RU2607686C2 - Защитный экран против ударов льда о летательный аппарат - Google Patents
Защитный экран против ударов льда о летательный аппарат Download PDFInfo
- Publication number
- RU2607686C2 RU2607686C2 RU2012132407A RU2012132407A RU2607686C2 RU 2607686 C2 RU2607686 C2 RU 2607686C2 RU 2012132407 A RU2012132407 A RU 2012132407A RU 2012132407 A RU2012132407 A RU 2012132407A RU 2607686 C2 RU2607686 C2 RU 2607686C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- particles
- reducing reagent
- against ice
- microcapsules
- Prior art date
Links
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 22
- HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 1755-01-7 Chemical group C1[C@H]2[C@@H]3CC=C[C@@H]3[C@@H]1C=C2 HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 0.000 claims abstract description 7
- YNLAOSYQHBDIKW-UHFFFAOYSA-M diethylaluminium chloride Chemical compound CC[Al](Cl)CC YNLAOSYQHBDIKW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 4
- KPGXUAIFQMJJFB-UHFFFAOYSA-H tungsten hexachloride Chemical compound Cl[W](Cl)(Cl)(Cl)(Cl)Cl KPGXUAIFQMJJFB-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 44
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 15
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 15
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 13
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 8
- 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 6
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 6
- 229920003192 poly(bis maleimide) Polymers 0.000 claims description 6
- -1 ruthenium carbene complexes Chemical class 0.000 claims description 6
- 229920001651 Cyanoacrylate Polymers 0.000 claims description 4
- MWCLLHOVUTZFKS-UHFFFAOYSA-N Methyl cyanoacrylate Chemical compound COC(=O)C(=C)C#N MWCLLHOVUTZFKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 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
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 3
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 claims description 3
- 230000007480 spreading Effects 0.000 claims description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 18
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 3
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 3
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 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
- HZVOZRGWRWCICA-UHFFFAOYSA-N methanediyl Chemical class [CH2] HZVOZRGWRWCICA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
Images
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
Изобретение относится к авиационной технике и касается самовосстанавливающейся экранной защиты против ударов льда о летательный аппарат (ЛА), в частности ЛА с пропеллерными двигателями. Защитный экран против ударов льда о конструкции летательного аппарата содержит слои композитного материала (КМ), имеющего микрокапсулы, содержащие восстановительный реагент. Причем КМ также содержит микрокапсулы, содержащие частицы катализатора. Под действием частиц катализатора восстановительный реагент становится полимеризованным восстановительным реагентом, где восстановительный реагент является дициклопентадиеном. Причем частицы катализатора являются частицами гексахлорида вольфрама и хлорида диэтилалюминия (WCl6-Et2AlCl). Достигается повышение безопасности полета благодаря использованию самовосстанавливающегося материала, который регенерирует защитный материал в условиях полета. 13 з.п. ф-лы, 7 ил.
Description
ОБЪЕКТ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к экранной защите против ударов льда для летательного аппарата, в особенности летательного аппарата с пропеллерными двигателями. Оно включено в область техники авиационной промышленности.
ПРОБЛЕМА, КОТОРАЯ ДОЛЖНА БЫТЬ РЕШЕНА, И УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Летательный аппарат с пропеллерным двигателем весьма распространен в качестве средства транспортировки как в военных, так и гражданских применениях (для грузового или пассажирского использования), на коротких и средних расстояниях. В некоторых погодных условиях пропеллеры могут выбрасывать фрагменты льда на фюзеляж летательного аппарата; изобретение раскрывает экран против ударов льда о фюзеляж летательного аппарата, использующий самовосстанавливающиеся материалы.
Экраны для фюзеляжей летательных аппаратов используются для защиты конструкций летательного аппарата по причине ледяных или других объектов, которые могут ударять по поверхности летательного аппарата. К сожалению, некоторые удары могут возникать в условиях полета, повреждая элементы экранирования летательного аппарата; для того чтобы сохранять летные защитные эксплуатационные качества, настоящее изобретение раскрывает экран из самовосстанавливающегося материала, который регенерирует защитный материал в условиях полета (а также на земле), повышая условия безопасности полета.
Размер фрагментов льда и количество ударов льда могут зависеть от времени, проведенного летательным аппаратом в условиях обледенения. Большинство современных летательных аппаратов также имеют противообледенительные системы, в том числе устройства защиты от обледенения пропеллера, которые снижают серьезность ударов льда во время стандартного полета. Однако случай неисправности противообледенительной системы во время полетных условий также должен приниматься во внимание (несмотря на более низкую вероятность возникновения). В таком сценарии удары льда могли бы быть более серьезными и реальна вероятность получать повторные удары (так как летательный аппарат мог бы длительное время оставаться в условиях обледенения с неработающими противообледенительными системами).
Описание разных сценариев формирования льда на пропеллерах представлено в дальнейшем.
Сценарий 1: номинальная конфигурация. Все двигатели являются работающими и противообледенительные системы также работают. Летательный аппарат попадает в условия обледенения. Пилот может активировать противообледенительные системы в течение короткого времени (нескольких минут) и несколькими секундами позже противообледенительные системы являются действующими. Летательный аппарат не будет проводить много времени в условиях обледенения с недействующими противообледенительными системами (оцениваемое максимальное время составляет несколько минут). Фрагменты льда могут формироваться и выбрасываться с пропеллеров, но их размер не очень велик. Такие удары могут квалифицироваться в качестве «ударов низкой энергии», но «высоковероятных ударов» (они будут происходить в большом количестве, так как это номинальная конфигурация). Поэтому будет множество ударов низкой энергии о летательный аппарат.
Сценарий 2: неисправная конфигурация. Все двигатели являются работающими, а противообледенительные системы выходят из строя. Несколько альтернативных вариантов могут происходить в этой ситуации.
Сценарий 2.1. Если обнаружена неисправность противообледенительных систем, пилот может изменить план полета для сокращения времени, проведенного в условиях обледенения. Порядок величины максимального времени, проведенного в условиях обледенения, оценивается имеющим значение около 15 минут. В таком случае большие фрагменты льда могут формироваться на лопастях по сравнению с номинальной конфигурацией. Однако вероятность такого события гораздо ниже. Порядок величины вероятности имеет значение 10-5 на час полета.
Сценарий 2.2. Если неисправность противообледенительных систем не обнаружена, пилот не будет менять план полета и летательный аппарат будет оставаться в условиях обледенения гораздо дольше. Максимальное время, проведенное в условиях обледенения, является большим, чем в сценарии 2.1, но размер фрагментов не является большим. Сценарий 2.2 идентичен сценарию 2.1 за исключением того, что может возникать большее количество ударов. Вероятность для сценария 2.2 является даже меньшей, чем вероятность для сценария 2.1 (действительно, обычно противообледенительныме системы обособлены от систем обнаружения неисправностей). Порядок величины вероятности обычно имеет значение 10-7 на час полета.
Поэтому фрагменты льда могут выбрасываться пропеллерами, ударяя фюзеляж летательного аппарата или другие важные части самолета (например, вертикальные и горизонтальные хвостовые стабилизаторы). Следовательно, защита экранированием требуется для минимизации повреждения в полете таких частей летательного аппарата. Так как удары льда могут происходить в большом количестве (даже в течение одного и того же полета), необходимо установить надежную защиту против такого вида опасности, для того чтобы сокращать эксплуатационные затраты компании. Это является целью изобретения.
Другие повреждения могут вызываться, когда летательный аппарат находится на земле, например во время операций технического обслуживания и тщательного осмотра. Если никаких серьезных аварий не происходит в отношении защиты экранированием во время операций технического обслуживания, средства самовосстановления исключают необходимость в дополнительных ремонтных действиях.
Уровень техники представляет разные подходы к материалам самовосстановления и ударозащиты для авиационного использования. Документ WO 2007/003879 A1 раскрывает самовосстанавливающуюся структуру, содержащую монолитный волоконный материал, встроенный в полимерную матрицу, обеспечивающую возможность ремонта посредством использования отверждаемых двухкомпонентных клеевых составов в некоторых из волокон структуры. Документ GB 2288441 A показывает пропеллер, содержащий лопасть, имеющую многослойную конструкцию из связанных волокон, и защитный контур, прикрепленный вдоль лопасти. Тем не менее, не было обнаружено ни одного подтверждения об экране для фюзеляжей летательного аппарата, использующем самовосстанавливающиеся материалы согласно настоящему изобретению.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для того чтобы достичь целей и преодолеть вышеупомянутые недостатки, изобретение усовершенствовало защитный экран против ударов льда о конструкции летательного аппарата. Этот экран содержит слои композитного материала, имеющего микрокапсулы, каждая микрокапсула содержит восстановительный реагент. Микрокапсулы выполнены из карбамид-формальдегида или поливинилового спирта.
В одном из вариантов осуществления изобретения композитный материал экрана также имеет другие микрокапсулы, содержащие частицы катализатора, и восстановительный реагент, содержащийся в микрокапсуле, срабатывает, когда трещина, образующаяся в экране, достигает:
- по меньшей мере, микрокапсулы с восстановительным реагентом, и
- по меньшей мере, микрокапсулы с частицами катализатора.
В таком случае, частицы катализатора реагируют с восстановительным реагентом, такой восстановительный реагент становится полимеризованным восстановительным реагентом.
Восстановительный реагент может быть дициклопентадиеном; для этого восстановительного реагента частицы катализатора, реагирующие с ним, являются частицами гексахлорида вольфрама и хлорида диэтилалюминия (WCl6-Et2AlCl), или частицами комплексов карбена рутения, или частицами комплексов карбена осмия. Другой восстановительный реагент является цианоакрилатом. Для этого восстановительного реагента частицами (3) катализатора являются частицы воды.
В еще одном варианте осуществления восстановительный реагент, содержащийся в микрокапсулах, является термопластичным полимером, но нет других микрокапсул с частицами катализатора. Восстановительный реагент, содержащийся в микрокапсулах, становится жидким при нагревании экранирующих панелей, распространяя восстановительный реагент в пределах трещины.
Затем, когда температура экранирующих панелей снижается, восстановительный реагент возвращается в твердое состояние, цементируя трещину. Экранирующие панели изготавливаются с использованием эпоксидной смолы, бисмалеимидной (BMI) смолы или термопластичной смолы (подобной PEEK (полиэфир-эфир-кетоновой) смоле или подобной PEKK (полиэфир-кетон-кетоновой) смоле).
Изобретение также раскрывает защитный экран от ударов льда о конструкции летательного аппарата, при этом экран имеет экранирующие панели, собранные на вертикальных и горизонтальных шпангоутах, которые прикреплены к конструкции летательного аппарата. Эта конструкция летательного аппарата может быть частью секции фюзеляжа, вертикального хвостового стабилизатора, горизонтального хвостового стабилизатора, гондолы двигателя или пилона.
Для того чтобы обеспечить лучшее понимание этого описания изобретения и будучи его неотъемлемой частью, приложена последовательность фигур, на которых предмет изобретения был представлен иллюстративным, а не ограничивающим образом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение будет лучше понятно по прочтении последующего подробного описания вместе с чертежами, на которых подобные условные обозначения используются для обозначения сходных элементов и на которых:
Фиг. 1 иллюстрирует механизм самовосстановления, который имеет место, когда материал повреждается (при распространении трещины) в случае самовосстанавливающегося материала с микрокапсулами, которые содержат восстановительный материал.
Фиг. 2 показывает общий вид центральной секции фюзеляжа летательного аппарата (приведенной в качестве примера применения) с ледозащитным экранированием.
Фиг. 3 - детализированный вид того, как соединены экраны; 3.1 описывает опорные шпангоуты, которые прикреплены к фюзеляжу, фиг. 3.2 показывает детализированный вид экранов, прикрепленных к упомянутым ранее шпангоутам.
Фиг. 4 - еще один пример летательного аппарата с установленным в хвостовой части двигателем с разными возможными местоположениями для экранирования. На фиг. 4.1 экран расположен на панелях фюзеляжа (снаружи). На фиг. 4.2 экран расположен на вертикальном хвостовом стабилизаторе или горизонтальном хвостовом стабилизаторе. На фиг. 4.3 экран расположен на конструкции пилона.
Список номеров ссылок, используемых на чертежах, приведен ниже: 1 = композитный материал; 2 = микрокапсулы; 3 = частицы катализатора; 4 = трещина; 5 = восстановительный реагент, 6 = полимеризованный восстановительный реагент; 7 = основная часть фюзеляжа; 8 = шпангоуты; 9 = экранирующие панели; 10 = задняя часть фюзеляжа; 11 = пилон; 12 = вертикальный хвостовой стабилизатор; 13 = горизонтальный хвостовой стабилизатор; 14 = двигатель; 15 = гондола двигателя.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Описание изобретения, основанное на вышеупомянутых фигурах, приведено ниже.
Есть два основных варианта осуществления, имеющих отношение к «самовосстанавливающимся» композитным материалам:
- Микрокапсулы, содержащие клеящий материал, добавленный в смолу композитного материала.
- Микрокапсулы, содержащие термопластичный полимер, добавленный в смолу композитного материала.
Фиг. 1 показывает вид в поперечном разрезе композитного материала согласно первому варианту осуществления «самовосстанавливающихся материалов», представленных в этом изобретении. Фиг. 1.a) представляет несколько слоев композитного материала (1) (слои не могут быть представлены в этом масштабе), имеющих микрокапсулы (2). Некоторые микрокапсулы (2) содержат восстановительный реагент (5) (обычно клейкий материал) и некоторые микрокапсулы (2) содержат частицы (3) катализаторов. На фиг. 1 только микрокапсулы (2), содержащие восстановительный реагент (5), были представлены своим номером позиции; поэтому должно быть понятно, что частицы (3) катализатора также содержатся в своей соответствующей микрокапсуле (2). Фиг. 1.a) также показывает ситуацию, когда трещина (4) начинает расти внутри композитного материала (1). Это может происходить, например, когда фрагмент льда ударяет об экран. Фиг. 1.b) представляет ситуацию, когда трещина (4) достигает микрокапсулы (2). Восстановительный реагент (5) распространяется в пределах трещины (4). Фиг. 1.c) представляет, каким образом срабатывает восстановительный реагент (5).
Когда трещина (4) растет внутри композитного материала (1), она достигает какой-нибудь из микрокапсул (2), размещенных внутри композита (1) (смотрите фиг. 1.b)). По мере того как трещина (4) увеличивает свой размер, она также достигает частиц (3) катализатора, распределенных повсюду в композитном материале (1). Когда трещина (4) достаточно велика, она заставляет частицы (3) катализатора контактировать с восстановительным реагентом (5) внутри микрокапсулы (2) (смотрите фиг. 1.c)). Этот восстановительный реагент (5) является мономерным восстановительным реагентом, который реагирует в присутствии частиц (3) катализатора, заполняя трещину (4) полимеризованным восстановительным реагентом (6), который формируется вследствие реакции восстановительного реагента (5) с частицами (3) катализатора.
Восстановительный реагент (5), например, может быть дициклопентадиеном (DCPD) или цианоакрилатом. Микрокапсулы (2) могут быть сформированы из компонентов карбамид-формальдегида (UF) или поливинилового спирта (PVA). Частицы (3) катализатора также содержатся в микрокапсулах, имеющих характеристики, подобные микрокапсулам (2), содержащим восстановительный реагент (5). Есть некоторые варианты при выборе частиц (3) катализатора.
При использовании дициклопентадиена (DCPD) в качестве восстановительного реагента (5) частицы (3) катализатора могут быть: a) системой катализаторов на основе гексахлорида вольфрама и хлорида диэтилалюминия (WCl6-Et2AlCl), или b) системой катализаторов на основе комплексов карбена рутения, или c) системой катализаторов на основе комплексов карбена осмия. Восстановительный реагент (5) и частицы (3) катализатора, которые содержатся внутри микрокапсул (2), являются действующими, когда находятся в жидком состоянии. Если восстановительный реагент (5) и частицы (3) катализатора поддерживаются в жидком состоянии, когда образуется трещина, процесс восстановления будет осуществляться незамедлительно согласно предыдущим пояснениям. Если восстановительный реагент (5) и частицы (3) катализатора не поддерживаются в жидком состоянии, когда образуется трещина, процесс восстановления будет находиться в состоянии эксплуатационной готовности до тех пор, пока не будут вновь обретены условия (температура и давление).
При использовании цианоакрилата в качестве восстановительного реагента (5) частицы (3) катализатора могут быть водой (более точно, ионами гидроксильной группы). Согласно этой конфигурации микрокапсулы (2), содержащие частицы (3) катализатора, например, заполнены жидкой водой или водяным паром.
Согласно второму варианту осуществления микрокапсулы (2) содержат самовосстанавливающиеся материалы (термопластичные полимеры, подобные парафину), которые порождают процесс восстановления, когда нагреваются, но внутри композитного материала нет частиц (3) катализатора. Такой вид материалов имеет такую же функцию, как первый вид самовосстанавливающихся материалов, микрокапсула (2) разламывается вследствие роста трещины (4), но процесс активирования иной. Согласно этому второму варианту осуществления экран должен разогреваться для активирования процесса восстановления, и этот процесс нагрева заставляет термопластичный полимер (подобный парафину) заполнять трещину (4). Термопластичный полимер (подобный парафину), который используется, обычно плавится между 70°C и 80°C. Поэтому активирование процесса восстановления выполняется на земле, когда осмотр после полета выявил повреждение экранов. Для того чтобы вносить вклад в правильное заполнение трещины (4), восстановительный реагент (5) должен плавиться при температуре, более низкой, чем температура плавления микрокапсул (2). Температура плавления восстановительного реагента (5) также должна быть более низкой, чем температура стеклования (T9) смолы, соединяющей композитный материал (1).
Во втором варианте осуществления этого изобретения реакция восстановительного реагента (5), термопластичного полимера (подобного парафину), является двухэтапным процессом. Прежде всего, при нагревании экранирующих панелей (9) восстановительный реагент (5) становится жидким, и это жидкое состояние заставляет восстановительный реагент (5) распространяться в пределах трещины (4). Впоследствии, когда нет процесса нагревания на экранирующих панелях (9) и их температура снижается, восстановительный реагент (5) возвращается в твердое состояние, цементируя трещину (4). Понятно, что этот второй вариант осуществления является частным случаем первого варианта осуществления, в котором частицы (3) катализатора замещены тепловым потоком.
Экраны, раскрытые в этом изобретении, пригодны для использования в нескольких типах летательных аппаратов, в том числе летательном аппарате с несущим винтом, таком как вертолеты, а также летательном аппарате с неподвижным крылом. Эти экраны, защищающие поверхность летательного аппарата, могут иметь несколько конфигураций; фиг. 2, 3 и 4 представляют некоторые из этих конфигураций.
Композитный материал (1) помещается в качестве экрана на конструкции над фюзеляжем летательного аппарата. Эта ситуация показана на фиг. 2, представляет фюзеляж (7) летательного аппарата с экранирующими панелями (9). Такие панели (9) устанавливаются на вертикальных и горизонтальных шпангоутах (8) (смотрите фиг. 3.1), которые прикреплены к фюзеляжу (7) традиционным образом. В зависимости от участка фюзеляжа (7), который покрыт панелями (9) экрана, такие панели (9) принимают разные геометрические конфигурации (фиг. 3.2).
Экранирующие панели (9) могут иметь другие конфигурации, которые показаны на фиг. 4. Здесь представлен еще один пример летательного аппарата с задним двигателем с разными возможными местоположениями для экранирующих панелей (9). На фиг. 4.1, экранирующие панели (9) расположены на панелях задней части (10) фюзеляжа (снаружи). На фиг. 4.2 экранирующие панели (9) расположены на вертикальном хвостовом стабилизаторе (12), хотя другие альтернативные местоположения на горизонтальном хвостовом стабилизаторе (13) также возможны. Фиг. 4.3 представляет экранирующие панели (9), расположенные на конструкции пилона (11) и гондоле (15) двигателя.
Отсюда, есть несколько конфигураций при установке экранирующих панелей (9). Экранирующие панели (9) собираются на вертикальных и горизонтальных шпангоутах (8), которые прикреплены к конструкции летательного аппарата. Такая конструкция летательного аппарата может быть секцией фюзеляжа, подобной основной части (7) фюзеляжа или задней части (10) фюзеляжа (фиг. 4.1). Экранирующие панели (9) также могут собираться на других элементах конструкции летательного аппарата, подобных пилону (11) двигателя (фиг. 4.3), вертикальному хвостовому стабилизатору (12) и горизонтальному хвостовому стабилизатору (13) (фиг. 4.2), и гондоле (15) двигателя. Защита, предоставленная гондолой (15) двигателя, может быть особенно важна в некоторых двигателях (14), имеющих пропеллеры, подобных двигателям UDF (с вентиляторами без защитного кожуха) (смотрите фиг. 4.3).
Разные композитные материалы могут использоваться при разработке предпочтительного варианта осуществления. Смолой используемого композитного материала является эпоксидная смола, бисмалеимидная смола (BMI), термопластичная смола (подобная (полиэфир-эфир-кетоновой) смоле PEEK или (полиэфир-кетон-кетоновой) смоле PEKK), или другие подобные смолы. Используемым волокном может быть одно из общеизвестных для авиационных применений, таких как углеродное волокно или Kevlar®, при использовании различных геометрических конфигураций, подобных волокнам с одномерным, двухмерным или трехмерным плетением. Этим материалы могут быть «предварительно пропитанными» (также называемыми «препрегами») или смола может вводиться посредством «инфузии».
Должно быть принято во внимание, что упомянутые варианты осуществления являются всего лишь примерами и они не предназначены для ограничения применимости, конфигурации или объема изобретения никоим образом. Понятно, что некоторые изменения могут быть произведены в функциональных возможностях и компоновке элементов, описанных в примерном варианте осуществления. Вышеизложенное подробное описание будет снабжать специалистов в данной области техники удобным планом действий для реализации примерного варианта осуществления изобретения, не выходя из объема изобретения, который изложен в прилагаемой формуле изобретения.
Claims (21)
1. Защитный экран против ударов льда о конструкции летательного аппарата, характеризующийся тем, что содержит слои композитного материала (1), имеющего микрокапсулы (2), содержащие восстановительный реагент (5), причем
композитный материал (1) также содержит микрокапсулы (2), содержащие частицы (3) катализатора, причем под действием частиц (3) катализатора восстановительный реагент (5) становится полимеризованным восстановительным реагентом (6),
причем восстановительный реагент (5) является дициклопентадиеном,
причем частицы (3) катализатора являются частицами гексахлорида вольфрама и хлорида диэтилалюминия (WCl6-Et2AlCl).
2. Защитный экран от ударов льда о конструкции летательного аппарата по п.1, в котором:
- восстановительный реагент (5), содержащийся в микрокапсуле (2), срабатывает, когда трещина (4), образующаяся в экране, достигает:
по меньшей мере, микрокапсулы (2) с восстановительным реагентом (5), и
по меньшей мере, микрокапсулы (2) с частицами (3) катализатора,
- и частицы (3) катализатора реагируют с восстановительным реагентом (5).
3. Защитный экран от ударов льда о конструкции летательного аппарата по любому из пп.1 или 2, в котором микрокапсулы (2) выполнены из карбамид-формальдегида.
4. Защитный экран от ударов льда о конструкции летательного аппарата по любому из пп.1 или 2, в котором микрокапсулы (2) выполнены из поливинилового спирта.
5. Защитный экран от ударов льда о конструкции летательного аппарата по п.1, в котором частицы (3) катализатора дополнительно содержат частицы комплексов карбена рутения или частицы комплексов карбена осмия.
6. Защитный экран от ударов льда о конструкции летательного аппарата по п.1, в котором восстановительный реагент (5) дополнительно содержит цианоакрилат.
7. Защитный экран от ударов льда о конструкции летательного аппарата по п.6, в котором частицы (3) катализатора дополнительно содержат частицы воды.
8. Защитный экран от ударов льда о конструкции летательного аппарата по п.1, в котором восстановительный реагент (5), содержащийся в микрокапсулах (2), дополнительно содержит термопластичный полимер.
9. Защитный экран от ударов льда о конструкции летательного аппарата по п.8, в котором восстановительный реагент (5), содержащий термопластичный полимер, становится жидким при нагревании экранирующих панелей (9), распространяя восстановительный реагент (5) в пределах трещины (4), а когда температура экранирующих панелей (9) снижается, восстановительный реагент (5) возвращается в твердое состояние, цементируя трещину (4).
10. Защитный экран от ударов льда о конструкции летательного аппарата по п.1, при этом экран имеет экранирующие панели (9), собранные на вертикальных и горизонтальных шпангоутах (8), которые прикреплены к конструкции летательного аппарата.
11. Защитный экран от ударов льда о конструкции летательного аппарата по п.10, в котором экранирующие панели (9) изготовлены с использованием эпоксидной смолы, бисмалеимидной (BMI) смолы или термопластичной смолы (подобной PEEK (полиэфир-эфир-кетоновой) смоле или подобной PEKK (полиэфир-кетон-кетоновой) смоле).
12. Защитный экран от ударов льда о конструкции летательного аппарата по любому из пп.10 или 11, при этом конструкция летательного аппарата является частью секции (7, 10) фюзеляжа.
13. Защитный экран от ударов льда о конструкции летательного аппарата по любому из пп.10 или 11, при этом конструкция летательного аппарата является вертикальным хвостовым стабилизатором (12) или горизонтальным хвостовым стабилизатором (13).
14. Защитный экран от ударов льда о конструкции летательного аппарата по любому из пп.10 или 11, при этом конструкция летательного аппарата является гондолой (15) двигателя или пилоном (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 (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012132407A RU2012132407A (ru) | 2014-02-10 |
| RU2607686C2 true RU2607686C2 (ru) | 2017-01-10 |
Family
ID=46516582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012132407A RU2607686C2 (ru) | 2011-07-29 | 2012-07-27 | Защитный экран против ударов льда о летательный аппарат |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20130187002A1 (ru) |
| EP (1) | EP2551189B1 (ru) |
| CN (1) | CN102897312A (ru) |
| CA (1) | CA2783317C (ru) |
| ES (2) | ES2395645B1 (ru) |
| RU (1) | RU2607686C2 (ru) |
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. |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020111434A1 (en) * | 2001-02-13 | 2002-08-15 | White Scott R. | Multifunctional autonomically healing composite material |
| WO2004007608A2 (en) * | 2002-07-15 | 2004-01-22 | Motorola, Inc. | Self-healing polymer compositions |
| US6712318B2 (en) * | 2001-11-26 | 2004-03-30 | The Boeing Company | Impact resistant surface insulation tile for a space vehicle and associated protection method |
| 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 |
| US20080173382A1 (en) * | 2007-01-18 | 2008-07-24 | Thulasiram Gobinath | Self-healing materials and use thereof for extending the lifespan of a tire |
| US20090036568A1 (en) * | 2006-10-17 | 2009-02-05 | Philippe Merle | Self healing composite material and method of manufacturing same |
| US20090191402A1 (en) * | 2008-01-25 | 2009-07-30 | Board Of Trustees Of University Of Illinois | Self-Healing Laminate System |
| WO2010105744A2 (de) * | 2009-03-16 | 2010-09-23 | Airbus Operations Gmbh | Kühler für ein flugzeugkühlsystem, flugzeugkühlsystem und verfahren zum betreiben eines flugzeugkühlsystems |
| US20100320693A1 (en) * | 2006-10-17 | 2010-12-23 | Citco Building, Wickhams Cay | Projectile Trap Material With Improved Trapping Behavior For Projectiles |
| US20110057340A1 (en) * | 2008-02-15 | 2011-03-10 | Catalyse | Self-repairing composition, self-repairing materials, self-repairing methods and applications |
Family Cites Families (20)
| 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 |
| 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 |
| 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 |
| 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
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020111434A1 (en) * | 2001-02-13 | 2002-08-15 | White Scott R. | 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 |
| WO2004007608A2 (en) * | 2002-07-15 | 2004-01-22 | Motorola, Inc. | Self-healing polymer compositions |
| 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 |
| US20090036568A1 (en) * | 2006-10-17 | 2009-02-05 | Philippe Merle | Self healing composite material and method of manufacturing same |
| US20100320693A1 (en) * | 2006-10-17 | 2010-12-23 | Citco Building, Wickhams Cay | Projectile Trap Material With Improved Trapping Behavior For Projectiles |
| US20080173382A1 (en) * | 2007-01-18 | 2008-07-24 | Thulasiram Gobinath | Self-healing materials and use thereof for extending the lifespan of a tire |
| US20090191402A1 (en) * | 2008-01-25 | 2009-07-30 | Board Of Trustees Of University Of Illinois | Self-Healing Laminate System |
| US20110057340A1 (en) * | 2008-02-15 | 2011-03-10 | Catalyse | Self-repairing composition, self-repairing materials, self-repairing methods and applications |
| WO2010105744A2 (de) * | 2009-03-16 | 2010-09-23 | Airbus Operations Gmbh | Kühler für ein flugzeugkühlsystem, flugzeugkühlsystem und verfahren zum betreiben eines flugzeugkühlsystems |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2783317C (en) | 2019-09-24 |
| CN102897312A (zh) | 2013-01-30 |
| US20130187002A1 (en) | 2013-07-25 |
| 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 |
| ES2606372T3 (es) | 2017-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2607686C2 (ru) | Защитный экран против ударов льда о летательный аппарат | |
| EP3318481B1 (en) | Panel structure for an aircraft and manufacturing method thereof | |
| EP2610164B1 (en) | Rear fuselage with a shield for an aircraft with fuselage-mounted engines and method for determining the area of the shield | |
| US8322657B2 (en) | Panel with impact protection membrane | |
| EP3296194B1 (en) | Integrated detachable ballistic shield | |
| CN102030102B (zh) | 一种抗鸟撞飞机平尾前缘 | |
| AU674254B2 (en) | Wire cutter system having aerodynamic, microwave energy absorbing fairing | |
| Fawcett et al. | Boeing composite airframe damage tolerance and service experience | |
| WO2007044040A3 (en) | Energy absorbing airframe for a vertical lift vehicle | |
| CN102490912A (zh) | 一种航天器空间碎片防护结构 | |
| US8906493B2 (en) | Structural composite panel for an aircraft including a protection against high energy impacts | |
| JP6770297B2 (ja) | 落雷防護システムの形成方法 | |
| Fyall | Practical aspects of rain erosion of aircraft and missiles | |
| CN209467313U (zh) | 螺栓连接安装形式的多功能航空透明件 | |
| Dexter | Long-term environmental effects and flight service evaluation of composite materials | |
| CN203845016U (zh) | 防鸟撞挡板 | |
| US20100059627A1 (en) | Aircraft with a Rear Fuselage Protection Shield | |
| Tsotsis | Considerations of failure mechanisms in polymer matrix composites in the design of aerospace structures | |
| CN106240801B (zh) | 具有阻挡发动机叶片释放物的保护性防护物的飞行器 | |
| Authority | Potential damage assessment of a mid-air collision with a small UAV | |
| CN106586004A (zh) | 一种飞机着陆擦尾告警方法 | |
| CN109850137A (zh) | 一种伞降无人机可快速拆卸的后支点减震机构 | |
| CN105730680A (zh) | 用于螺旋桨叶片的装置 | |
| ROBERTS et al. | Changes in the flight deck transparencies | |
| Hu | The Lightning Protection of Mi-26 Helicopter |