SE519890C2

SE519890C2 - Apparatus for mechanical bonding of a ceramic material and a metal, in particular for forming a guide attack edge

Info

Publication number: SE519890C2
Application number: SE9103658A
Authority: SE
Inventors: P Bernard; J Viala
Original assignee: Aerospatiale
Priority date: 1990-12-18
Filing date: 1991-12-11
Publication date: 2003-04-22
Also published as: FR2825760A1; DE4141166B3; ITMI913106A1; NL194702C; NL194702B; NL9102111A; ITMI913106A0; CA2057762A1; IT1316422B1; SE9103658L

Abstract

The ceramic material (1) is divided into independent sections (10) joined to the metal structure (2) of the rudder via a connection arrangement (8, 9) and intermediate parts (13). A mechanical connection device between a ceramic material (1) and a metal, especially for the front edge of a rudder, has the ceramic material divided into independent sections, each of which is joined to a metal structure and combined together using a connection arrangement with a given configuration. Intermediate parts are provided between the connection arrangement members.

Description

15 20 25 30 35 40 519 §9o inre av ett spår som sträcker sig tvärs roderytans längdrikt- ning inuti metallstrukturen, varvid spåret är inramat mot sin öppning vänd framåt medelst flänsar avsedda att säkra föran- kringen av ansatserna anordnade på klacken hos det keramiska elementet. 15 20 25 30 35 40 519 §9o interior of a groove extending transversely to the longitudinal direction of the rudder surface inside the metal structure, the groove being framed towards its opening facing forward by means of flanges intended to secure the anchoring of the shoulders arranged on the lug of the ceramic element .

Med fördel skall noteras att en mellanläggsdel är anord- nad åtminstone mellan klacken och flänsarna hos spåret även som vid spårets baksida.It should be noted with advantage that an intermediate part is arranged at least between the lug and the flanges of the groove also as at the back of the groove.

Enligt ett annat särskilt kännemärke hos uppfinningen är mellanläggsdelen anordnad utefter en axel parallell med roder- ytan på ett icke kontinuerligt sätt, i form av kontaktelement åtskilda av "tomrum".According to another particular feature of the invention, the spacer part is arranged along an axis parallel to the rudder surface in a non-continuous manner, in the form of contact elements separated by "voids".

Andra särskilda särdrag och fördelar hos uppfinningen framgår vid läsning av beskrivningen under hänvisning till bifogade ritningar, vilka visar i: Fig. 1 en schematisk planvy av en roderyta; Fig. 2 ett schematiskt snitt längs linjen II-II i fig. 1; Pig. 3 ett snitt enligt fig. 2 visande den mekaniska sammanbindningsanordningen enligt uppfinningen; §ig¿_g ett delsnitt längs linjen II-II i fig. 3; och Fig. 5 en schematisk planvy av en roderyta enligt upp- finningen.Other particular features and advantages of the invention will become apparent upon reading the specification with reference to the accompanying drawings, which show in: Fig. 1 a schematic plan view of a rudder surface; Fig. 2 is a schematic section along the line II-II in Fig. 1; Pig. 3 is a section according to Fig. 2 showing the mechanical connecting device according to the invention; Fig. A partial section along the line II-II in Fig. 3; and Fig. 5 is a schematic plan view of a rudder surface according to the invention.

I fig. 1 och 2 visas schematiskt framkanten 1 till en roderyta för missiler förbunden med metallstrukturen 2 hos roderytan i en sammanbindningszon 3. Insidan 4 och utsidan 5 hos panelerna är utsatta för mekaniska påkänningar materia- liserade av'Pí1afHH Öfmedan de yttre termiska flödena utövas på strukturens helhet (pilar 7).Figures 1 and 2 schematically show the leading edge 1 of a rudder surface for missiles connected to the metal structure 2 of the rudder surface in an interconnection zone 3. The inside 4 and the outside 5 of the panels are subjected to mechanical stresses materialized by PI1afHH while the external thermal flows on the structure as a whole (arrows 7).

Anordningen för mekanisk sammanbindning enligt uppfin- ningen visas i fig. 3, 4 och 5. Det keramiska materialet 1 bildar framkanten underkastad den aerodynamiska uppvärmningen (hastighet V) och är delad i flera partier eller element 10, av vilka vart och ett av partierna sträcker sig bakåt längs X- axeln till en klack 8 som ingriper i det inre av ett spår 9, vilket sträcker sig tvärs roderytans längdriktning i det inre av metallstrukturen 2. Klacken och spåret bildar förbindnings- medel av den speciella formen mellan det keramiska elementet och metallstrukturen. Spårets höjd c sett parallellt med en vertikal Y-axel är inramad mot sin öppning orienterad framåt, varvid flänsar 11 begränsar dess ingång med en liten höjd d. 10 15 20 25 30 35 40 519 890 Klacken 8 är själv profilerad för att bilda ansatserna 12 med höjden a och som tar stöd mot flänsarna 11 när de kopplas för förankring av det keramiska elementet 10 vid metallstrukturen.The mechanical bonding device according to the invention is shown in Figs. 3, 4 and 5. The ceramic material 1 forms the leading edge subjected to the aerodynamic heating (speed V) and is divided into several portions or elements 10, each of which extends backwards along the X-axis to a lug 8 which engages in the interior of a groove 9, which extends across the longitudinal direction of the rudder surface in the interior of the metal structure 2. The lug and the groove form connecting means of the special shape between the ceramic element and the metal structure . The height c of the groove seen in parallel with a vertical Y-axis is framed towards its opening oriented forwards, flanges 11 limiting its entrance by a small height d. with the height a and which takes support against the flanges 11 when they are coupled for anchoring the ceramic element 10 to the metal structure.

En mellanläggsdel 13, exempelvis en elastomer, är anordnad i 3 höjd med de verksamma ytornas angränsande sidor bildande förbindningen keramik-metall, dvs. mot klacken 8 (i höjd med ansatserna 12 och den centrala halsen 14 med tjockleken b) och flänsarna 11. Måttet a och måttet b hos klacken 8 av keramiskt material fyller klart den mekaniska spänningen för framkanten.An insert 13, for example an elastomer, is arranged at a height 3 with the adjacent sides of the active surfaces forming the ceramic-metal connection, i.e. against the lug 8 (at the height of the shoulders 12 and the central neck 14 with the thickness b) and the flanges 11. The dimension a and the dimension b of the lug 8 of ceramic material clearly fill the mechanical stress for the front edge.

Styvheten hos förbindningszonen 3 i planet X Y tvärs strukturen är funktionen av tjockleken Jl hos mellanläggsdelarna 13 mot klacken 8 och flänsarna 11. Å andra sidan är styvheten mot rotation, dvs. omkring en axel parallell med X-axeln, säker- ställd av en uppdelad och ej kontinuerlig fördelning av mellan- läggsdelarna 13 (kontaktelement 13, separerade av mellanrummen 15 bildade av genomborrade kontaktelement ur en mycket elastisk produkt) längs Z-axeln för spåren 9, som klart framgår av fig. 4. Det faktum att framkanten består av flera element 10, vart och ett försett med kontaktelement, och detta i mellanrummet J2, varvid mellanläggsdelarna är åtskilda medelst mellanrum, bidrar till att bära de keramiska elementen under deformation av roderytans metallstruktur.The stiffness of the connecting zone 3 in the plane X Y across the structure is the function of the thickness J1 of the liner parts 13 against the lug 8 and the flanges 11. On the other hand, the stiffness against rotation, i.e. about an axis parallel to the X-axis, ensured by a divided and non-continuous distribution of the intermediate parts 13 (contact elements 13, separated by the gaps 15 formed by pierced contact elements from a very elastic product) along the Z-axis of the grooves 9, as is clear from Fig. 4. The fact that the leading edge consists of several elements 10, each provided with contact elements, and this in the space J2, the spacer parts being separated by spaces, contributes to supporting the ceramic elements during deformation of the metal structure of the rudder surface .

Ett visst spel J3 mellan elementen 10 och snitten 16 anordnade på nämnda elements ändytor, gör dem oberoende av varandra utan kontakt dem emellan.A certain play J3 between the elements 10 and the cuts 16 arranged on said end surfaces of said elements, makes them independent of each other without contact between them.

Om man eftersträvar en framkant utformad att absorbera radarvågor, används element 10 av ett keramiskt material absorberande radarvågorna, och kan man använda en mellanläggs- del av bestämd ledningsförmåga. Placeringen av dessa delar 13 i ett område efter klacken i spåret 9, medför genom sin volym ett bidrag till att uppta elektromagnetism i fogen.If a leading edge designed to absorb radar waves is sought, elements 10 of a ceramic material absorbing the radar waves are used, and a spacer of a certain conductivity can be used. The placement of these parts 13 in an area after the heel in the groove 9, due to its volume, makes a contribution to absorbing electromagnetism in the joint.

Medelst en sådan anordning påverkar de termiska belast- ningarna ej själva fogen. Dessa belastningar överförs genom varje parti, tillåtande att paret keramik - metall betraktas, varje bröstparti satisfierar separat den termiska omgivningen.By means of such a device, the thermal loads do not affect the joint itself. These loads are transmitted through each portion, allowing the ceramic-metal pair to be viewed, each chest portion separately satisfying the thermal environment.

En deformation av metallstrukturen är ej i stånd att belasta de keramiska elementen.A deformation of the metal structure is not able to load the ceramic elements.

För övrigt är ett partis uppdelning i element, ej nöd- vändigt för en fog med ringa längd, dock föreslagen huvud- sakligen för åstadkommandet av en fog med stor längd. 519 890 4 Det underförstås att man kan använda olika keramiska material och dess motsvarande mellanliggande delar för att åstadkomma de olika elementen bildande nämnda framkant.Incidentally, the division of a party into elements is not necessary for a joint of short length, however, it is proposed mainly for the creation of a joint of large length. It is understood that one can use different ceramic materials and their corresponding intermediate parts to provide the various elements forming said leading edge.

Claims

10 15 20 519 890 5 Patent claims

Device for mechanical joining of a ceramic material and a metal especially for the formation of a leading edge to a rudder surface, characterized in that the ceramic material (1) is divided into a plurality of mutually independent elements (10), each and one attached to a metal structure (2) by means of a connecting member (8, 9) of special shape, wherein parts of spacers (13) are arranged between said connecting members.

Device according to claim 1, characterized in that each element (10) extends backwards with a lug (8) which engages with the interior of a groove (9) extending transversely to the longitudinal direction of the rudder surface inside the metal structure (2).

Device according to claims 1 and 2, characterized in that the groove (9) is closed towards its forward-facing opening, wherein ﬂ grooves (11) are arranged to secure the anchoring of shoulders (12) arranged on the lug (8) of the ceramic element.

Device according to claims 1-3, characterized in that the parts of the spacer (13) are arranged at least between the lug (8) and the ns ends (11) with the thicknesses (J, and Iz), also at the back of the groove.

Device according to claims 1 and 4, characterized in that the spacer part (13) is arranged along a Z-axis parallel to the front edge and consists of non-continuously shaped contact elements separated by spaces (15).

Device according to claim 1, characterized in that a clearance (13) between the elements (10) and its cut surfaces (16) arranged on the ends of the elements makes them independent of each other.

Device according to claim 1, characterized in that the independent elements (10) can be formed of different ceramic materials.