30 |
US20130187002A1 (en) | 2013-07-25 |
RU2607686C2 (ru) | 2017-01-10 |
ES2395645B1 (es) | 2013-12-16 |
EP2551189A2 (en) | 2013-01-30 |
CA2783317A1 (en) | 2013-01-29 |
RU2012132407A (ru) | 2014-02-10 |
EP2551189A3 (en) | 2013-05-29 |
EP2551189B1 (en) | 2016-08-31 |
ES2395645A1 (es) | 2013-02-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2606372T3 (es) | Escudo protector contra impactos de hielo en aeronaves | |
ES2822933T3 (es) | Estructura de panel para una aeronave y procedimiento de fabricación de la misma | |
CN109415941A (zh) | 飞行器发动机翼型件中的非牛顿材料 | |
US9511871B2 (en) | Composite structure having an ice protection device, and production method | |
EP3063065B1 (en) | Multi-layer de-icing skin for aircraft platforms | |
ES2794623T3 (es) | Blindaje balístico desprendible integrado | |
US20130119201A1 (en) | Protection device for sensitive areas against impact of foreign objects | |
US20240077260A1 (en) | Friction energy systems | |
CN113348133A (zh) | 航天器、控制系统 | |
US10000299B2 (en) | Self-repair structures and methods for making the same | |
Lee et al. | Current status and prospect of aircraft ice protection systems | |
US10144523B1 (en) | Multi-layer de-icing skin for aircraft platforms: failure resistant, energy efficient and extended lifetime method of use | |
CN108945533A (zh) | 基于返回式卫星的轨道卫星回收航天器装置 | |
EP3704021B1 (en) | Failure resistant and energy efficient multi-layer de-icing skin providing extended lifetime for aircraft platforms | |
CN112969639B (zh) | 用于具有悬停能力的飞行器的桨叶和从该桨叶除冰的方法 | |
CN116670032A (zh) | 降低空中碰撞风险的方法和系统 | |
Rana | Retrospection of STS107 Crash: A Review From Forensic Engineering Perspective | |
US10730602B2 (en) | Aircraft with a protective shield against an engine blade release | |
Hallet et al. | Ocean Launching of Lunar and Interplanetary Space Vehicles | |
Griffin | Space Mishaps: Apollo 1, Apollo 13, Challenger, and Columbia | |
PARKMAN | Recovery concepts for propulsion and avionics components | |
Patton et al. | Atlas and Delta Capabilities to Launch Crew to Low Earth Orbit | |
Dowden et al. | Category II Icing Test of the HH-53C Helicopter | |
Thomasson | Helicopter Personnel Escape, Protection and Survival System | |
WEINBERG | US NAVY AIRCRAFT FIRE PROTECTION TECHNOLOGY |