本公開總體上涉及具有圓角填料的復合結構體和系統,并且更具體地,涉及具有導電圓角填料系統以有利于導電性的飛行器復合結構體和系統,及其制造方法。
背景技術:
飛機機翼和機身結構通常由金屬材料制成,其提供導電性和電流返回以承載功能性和故障電流并處理靜電消散。復合材料由于其高強度重量比、耐腐蝕性和其它有利的特性而日益地用于飛行器機翼和機身結構的制造,以改進飛機的性能和降低飛機的重量。
例如,飛機機翼可由包括復合機翼蒙皮板的復合加強板結構形成,增強桁條或加強筋、翼梁和肋狀件可附接到復合材料機翼蒙皮板,以改進復合機翼蒙皮板的強度、硬度、抗彎曲性和穩定性。當增強桁條(諸如刀片狀或t形桁條、i形桁條、j形桁條或其它類型的桁條)垂直地附接或接合至復合機翼蒙皮板時,增強桁條的每個彎曲片的半徑可形成間隙或空隙區。由復合材料制成并且具有大致三角形橫截面的圓角填料或“長條(noodle)”可用于填充圓角填料區或長條區,以便為這些區提供另外的結構增強。
然而,用于制備復合飛機機翼、機身或包括復合圓角填料的其它飛機結構的復合材料通常具有低導電性或無導電性。復合飛機機翼、機身或其它飛機結構與在此類復合飛機機翼、機身或其它飛機結構中使用的金屬緊固件之間的良好電接觸對于提供導電性和靜電消散(諸如在雷擊事件或其它電氣事件中)以及提供足夠的電流返回和電流流動路徑是重要的。
由金屬線或類似金屬結構組成的已知專用導電系統可添加到復合飛機機翼、機身和其它飛機結構,以提供導電性和電流返回。然而,此類已知專用導電系統可能重(即,幾百磅的金屬線),并且可增加飛機的重量。例如,飛機的重量增加可導致燃料消耗增加,這進而可導致燃料成本增加。此外,此類已知的專用導電系統可能是復雜的并且難以安裝的,這進而可導致制造時間增加和勞動力成本增加。
此外,復合飛機機翼或其它飛機結構可包括可具有修剪或切割邊緣的內部復合桁條、翼梁和翼肋(rib)。沿此類修剪或切割邊緣的縫隙(其中復合機翼蒙皮板與內部復合材料桁條、翼梁和翼肋相接)可易出現“邊緣發光”,這是等離子體噴射或高激發粒子發射或噴射或電子在修剪或切割邊緣處噴出,導致雷擊的次級影響。此類邊緣發光可導致等離子體噴射,并且可成為燃料箱或飛機復合機翼內的其它區域中的潛在點火源。
存在已知的系統和方法來防止或減輕復合飛機機翼和其它飛機結構中的邊緣發光。此類已知的系統和方法包括涂布密封劑以覆蓋內部復合桁條、翼梁和翼肋的修剪或切割邊緣,并覆蓋飛機復合機翼上的金屬部件,諸如金屬緊固件。此外,此類已知的系統和方法包括使用緊固件帽密封件以覆蓋金屬部件,諸如在飛機復合機翼上的金屬緊固件或其它飛機結構。
然而,此類已知的密封劑和緊固件密封帽可能數量非常大,并且可增加飛機的重量,這可導致燃料消耗增加,并且進而可導致燃料成本增加。此外,此類已知的密封劑和緊固件密封帽可能耗時且勞動密集地應用到飛機合材料機翼或其它飛機結構,這進而可導致制造時間增加和勞動力成本增加。
另外,飛機復合機翼的復合材料可由此類飛機復合機翼的外部上產生的摩擦、由補給燃料起電以及由在此類飛機復合機翼的燃料箱中的燃料晃動而積累電荷。如果飛機復合機翼和飛機復合機翼中的金屬緊固件之間的電接觸不充分,那么來自雷擊的電流可能得不到消散,而會保留在被雷擊的緊固件附近,并且可被引導進入下部結構,并且可能被引導進入燃料箱,其中可發生靜電放電或火花,導致潛在的點火源。
存在已知的系統和方法來防止或減輕在飛機復合機翼燃料箱和其它飛機復合結構體中的靜電放電。此類已知的系統和方法包括應用密封劑和使用緊固件帽密封件以覆蓋金屬部件,諸如在飛機復合機翼燃料箱中的金屬緊固件,以將靜電放電限制在緊固接頭中并且防止其漏入燃料箱或其它飛機復合結構體。
然而,此類已知的密封劑和緊固件密封帽的數量巨多,并且可增加飛機的重量,這可導致燃料消耗增加,并且進而可導致燃料成本增加。此外,此類已知的密封劑和緊固件密封帽可能需要耗時且勞動密集地應用到飛機復合材料機翼或其它飛機結構,這進而可導致制造時間增加和勞動力成本增加。
因此,在本領域中期望和需要具有圓角填料系統以促進導電性的飛機復合結構體和系統,以及制造該系統的方法,其提供優于已知結構、系統和方法的優點。
技術實現要素:
滿足了這種對具有減小的面積圓角填料的復合結構體及其形成方法的需要。如在以下詳細描述中所討論的,具有減小面積圓角填料的復合結構體及其形成方法的實施例可提供優于已知結構和方法的顯著優勢。
在本公開的一個實施例中,提供了一種導電圓角填料系統。導電圓角填料系統包括復合組件,其包括具有一個或多個圓角填料區的一個或多個復合結構體。導電圓角填料系統進一步包括一個或多個導電圓角填料,其填充一個或多個圓角填料區。導電圓角填料中的每個具有包括導電材料的導電元件。
導電圓角填料系統進一步包括一個或多個總體系統,其經由一個或多個導電圓角填料連接件而連接到一個或多個導電圓角填料,形成導電圓角填料系統的一個或多個電流處理系統。該一個或多個電流處理系統包括被構造成處理邊緣發光的邊緣發光處理系統、被構造成處理靜電消散的靜電消散處理系統以及被構造成處理電流返回的電流返回處理系統中的一個或多個。
在本公開的另一個實施例中,提供了一種用于飛機的導電圓角填料系統。導電圓角填料系統包括飛機復合組件,其包括一個或多個復合結構體。一個或多個復合結構體包括具有形成一個或多個圓角填料區的多個桁條和多個翼梁的至少一個復合機翼。
導電圓角填料系統進一步包括一個或多個導電圓角填料,其填充一個或多個圓角填料區。導電圓角填料中的每個具有包括導電材料的導電元件。
導電圓角填料系統進一步包括飛機中的一個或多個總體系統。一個或多個總體系統包括緊固件系統、燃料箱系統和電流產生系統中的一個或多個。一個或多個總體系統經由一個或多個導電圓角填料連接件而連接到一個或多個導電圓角填料,形成用于飛機的導電圓角填料系統的一個或多個電流處理系統。該一個或多個電流處理系統包括被構造成處理邊緣發光的邊緣發光處理系統、被構造成處理靜電消散的靜電消散處理系統,以及被構造成處理電流返回的電流返回處理系統中的一個或多個。
在本公開的另一個實施例中,提供了制備和使用用于航空器的復合組件的導電圓角填料系統的方法。該方法包括將包括導電材料的導電元件添加到一個或多個圓角填料,以獲得一個或多個導電圓角填料的步驟。
該方法進一步包括將一個或多個導電圓角填料安裝到在航空器的復合組件的復合結構體中形成的一個或多個圓角填料區中。該方法進一步包括將一個或多個導電圓角填料經由一個或多個導電圓角填料連接件而連接到航空器中的一個或多個總體系統,以形成一個或多個電流處理系統。一個或多個電流處理系統包括邊緣發光處理系統、靜電消散處理系統以及電流返回處理系統中的一個或多個。
該方法進一步包括使用一個或多個電流處理系統來處理航空器的復合組件中的邊緣發光、靜電消散和電流返回中的一個或多個的步驟。
已經討論的特征、功能和優點可在本公開的各種實施例中獨立地實現,或可在其它實施例中組合,其進一步的細節可參考以下描述和附圖看出。
附圖說明
參考下面結合附圖的詳細描述可更好地理解本公開,附圖示出了優選的和示例性的實施例,但是不一定按比例繪制,其中:
圖1為結合有本公開的導電圓角填料系統的實施例的航空器的透視圖的說明;
圖2a為飛機制造和服務方法的實施例的流程圖的說明;
圖2b為飛機的實施例的功能塊圖的說明;
圖3a為本公開的導電圓角填料系統的示例性實施例的功能塊圖的說明;
圖3b為在本公開的導電圓角填料系統的導電圓角填料的實施例中可使用的單向圓角填料的示例性實施例的功能塊圖的說明;
圖3c為在本公開的導電圓角填料系統的導電圓角填料的實施例中可使用的層壓圓角填料的示例性實施例的功能塊圖的說明;
圖3d為在本公開的導電圓角填料系統的導電圓角填料的實施例中可使用的同質圓角填料和金屬圓角填料的示例性實施例的功能塊圖的說明;
圖3e為在本公開的導電圓角填料系統的導電圓角填料的實施例中可使用的導電元件的示例性實施例的功能塊圖的說明;
圖3f為本公開的導電圓角填料系統的電流處理系統的示例性實施例的功能塊圖的說明;
圖4a為以具有本公開的導電圓角填料的實施例的葉片桁條形式的復合結構體的透視圖的說明;
圖4b為以具有本公開的導電圓角填料的葉片桁條形式的復合結構體的部分前剖視圖的說明;
圖4c為以具有本公開的導電圓角填料的帽式桁條形式的復合結構體的部分前剖視圖的說明;
圖4d為以具有本公開的導電圓角填料的i型桁條形式的復合結構體的部分前剖視圖的說明;
圖5a為可用于本公開的導電圓角填料系統的實施例中的單向滾壓圓角填料的示例性實施例的放大前剖視圖的說明;
圖5b為可用于本公開的導電圓角填料系統的實施例中的單向拉擠圓角填料的示例性實施例的放大前剖視圖的說明;
圖6a為可用于本公開的導電圓角填料系統的實施例中的層壓圓角填料的示例性實施例的放大前剖視圖的說明;
圖6b為可用于圖6a的層壓圓角填料中的單向滾壓尖端形式的尖端部的示例性實施例的放大前剖視圖的說明;
圖6c為可用于圖6a的層壓圓角填料中的單向拉擠尖端形式的尖端部的示例性實施例的放大前剖視圖的說明;
圖6d為可用于圖6a的層壓圓角填料中的金屬尖端或同質尖端形式的尖端部的示例性實施例的放大剖視圖的說明;
圖7為可用于本公開的導電圓角填料系統的實施例中的同質圓角填料的示例性實施例的放大前剖視圖的說明;
圖8為可用于本公開的導電圓角填料系統的實施例中的金屬圓角填料的示例性實施例的放大前剖視圖的說明;
圖9a為在桁條中的已知圓角填料的說明,并且示出雷擊和邊緣發光;
圖9b為具有與圖9a的桁條中的緊固件系統連接的導電圓角填料的邊緣發光處理系統的說明,并且示出通過導電圓角填料的重定向電流路徑;
圖10a為在燃料箱中的桁條中的已知圓角填料的說明,并且示出補給燃料起電和靜電放電;
圖10b為具有與圖10a的桁條中的燃料箱系統連接的導電圓角填料的靜電消散處理系統的實施例的說明,并且示出通過導電圓角填料的重定向電荷路徑和重定向電流路徑;
圖11a為在燃料箱中的桁條中的已知圓角填料的局部視圖的說明,并且示出燃料晃動和電火花;
圖11b為具有與圖11a的桁條中的燃料箱系統連接的導電圓角填料的靜電消散處理系統的另一個實施例的說明,并且示出通過導電圓角填料的重定向電荷路徑和重定向電流路徑;
圖12a為在飛機機翼板中的已知圓角填料的說明,并且示出經由專用導電系統的電流返回;
圖12b為具有與圖12a的飛機機翼板中產生的電流連接的導電圓角填料的電流返回處理系統的實施例的說明,并且示出通過導電圓角填料的重定向電流路徑;以及
圖13為示出本公開的方法的示例性實施例的塊流程圖的說明。
在本公開示出的每個圖示出所呈現的實施例的一個方面的變型,并且將僅詳細討論差別。
具體實施方式
在下文中,現在將參考附圖更全面地描述所公開的實施例,附圖中示出一些但不是全部的實施例。實際上,可提供若干不同的實施例,并且不應解釋為對本文提及的實施例的限制。相反,提供這些實施例以使得本公開更詳盡以及將本公開的范圍完整地傳達給本領域技術人員。
現在參考附圖,圖1為結合有本公開的導電圓角填料系統10的實施例的航空器12(諸如以飛機12a的形式)的透視圖的說明。如圖1所示,航空器12(諸如以飛機12a的形式)包括機身14、機頭16、機翼18、引擎20、垂直尾翼22和水平尾翼24。如圖1進一步所示,機翼18和機身14可包括一個或多個燃料箱25。
導電圓角填料系統10(見圖1)包括復合組件26(見圖1),諸如飛機復合組件26a(見圖1)。復合組件26(見圖1)包括一個或多個復合結構體28(見圖1),諸如飛機復合結構體28a(見圖1)。在示例性實施例中,復合結構體28(見圖1、圖3a)包括飛機復合結構體28a(見圖1、圖3a)。在其它實施例(未示出)中,復合結構體可包括旋翼飛機上的旋翼飛機復合結構體、航天器上的航天器復合結構體、船只上的船只復合結構體或可與本公開的導電圓角填料系統10一起使用的其它合適的復合結構體。
現在參考圖2a至圖2b,圖2a為飛機制造和服務方法30的實施例的流程圖的說明,而圖2b為飛機46的實施例的功能塊圖的說明。參考圖2a至圖2b,本公開的實施例可在飛機制造和服務方法30(如圖2所示)和飛機46(如圖2b所示)的上下文中描述。在預生產期間,示例性飛機制造和服務方法30(見圖1)可包括飛機46(見圖2b)規格和設計32(見圖2a)以及材料采購34(見圖2a)。在制造期間,進行飛機46(見圖2b)的部件和子組件制造36(見圖2a)和系統集成38(見圖2a)。此后,飛機46(見圖2b)可經過認證和交付40(見圖2a)以便被投入使用42(見圖2a)。當由顧客使用42(見圖2a)時,飛機46(見圖2b)可被定期地進行日常維護和保養44(見圖2a),其還可以包括修改、重新配置、整修和其它合適的保養。
飛機制造和服務方法30(見圖2a)中的每個過程可由系統集成商、第三方和/或運營商(例如,顧客)執行或進行。出于本說明書的目的,系統集成商可包括但不限于許多飛機制造商和主系統分包商;第三方可包括但不限于許多賣主、分包商和供應商;并且運營商可包括航空公司、租賃公司、軍事實體、服務組織和其它合適的運營商。
如圖2b所示,由示例性飛機制造和服務方法30生產的飛機46可包括具有多個系統50和內部52的機體48。如圖2b進一步所示,系統50的實例可包括推進系統54、電氣系統56、液壓系統58以及環境系統60中的一個或多個。如圖2b進一步所示,系統50可包括本公開的導電圓角填料系統10的示例性實施例??砂ㄔS多其它系統。雖然示出了航空航天實例,但是本公開的原理可應用于其它工業,諸如汽車工業。
在飛機制造和服務方法30(見圖2a)的任何一個或多個階段期間可采用本文所實施的方法和系統。例如,對應于部件和子組件制造36(見圖2a)的部件或子組件可以以類似于在飛機46(見圖2b)在使用42(見圖2a)時生產的部件或子組件的方式制作或制造。另外,可在部件和子組件制造36(見圖2a)和系統集成38(見圖2a)期間利用一個或多個設備實施例、方法實施例或其組合,例如從而大大加速飛機46的組裝或降低其成本(見圖2b)。類似地,可在飛機46(見圖2b)在使用42(見圖2a)時利用一個或多個設備實施例、方法實施例或其組合,例如并且不限于以進行維護和保養44(見圖2a)。
現在參考圖3a,圖3a為本公開的導電圓角填料系統10的示例性實施例的功能塊圖的說明。如圖3a所示,導電圓角填料系統10包括復合組件26,諸如飛機復合組件26a。復合組件26(見圖3a)包括一個或多個復合結構體28(見圖3a),諸如一個或多個飛機復合結構體28a(見圖3a)。如圖3a所示,一個或多個復合結構體28(諸如飛機復合結構體28a)可包括機身14、機翼18(諸如復合機翼18a)、燃料箱25、機翼結構體(諸如桁條62、翼梁64、翼肋66,和蒙皮板68),或其它合適的復合結構體28(諸如飛機復合結構體28a)。
一個或多個圓角填料區72(見圖3a、圖4a)可以形成在復合結構體28(見圖3a、圖4a)中。例如,桁條62和翼梁64可形成一個或多個圓角填料區72(見圖3a、圖4a)。桁條62(見圖3a)、翼梁64(見圖3a)和翼肋66(見圖3a)可用于加強航空器12(見圖1)諸如飛機12a(見圖1)的機翼16(見圖3a)的蒙皮板68a(見圖3a)??稍趯щ妶A角填料系統10(見圖3a)中使用的各種類型的桁條62(見圖3a、圖4a至圖4d)下面參照圖4a至圖4d進一步詳細討論。圓角填料(radiusfiller)區70可具有大致三角形形狀74a(見圖3a、圖4a)或其他合適的形狀。
如圖3a所示,導電圓角填料系統10進一步包括一個或多個導電圓角填料70,其被構造成填充,并且填充一個或多個圓角填料區72。一個或多個導電圓角填料70(見圖3a)中的每一個包括包含導電材料92(見圖3a)的導電元件90(見圖3a)。將包括導電材料92(見圖3a)的導電元件90(見圖3a)添加到圓角填料80(見圖3a),以獲得導電圓角填料70(見圖3a)。導電圓角填料70(見圖3a),諸如具有導電元件90(見圖3a)的圓角填料80(見圖3a)也可以被稱為長條81(見圖3a)。
圓角填料80(見圖3a)可為不導電的或基本上不導電的,并且通過添加到導電填料80(見圖3a)的導電元件90(見圖3a)賦予圓角填料80(見圖3a)的導電量取決于使用的導電元件90(見圖3a)和導電材料92(見圖3a)的類型,以及特定飛機系統可能需要的導電水平78(見圖3a)。一個或多個導電圓角填料70(見圖3a)每個具有電流路徑76(見圖3a),下面參照圖9b、圖10b、圖11b和圖12b進一步詳細討論。
如圖3a所示,圓角填料80可包括單向圓角填料82、層壓圓角填料84、同質(homogeneous)圓角填料86、金屬圓角填料88或其他合適類型的圓角填料80中的一種。下面參照圖3b至圖3d進一步詳細討論這些類型的圓角填料80(見圖3a)中的每個。
如圖3a所示,導電圓角填料70進一步包括一個或多個導電圓角填料連接件94。一個或多個導電圓角填料連接件94(見圖3a)將一個或多個導電圓角填料70(見圖3a)連接到一個或多個總體系統(over-archingsystem,全局系統,支配系統)100(見圖3a),以形成或構成一個或多個電流處理系統125(見圖3a)。所得的電流處理系統125(見圖3a)的網絡被構造成處理邊緣發光216(見圖3f)、靜電消散232(見圖3f)和電流返回244(見圖3f)中的一個或多個,并且在下面參照圖3f進一步詳細討論。
如圖3a所示,一個或多個導電圓角填料連接件94可包括一個或多個后固化導電連接96、一個或多個共固化導電連接98或其他合適的導電連接。一個或多個后固化導電連接96(見圖3a)可包括連接到固化的圓角填料80a(見圖3a)的線連接102(見圖3a)或路徑連接104(見圖3a),在修剪之后具有(一種或多種)導電粘合劑106(見圖3a)、(一種或多種)導電膏108(見圖3a)或其他合適的導電材料。
一個或多個后固化導電連接96(見圖3a)可包括一個或多個接線柱110(見圖3a)或一個或多個金屬接觸點112(見圖3a),其被添加到或耦接到預固化的圓角填料80b(見圖3a),然后共固化到圓角填料80中(見3a),以允許在固化或后固化之后進行連接或附接。對于低電平電流228b(見圖3f),薄箔觸點114(見圖3a)、金屬樹脂膜觸點116(見圖3a)或其他合適的金屬觸點112(見圖3a)可共固化在鄰近導電圓角填料70(見圖3a)的層壓板268中(見圖3a、圖4a),其中薄箔觸點114(見圖3a)或金屬樹脂膜觸點116(見圖3a)接觸導電圓角填料70(見圖3a)并與一個或多個緊固件118(見圖3a)相交。
如圖3a所示,導電圓角填料系統10的一個或多個總體系統100優選地包括緊固件系統120、燃料箱系統122、電流產生系統124,或其它合適的總體系統100中的一個或多個。緊固件系統120(見圖3a)可包括多個緊固件118(見圖3a、圖3f、圖9b),其可連接到一個或多個導電圓角填料70(見圖3a),以處理邊緣發光216(見圖3f),諸如最小化或防止邊緣發光216(見圖3f)。燃料箱系統122(見圖3a)可包括具有一個或多個燃料箱表面25a(見圖3f)的燃料箱25(見圖3a、圖3f),其可連接到一個或多個導電圓角填料70(見圖3a),以處理靜電消散232(見圖3f),諸如最小化或防止靜電放電234(見圖3f)或靜電累積(見圖3a)。電流產生系統124(見圖3a)可包括電流源218(見圖3f),其將電流228(見圖3f)傳送到飛機12a(見圖3a、圖3f)中的一個或多個電子系統248(見圖3f)以處理電流返回244(見圖3f)。
現在參考圖3b,圖3b為單向圓角填料82形式的圓角填料80的示例性實施例的功能塊圖的說明,該圓角填料80可用于本公開的導電圓角填料系統10(見圖3a)的導電圓角填料70的實施例中。如圖3b所示,單向圓角填料82可包括單向滾壓圓角填料82a、單向拉擠(pultruded)圓角填料82b,或其他合適的單向圓角填料82中的一種。
如圖3b所示,單向圓角填料82可包括單向碳纖維增強帶126,諸如單向碳纖維增強預浸帶126a或其他合適的單向碳纖維增強帶126,并且可由單向碳纖維128制成,并且可以具有預先確定的寬度129。
圓角填料80(見圖3b),諸如單向圓角填料82(見圖3b)可經由一個或多個圓角填料制作過程130(見圖3b)制作或形成。例如,單向圓角填料82(見圖3b)可通過滾壓131(見圖3b)、拉擠140(見圖3b)或其他合適的圓角填料制作過程130(見圖3b)制作。導電元件90(見圖3b)可經由一個或多個導電元件應用工藝144(見圖3b)添加到單向圓角填料82(見圖3b)。
如圖3b所示,單向滾壓圓角填料82a可經由單向滾壓圓角填料制作工藝130a,諸如以滾壓131(例如,手動滾壓)的形式制作或形成。單向碳纖維增強帶126(見圖3b)(諸如單向碳纖維增強預浸帶126a(見圖3b))的預先確定的寬度129(見圖3b)可以沿纖維方向132(見圖3b)手動滾壓,直到緊密地裝入滾壓管134(見圖3b)或圓柱管中。
在一個導電元件應用工藝144(見圖3b)中,可在滾壓131(見圖3b)之前通過將一個或多個導電層147(見圖3b)預層壓146(見圖3b)到單向碳纖維增強帶126(見圖3b),諸如單向碳纖維增強預浸帶126a(見圖3b)上,來將導電元件90(見圖3b)添加到單向滾壓圓角填料82a(見圖3b)中。在另一個導電元件應用工藝144(見圖3b)中,一個或多個導電層147(見圖3b)可與單向碳纖維增強帶126(見圖3b),諸如單向碳纖維增強預浸帶126a(見圖3b)一起手動滾壓。
二次加工136(見圖3b),諸如壓制成形136a(見圖3b)可用于使具有導電元件90(見圖3b)(諸如一個或多個導電層147(見圖3b))的滾壓管134(見圖3b)成形為大致三角形形狀74b(見圖3b),其填充圓角填料區72(見圖3a、圖5a),并且基本上匹配圓角填料區72(見圖3a、圖5a)的大致三角形形狀74a(見圖3a、圖4a)。包括具有導電元件90(見圖3b)的單向滾壓圓角填料82a(見圖3b)的導電圓角填料70(見圖3b)也可形成為適合填充圓角填料區72(見圖3a)并且匹配圓角填料區72(見圖3a)的形狀的其他合適形狀。
滾壓131(見圖3b)所使用的單向碳纖維增強帶126(見圖3b)(諸如單向碳纖維增強預浸帶126a(見圖3b))的預定寬度129(見圖3b)可以沿長度成錐形,以便產生具有變化度量138(見圖3b)的圓角填料80(見圖3b),諸如單向滾壓圓角填料82a(見圖3b)。
如圖3b所示,單向拉擠圓角填料82b可經由單向拉擠圓角填料制作工藝130b,諸如以拉擠140的形式制作或形成。單向拉擠圓角填料82b(見圖3b)的拉擠140(見圖3b)可與單向碳纖維增強帶126(見圖3b),諸如單向碳纖維增強預浸帶126a(見圖3b)的起皺141(見圖3b)或壓制142(見圖3b)一起進行,直到期望或適當的橫截面積。這可用成形元件143(見圖3b)實現,諸如滾壓模成形機143a(見圖3b)、靜態模成形機143b(見圖3b)或其它合適的成形元件143(見圖3b),這些成形元件將單向拉擠圓角填料82b(見圖3b)成形或形成為大致三角形形狀74b(見圖3b),以填充圓角填料區72(見圖3a、圖5a),并且基本上匹配圓角填料區72(見圖3a、圖5a)的大致三角形形狀74a(見圖3a、圖4a)。包括具有導電元件90(見圖3b)單向拉擠圓角填料82b(見圖3b)的導電圓角填料70(見圖3b)也可形成為其他合適的形狀以填充圓角填料區72(見圖3a)并且匹配圓角填料區72(見圖3a)的形狀。
在一個導電元件應用工藝144(見圖3b)中,可在拉擠140(見圖3b)之前,通過將一個或多個導電層147(見圖3b)預層壓146(見圖3b)到單向碳纖維增強帶126(見圖3b),諸如單向碳纖維增強預浸帶126a(見圖3b)上,來將導電元件90(見圖3b)添加到單向拉擠圓角填料82b(見圖3b)中。在另一個導電元件應用工藝144(見圖3b)中,一個或多個導電層147(見圖3b)可與單向碳纖維增強帶126(見圖3b),諸如單向碳纖維增強預浸帶126a(見圖3b)一起拉擠。
導電元件90(見圖3b),諸如導電箔174(見圖3e)(例如薄金屬箔174a(見圖3e))和導電膜204(見圖3e)(例如導電樹脂膜204a(見圖3e))特別適合于上述導電元件應用工藝144(見圖3b),包括將一個或多個導電層147(見圖3b)預層壓146(見圖3b)到單向碳纖維增強帶126(見圖3b)上,以及將一個或多個導電層147(見圖3b)和單向碳纖維增強帶126(見圖3b)一起進行滾壓131(見圖3b)和拉擠140(見圖3b)。
如圖3b所示,導電元件應用工藝144(見圖3b)可進一步包括沉積工藝148,諸如火焰噴涂沉積148a、氣相沉積148b或其他合適的沉積工藝148。例如,導電元件90(見圖3b)(諸如以導電金屬材料192(見圖3e)的形式)可經由火焰噴涂沉積148a或氣相沉積148b而沉積到單向碳纖維增強帶126(見圖3b),諸如單向碳纖維增強預浸帶126a(見圖3b)上。
現在參考圖3c,圖3c為層壓圓角填料84的示例性實施例的功能塊圖的說明,該圓角填料可用于本公開的導電圓角填料系統10(見圖3a)的導電圓角填料70的實施例中。如圖3c所示,層壓圓角填料84,諸如以堆疊層壓復合圓角填料84a的形式,可包括基部150,諸如堆疊層壓基部150a,并且可包括尖端部152。
如圖3c所示,基部150,諸如堆疊層壓基部150a可包括一個或多個堆疊層154,例如堆疊序列。一個或多個堆疊層154(見圖3c)可包括最頂層154a(見圖3c)、最底層154b(見圖3c)和在最頂層154a(見圖3c)和最底層154b(見圖3c)之間的一個或多個中間層154c(見圖3c)。
基部150,諸如堆疊層壓基部150a(見圖3c)的一個或多個堆疊層154(見圖3c)可包括由不同纖維方向160(見圖3c)的碳纖維158(見圖3c)制成的任何數量的復合帶板層156(見圖3c)。一個或多個堆疊層154(見圖3c)的復合帶板層156(見圖3c)可包括碳纖維增強帶162(見圖3c),諸如以碳纖維增強環氧樹脂帶162a(見圖3c)的形式,或其他合適的碳纖維增強帶162(見圖3c)。
復合帶板層156(見圖3c)可由被基質材料(諸如例如預浸材料)包圍并且在其內支撐的增強材料形成。增強材料可包括高強度纖維,諸如玻璃或碳纖維、石墨、芳族聚酰胺纖維、玻璃纖維或其他合適的增強材料?;|材料可包括各種聚合物或樹脂材料,諸如環氧樹脂、聚酯、乙烯基酯樹脂、聚醚醚酮聚合物(peek)、聚醚酮酮聚合物(pekk)、雙馬來酰亞胺或其他合適的基質材料。如本文所用,“預浸料坯”意指已經用未固化或部分固化的樹脂浸漬的機織或編織織物或布狀帶材料,例如玻璃纖維或碳纖維,其具有足夠的柔性以形成所需形狀,然后“固化,例如通過在烘箱或高壓釜中施加熱量,以將樹脂硬化成堅固、剛性、纖維增強的結構。復合帶板層156(見圖3c)還可為預浸單向帶、單向纖維帶、碳纖維增強塑料(cfrp)帶,或其他合適的帶的形式;碳纖維增強塑料(cfrp)織物、預浸織物、包括機織碳纖維織物的機織織物,或其他合適的織物;帶或其織物的組合;或其他合適的復合材料。圓角填料80(見圖3c),諸如層壓圓角填料84(見圖3c)可由用于形成復合組件26(見圖3a)中的部件的類似樹脂和纖維材料制成,部件諸如復合結構體28(見圖3a)、桁條62(見圖3a)、翼梁64(見圖3a)、蒙皮板68(見圖3a)和其它部件。
形成基部150(見圖3c)的一個或多個堆疊層154(見圖3c),例如堆疊序列優選地由具有減小寬度164(見圖3c)的碳纖維增強帶162(見圖3c),諸如碳纖維增強環氧樹脂帶162a(見圖3c)制成?;?50(見圖3c)和尖端部152(見圖3c)形成大致三角形形狀74b(見圖3c),其填充圓角填料區72(見圖3a、圖5a),并且基本上匹配圓角填料區72(見圖3a、圖4a)的大致三角形形狀74a(見圖3a、圖4a)。
層壓圓角填料84(見圖3c)(諸如以堆疊層壓復合圓角填料84a(見圖3c)的形式)的對稱性優選地通過一個或多個堆疊層154a(見圖3c、圖6a)的堆疊中心線166(見圖3c、圖6a)控制,因此允許產生具有對稱構造168a(見圖3c)或不對稱構造168b(見圖3c)的層壓圓角填料84(見圖3c)。
如圖3c所示,尖端部152可為單向滾壓尖端152a(也見圖6b)、單向拉擠尖端152b(也見圖6c)、金屬尖端152c(也見圖6d)、同質尖端152d、堆疊和修剪尖端152e、預制尖端152f,或其他合適尖端部152的形式。尖端部152(見圖3c、圖6a)優選地放置在最頂層154a(見圖3c、圖6a)或基部150(見圖3c、圖6a)的序列上。
圓角填料80(見圖3c),諸如層壓圓角填料84(見圖3c)可經由一個或多個圓角填料制作工藝130(見圖3c)制作或形成。例如,層壓圓角填料84(見圖3c)可經由層壓圓角填料制作工藝130c(見圖3c),諸如手動層壓170a(見圖3c)、自動層壓170b(見圖3c),或其他合適的圓角填料制作工藝130(見圖3c)制作。導電元件90(見圖3c)可經由一個或多個導電元件應用工藝144(見圖3c)添加到層壓圓角填料84(見圖3c)。
導電元件90(見圖3c)可添加到尖端部152(見圖3c)和/或基部150a(見圖3c)。對于單向滾壓尖端152a(見圖3c)或單向拉擠尖端152b(見圖3c),導電元件90(見圖3c)可用類似于上述用于單向圓角填料82(見圖3b)的導電元件應用工藝144(見圖3b)的導電元件應用工藝144(見圖3b)添加。例如,可在滾壓、拉擠之前通過將一個或多個導電層147(見圖3c)預層壓146(見圖3c)到尖端部152(見圖3c)上而將導電元件90(見圖3c)添加到單向滾壓尖端152a(見圖3c),或一個或多個導電層147(見圖3c)可與尖端部152一起手動滾壓或拉擠。在另一個導電元件應用工藝144(見圖3c)中,一個或多個導電層147(見圖3c)可集成在預制尖端152f(見圖3c)中。金屬尖端152c(見圖3c)優選地在金屬尖端152c(見圖3c)中具有導電金屬材料192(見圖3e)并且賦予層壓的圓角填料84(見圖3c)導電性。
如果導電元件90(見圖3c)添加到基部150(見圖3c),諸如堆疊層壓基部150a(照圖3c),那么碳纖維增強帶162(見圖3c)(諸如以碳纖維增強環氧樹脂帶162a(見圖3c)的形式)可與導電樹脂172(見圖3c)一起預層壓,或金屬顆粒192a(見圖3c、圖3e)可經由沉積工藝148(見圖3c)沉積在碳纖維增強帶162(見圖3c)(諸如以碳纖維增強環氧樹脂帶162a(見圖3c)的形式)的一個層上、在所有層上,或在一個或多個中間層176(見圖3c)上,其插入在兩層或更多層之間。沉積工藝148(見圖3c)可包括火焰噴涂沉積148a(見圖3c)、氣相沉積148b(見圖3c)或其他合適的沉積工藝148(見圖3c)。
導電元件90(見圖3c)(諸如導電箔174(見圖3c),例如薄金屬箔174a(見圖3c))還可添加在一個或多個中間層176(見圖3c)上,該中間層插入在碳纖維增強帶162(見圖3c)的兩層或更多層之間,碳纖維增強帶諸如以碳纖維增強環氧樹脂帶162a(見圖3c)的形式。
現在參考圖3d,圖3d為同質圓角填料86和金屬圓角填料88的示例性實施例的功能塊圖的說明,這些圓角填料可用于本公開的導電圓角填料系統10(見圖3a)的導電圓角填料70的實施例中。如圖3d所示,同質圓角填料86可包括澆鑄型同質圓角填料86a、擠壓型同質圓角填料86b,或其他合適的同質圓角填料86中的一種。同質圓角填料86,諸如澆鑄型同質圓角填料86a和擠壓型同質圓角填料86b直接形成或壓制成應用所需的形狀。
如圖3d所示,同質圓角填料86可包括增強樹脂178,諸如纖維增強樹脂178a,例如碳纖維增強樹脂178b、玻璃纖維增強樹脂178c或其它合適的纖維增強樹脂178a。
圓角填料80(見圖3d)(諸如同質圓角填料86(見圖3d))可經由一個或多個圓角填料制作工藝130(見圖3d)制作或形成。例如,同質圓角填料86(見圖3d)可經由同質圓角填料制作工藝130d(見圖3d)(諸如澆鑄179(見圖3d)或擠壓180(見圖3d))制作。同質圓角填料86(見圖3d)的增強樹脂178(見圖3d)可經歷擠壓180(見圖3d),例如直接擠壓180a(見圖3d),直接進入圓角填料區72(見圖3a、圖4a),或可經歷模具擠壓180b(見圖3d)進入一個或多個模具182(見圖3d)。
對于同質圓角填料86(見圖3d),可經由導電元件應用工藝144(見圖3d)(諸如樹脂混合184(見圖3d),直接添加導電元件90(見圖3d)到增強樹脂178(見圖3d),導電元件90諸如導電顆粒186(見圖3d),例如導電納米顆粒188(見圖3d)、非金屬導電顆粒190(見圖3d)、導電金屬材料192(見圖3d),諸如金屬顆粒192a(見圖3d)或其它合適的導電顆粒186(見圖3d)。
如圖3d所示,一個或多個導電圓角填料70可包括具有導電元件90的金屬圓角填料88的形式的圓角填料80。金屬圓角填料88(見圖3d)可包括澆鑄金屬圓角填料88a(見圖3d)、研磨金屬圓角填料88b(見圖3d)、或其它合適的金屬圓角填料88(見圖3d)中的一種。金屬圓角填料88(見圖3d)優選地已經具有一定程度的導電性,并且可澆鑄或研磨成期望的形狀,諸如大致三角形形狀74b(見圖3d),其填充圓角填料區72(見圖3a、圖5a),并且基本上匹配圓角填料區72(見圖3a、圖4a)的大致三角形形狀74a(見圖3a、圖4a)。
金屬圓角填料88(見圖3d)優選地具有以一種或多種導電金屬材料190(見圖3d)形式的導電元件90(見圖3d)或其他合適的導電元件90(見圖3d)。圓角填料80(見圖3d),諸如金屬圓角填料88(見圖3d)可經由一個或多個圓角填料制作工藝130(見圖3d)制作或形成。例如,金屬圓角填料88(見圖3d)可經由金屬圓角填料制作工藝130e(見圖3d),諸如用澆鑄模具196(見圖3d)的澆鑄194(見圖3d)、用一個或多個機床200(見圖3d)(諸如切割裝置202(見圖3d))的研磨198或其他合適的金屬圓角填料制作工藝130e(見圖3d)制作。
現在參考圖3e,圖3e為導電元件90的示例性實施例的功能塊圖的說明,該導電元件可用于本公開的導電圓角填料系統10(見圖3a)的導電圓角填料70的實施例。
如圖3e所示,導電元件90可包括導電材料92,其包括導電樹脂172、一個或多個導電箔174(諸如一個或多個薄金屬箔174a)、一個或多個導電膜204(諸如一個或多個導電樹脂膜204a)和/或導電顆粒186,諸如導電納米顆粒188、非金屬導電顆粒190、金屬顆粒192a,或其它合適的導電顆粒186。如圖3e進一步所示,導電元件90可包括一種或多種導電金屬材料192,諸如金屬顆粒192a、電氣兼容的金屬192b,其包括但不限于鎳192c、銅192d、黃銅192e、(一種或多種)金屬合金192f,或其他合適的導電金屬材料192。
如圖3e進一步所示,導電元件90可包括一個或多個導電線206,諸如一個或多個納米線208、一個或多個納米纖維210、一個或多個納米絲212,或其他合適的導線206。導電元件90(見圖3e)可進一步包括導電粉末214(見圖3e)、一個或多個導電層(見圖3e),或其他合適的導電元件90(見圖3e)。優選地,導電元件90(見圖3e)具有合適的電導率水平78(見圖3e)。
用于應用導電元件90(見圖3e)的導電元件應用工藝144(見圖3e)可包括預層壓146(見圖3e)、滾壓131(見圖3e)、拉擠140(見圖3e),或沉積工藝148(見圖3e)。沉積工藝148(見圖3e)可包括火焰噴涂沉積148a(見圖3e)、氣相沉積148b(見圖3e)、金屬顆粒沉積工藝148c(見圖3e)或其他合適的沉積工藝148(見圖3e)。
現在參考圖3f,圖3f為本公開的導電圓角填料系統10的電流處理系統125的示例性實施例的功能塊圖的說明。如圖3f所示,航空器12(諸如飛機12a)的導電圓角填料系統10包括復合組件26,其具有導電圓角填料70,導電圓角填料70經由導電圓角填料連接94而連接到一個或多個總體系統100,以形成一個或多個電流處理系統125。
一個或多個電流處理系統125(見圖3f)可包括被構造成處理邊緣發光216(見圖3f)的邊緣發光處理系統125a(見圖3f)、被構造成處理靜電消散232(見圖3f)的靜電消散處理系統125b(見圖3f),以及被構造成處理電流返回244(見圖3f)的電流返回處理系統125c(見圖3f),或其他合適的電流處理系統125(見圖3f)中的一個或多個。
如圖3f所示,邊緣發光處理系統125a包括從緊固件系統120中的一個或多個緊固件118通過一個或多個導電圓角填料70的一個或多個重定向電流路徑76b,以提供邊緣發光緩解215,并且處理作為一個或多個電流源218(諸如一個或多個雷擊218a)的副效應的邊緣發光216。下面參照圖9b進一步詳細討論邊緣發光處理系統125a(見圖3f)。
如圖3f所示,靜電消散處理系統125b包括從燃料箱系統122的燃料箱25的一個或多個燃料箱表面25a通過一個或多個導電圓角填料70的一個或多個重定向電流路徑76c(也見圖10b、圖11b)和一個或多個重定向電荷路徑242c(也見圖10b、圖11b),以處理靜電消散232,并提供由在燃料箱25中的燃料239的補給燃料起電236和燃料晃動238引起的靜電放電234的靜電放電緩解235。下面參照圖10b、圖11b進一步詳細討論靜電消散處理系統125b(見圖3f)。
如圖3f所示,電流返回處理系統125c包括從電流產生系統124中的一個或多個電子系統248通過一個或多個導電圓角填料70的一個或多個重定向電流路徑76d,以處理電流返回244,并提供最小化的專用導電系統245a。下面參照圖12b進一步詳細討論電流返回處理系統125c(見圖3f)。
現在參考圖4a至圖4d,示出了具有一個或多個導電圓角填料70的具有桁條62的形式的復合結構體28的各種實施例。圖4a為復合結構體28的透視圖的說明,該復合結構體諸如飛機復合結構體28a,其為具有填充有本公開實施例的導電圓角填料70的圓角填料區72的桁條62,諸如葉片桁條62a的形式。圓角填料區70(見圖4a)優選地具有大致三角形形狀74a(見圖4a)。葉片桁條62a(見圖4a)具有大致t形的橫截面輪廓。
如圖4a所示,導電圓角填料70包括具有導電元件90的圓角填料80。如圖4a所示,復合結構體28,諸如以桁條62,例如葉片桁條62a的形式,可接合到蒙皮板68。如圖4a進一步所示,葉片桁條62a包括垂直腹板260a、260b。垂直腹板260a(見圖4a)可由重疊(wrap)板層262a(見圖4a)組成。垂直腹板260b(見圖4a)可由重疊板層262b(見圖4a)組成。葉片桁條62a(見圖4a)進一步包括水平凸緣264a、264b(見圖4a)。水平凸緣264a(見圖4a)可由堆疊復合板層266a(見圖4a)組成。水平凸緣264b(見圖4a)可由堆疊復合板層266b(見圖4a)組成。
如圖4a進一步所示,葉片桁條62a的水平凸緣264a、264b可接合到一個或多個基部層壓體268和/或蒙皮板68。一個或多個基部層壓體268(見圖4a)和/或蒙皮板68優選地相鄰于導電圓角填料70(見圖4a)的基部。
現在參考圖4b,圖4b為復合結構體28的局部前剖視圖的說明,該復合結構體諸如飛機復合結構體28a,其為具有填充有本公開實施例的導電圓角填料70的圓角填料區72的桁條62,諸如葉片桁條62b的形式。如圖4b所示,導電圓角填料70包括具有導電元件90的圓角填料80。具有導電元件90(見圖4b)的圓角填料80(見圖4b)可包括單向圓角填料82,諸如單向滾壓圓角填料82a,如上面參照圖3b所討論的。如圖4b進一步所示,復合結構體28,諸如以桁條62,例如葉片桁條62b的形式,包括垂直腹板260a、260b,并且包括接合到基部層壓體268的水平凸緣264a、264b,基部層壓體接合到蒙皮板68。圖4b進一步示出了在垂直腹板260a、260b和水平凸緣264a、264b之間并且在導電圓角填料70的每一側上的徑向腹板-凸緣過渡部270a、270b。垂直腹板260a(見圖4b)在徑向腹板-凸緣過渡部270a(見圖4b)處過渡至水平凸緣264a(見圖4b),并且垂直腹板260b(見圖4b)在徑向腹板-凸緣過渡部270b(見圖4b)處過渡至水平凸緣264b(見圖4b)。
現在參考圖4c,圖4c為復合結構體28的局部前剖視圖的說明,該復合結構體諸如飛機復合結構體28a,為具有填充有本公開實施例的導電圓角填料70的圓角填料區72的桁條62,諸如帽形桁條62c的形式。如圖4c所示,帽形桁條62c具有兩個導電圓角填料70,各自包括具有導電元件90的圓角填料80。具有導電元件90(見圖4c)的圓角填料80(見圖4c)可包括同質圓角填料86(見圖4c),如上面參照圖3d所討論的。
如圖4c進一步所示,復合結構體28(諸如以桁條62,例如帽形桁條62c的形式)包括垂直腹板260a、260b,并且包括接合到基部層壓體268的水平凸緣264a、264b,基部層壓體接合到蒙皮板68。水平凸緣264a、264b(見圖4c)可各自在相應的水平凸緣264a、264b的端部具有切割邊緣224a(見圖4c),諸如成角度的邊緣(見圖4c)。圖4c進一步示出了在垂直腹板260a、260b和水平凸緣264a、264b之間并且在導電圓角填料70的每個的外側上的徑向腹板-凸緣過渡部270a、270b。垂直腹板260a(見圖4c)在徑向腹板-凸緣過渡部270a(見圖4c)處過渡至水平凸緣264a(見圖4c),并且垂直腹板260b(見圖4c)在徑向腹板-凸緣過渡部270b(見圖4c)處過渡至水平凸緣264b(見圖4c)。如圖4c進一步所示,帽形桁條62c優選地具有由接合在垂直腹板260a、260b中的每個的最頂部之間的帽部274形成的帽形構造272,并且帽形桁條62c進一步具有作為開口內部的芯部276。帽形桁條62c(見圖4c)具有大致帽形的橫截面輪廓。
現在參考圖4d,圖4d為復合結構體28的局部前剖視圖的說明,該復合結構體諸如飛機復合結構體28a,為具有填充有本公開實施例的導電圓角填料70的圓角填料區72的桁條62,諸如i形桁條62d的形式。如圖4d所示,i形桁條62d具有兩個導電圓角填料70,各自包括具有導電元件90的圓角填料80。i形桁條62d(見圖4d)具有大致i形的橫截面輪廓。
均具有導電元件90(見圖4d)的圓角填料80(見圖4d)可包括單向圓角填料82(見圖4d),諸如單向拉擠圓角填料82b(見圖4d),如上面參照圖3b所討論的。如圖4d進一步所示,復合結構體28,諸如以桁條62,例如i形桁條62d的形式,包括垂直腹板260a、260b,包括接合到下部層壓體268a或基部層壓體(其接合到下部蒙皮板68a)的水平凸緣264c、264d,并且包括接合上部層壓體268b的水平凸緣264c、264d,上部層壓體接合到上部蒙皮板68b。垂直腹板260a(見圖4d)和水平凸緣264a、264c(見圖4d)形成具有c形橫截面的c形通道260a(見圖4d),并且垂直腹板260b(見圖4d)和水平凸緣264b、264d(見圖4d)形成具有c形橫截面的c形通道260b(見圖4d)。
圖4d進一步示出了在垂直腹板260a、260b和水平凸緣264a、264b之間并且在導電圓角填料70的每一側上的徑向腹板-凸緣過渡部270a、270b,以及在垂直腹板260a、260b和水平凸緣264c、264d之間并且在導電圓角填料70的每一側上的徑向腹板-凸緣過渡部270c、270d。垂直腹板260a(見圖4d)在徑向腹板-凸緣過渡部270a(見圖4d)處過渡至水平凸緣264a(見圖4d),垂直腹板260b(見圖4d)在徑向腹板-凸緣過渡部270b(見圖4d)處過渡至水平凸緣264b(見圖4d),垂直腹板260a(見圖4d)在徑向腹板-凸緣過渡部270c(見圖4d)處過渡至水平凸緣264c(見圖4d),并且垂直腹板260b(見圖4d)在徑向腹板-凸緣過渡部270d(見圖4d)處過渡至水平凸緣264b(見圖4d)。
現在參考圖5a、圖5b、圖6a至圖6d、圖7以及圖8,示出了在復合結構體28內的導電圓角填料70的各種實施例。圖5a為單向圓角填料82,諸如單向滾壓圓角填料82a的示例性實施例的放大前剖視圖的說明,該圓角填料具有導電元件90并且被定位在復合結構體28,諸如飛機復合結構體28a內,并且該圓角填料可用在本公開的導電圓角填料系統10(見圖3a)的實施例中。如圖5a所示,導電圓角填料70包括具有大致三角形狀74b的圓角填料80,諸如以單向圓角填料82(也見圖3b),例如單向滾壓圓角填料82a的形式。導電圓角填料70(見圖5a)的導電元件90(見圖5a)可包括導電膜204(見圖5a),諸如導電樹脂膜204a(見圖5a)。如圖5a進一步所示,復合結構體28包括垂直腹板260a、260b、徑向腹板-凸緣過渡部270a、270b和水平凸緣264a、264b。水平凸緣264a、264b的基部(見圖5a)接合到蒙皮板68(見圖5a),并且導電圓角填料70(見圖5a)的基部(見圖5a)被示出鄰近蒙皮板68(見圖5a)。
現在參考圖5b,圖5b為單向圓角填料82,諸如單向拉擠圓角填料82b的示例性實施例的放大前剖視圖的說明,該圓角填料具有導電元件90并且被定位在復合結構體28,諸如飛機復合結構體28a內,并且該圓角填料可用在本公開的導電圓角填料系統10(見圖3a)的實施例中。如圖5b所示,導電圓角填料70包括具有大致三角形狀74b的圓角填料80,諸如以單向圓角填料82(也見圖3b),例如單向拉擠圓角填料82b的形式。導電圓角填料70(見圖5b)的導電元件90(見圖5b)可包括導電箔174(見圖5b),諸如導電金屬箔174a(見圖5b)。如圖5b進一步所示,復合結構體28包括垂直腹板260a、260b、徑向腹板-凸緣過渡部270a、270b和水平凸緣264a、264b。水平凸緣264a、264b的基部(見圖5b)接合到蒙皮板68(見圖5b),并且導電圓角填料70(見圖5b)的基部(見圖5b)被示出鄰近蒙皮板68(見圖5b)。
現在參考圖6a,圖6a為層壓圓角填料84,諸如堆疊層壓復合圓角填料84a的示例性實施例的放大前剖視圖的說明,該圓角填料具有導電元件90并且被定位在復合結構體28,諸如飛機復合結構體28a內,并且該圓角填料可用在本公開的導電圓角填料系統10(見圖3a)的實施例中。如圖6a所示,層壓圓角填料84,諸如以堆疊層壓復合圓角填料84a的形式,包括基部150,諸如堆疊層壓基部150a,并且包括尖端部152,諸如在一個實施例中,單向滾壓尖端152a?;?50(見圖6a)諸如堆疊層壓基部150a(見圖6a),可包括一個或多個堆疊層154(見圖6a),例如堆疊序列。如圖6a所示,一個或多個堆疊層154包括最頂層154a、最底層154b和在最頂層154a和最底層154b之間的一個或多個中間層154c。
基部150(見圖6a),諸如堆疊層壓基部150a(見圖6a)的一個或多個堆疊層154(見圖6a)包括復合帶板層156(見圖6a)。如上面參照圖3c所討論的,一個或多個堆疊層154(見圖3c、圖6a)的復合帶板層156(見圖3c、圖6a)可包括碳纖維增強帶162(見圖3c),諸如以碳纖維增強環氧樹脂帶162a(見圖3c)的形式或其他合適的碳纖維增強帶162(見圖3c)。形成基部150(見圖6a)的一個或多個堆疊層154(見圖6a),例如堆疊序列,優選地具有從最底層154b(見圖6a)開始到最頂層154a(見圖6a)的減小寬度164(見圖6a)?;?50(見圖6a)和尖端部152(見圖6a)形成大致三角形形狀74b(見圖6a),其填充圓角填料區72(見圖6a),并且基本上匹配圓角填料區72(見圖3a、圖4a、圖6a)的大致三角形形狀74a(見圖4a、圖6a)。層壓圓角填料84(見圖6c)(諸如以堆疊層壓復合圓角填料84a(見圖6c)的形式)的對稱性優選地通過堆疊層154(見圖6a)的堆疊中心線166(圖6a)控制,因此允許產生具有對稱構造168a(見圖3c)或不對稱構造168b(見圖6a)的層壓圓角填料84(見圖6a)。
如圖6a所示,尖端部152可為單向滾壓尖端152a、單向拉擠尖端152b(也見圖6c)、金屬尖端152c(也見圖6d)或同質尖端152d(也見圖3c)、堆疊和修剪尖端152e(見圖3c)、預制尖端152f,或其他合適尖端部152的形式。尖端部152(見圖6a)優選地放置在基部150(見圖6a)的最頂層154a(見圖6a)或序列上。如圖6a所示,尖端部152含有導電元件90。然而,代替尖端部152(見圖6a),或除尖端部之外,基部150a(見圖6a)可含有導電元件90(見圖6a)。如圖6a進一步所示,復合結構體28包括垂直腹板260a、260b、徑向腹板-凸緣過渡部270a、270b和水平凸緣264a、264b。水平凸緣264a、264b的基部(見圖6a)接合到蒙皮板68(見圖6a),并且導電圓角填料70(見圖6a)的基部(見圖6a)被示出鄰近蒙皮板68(見圖6a)。
現在參考圖6b,圖6b為示例性尖端部152,諸如以單向滾壓尖端152a的形式的放大前剖視圖的說明,尖端部152可用于圖6a的層壓圓角填料84(見圖6a),諸如堆疊層壓復合圓角填料84a中。如圖6b所示,尖端部152(諸如以單向滾壓尖端152a的形式)包括具有以導電樹脂172形式的導電元件90或其他合適的導電元件90的圓角填料80。尖端部152(見圖6b)的底部153(見圖6b)和基部優選地鄰近堆疊層154(見圖6a)的最頂層154a(見圖6b),并且尖端部152(見圖6b)的各邊優選地被垂直腹板260a、260b(見圖6b)包圍。
現在參考圖6c,圖6c為示例性尖端部152,諸如以單向拉擠尖端152b的形式的放大前剖視圖的說明,尖端部152可用于圖6a的層壓圓角填料84(見圖6a),諸如堆疊層壓復合圓角填料84a中。如圖6c所示,尖端部152,諸如以單向拉擠尖端152b的形式,包括具有諸如以導電箔174的形式的導電元件90或其他合適的導電元件90的圓角填料80。尖端部152(見圖6c)的底部153(見圖6c)或基部優選地鄰近堆疊層154(見圖6a)的最頂層154a(見圖6c),并且尖端部152(見圖6c)的各邊優選地被垂直腹板260a、260b(見圖6c)包圍。
現在參考圖6d,圖6d為示例性尖端部152,諸如以金屬尖端152c,或同質尖端152d(見圖3c)的形式的放大剖視圖的說明,尖端部152可用于圖6a的層壓圓角填料84(見圖6a),諸如堆疊層壓復合圓角填料84a中。
如圖6d所示,尖端部152,諸如金屬尖端152c或同質尖端152d(見圖3c)的形式,包括具有諸如以金屬顆粒192a的形式的導電元件90或其他合適的導電元件90的圓角填料80。尖端部152(見圖6d)的底部153(見圖6d)優選地鄰近堆疊層154(見圖6a)的最頂層154a(見圖6d),并且尖端部152(見圖6d)的各邊優選地被垂直腹板260a、260b(見圖6d)包圍。
現在參考圖7,圖7為同質圓角填料86的示例性實施例的放大前剖視圖的說明,該圓角填料具有導電元件90并且被定位在復合結構體28,諸如飛機復合結構體28a內,并且該圓角填料可用在本公開的導電圓角填料系統10(見圖3a)的實施例中。如圖7所示,導電圓角填料70包括具有大致三角形狀74b的圓角填料80,諸如以同質圓角填料86(也見圖3d)的形式。導電圓角填料70(見圖7)的導電元件90(見圖7)可在纖維增強樹脂178a中包括導電顆粒186(見圖7)。如圖7進一步所示,復合結構體28包括垂直腹板260a、260b、徑向腹板-凸緣過渡部270a、270b和水平凸緣264a、264b。水平凸緣264a、264b的基部(見圖7)接合到蒙皮板68(見圖7),并且導電圓角填料70(見圖7)的基部(見圖7)被示出鄰近蒙皮板68(見圖7)。
現在參考圖8,圖8為金屬圓角填料88的示例性實施例的放大前剖視圖的說明,該圓角填料具有導電元件90并且被定位在復合結構體28,諸如飛機復合結構體28a內,并且該圓角填料可用在本公開的導電圓角填料系統10(見圖3a)的實施例中。如圖8所示,導電圓角填料70包括具有大致三角形狀74b的圓角填料80,諸如以金屬圓角填料88(也見圖3d)的形式。導電圓角填料70(見圖8)的導電元件90(見圖8)可包括金屬顆粒192a(見圖8)。如圖8進一步所示,復合結構體28包括垂直腹板260a、260b、徑向腹板-凸緣過渡部270a、270b和水平凸緣264a、264b。水平凸緣264a、264b的基部(見圖8)接合到蒙皮板68(見圖8),并且導電圓角填料70(見圖8)的基部(見圖8)被示出鄰近蒙皮板68(見圖8)。
現在參考圖9a,圖9a為在復合組件26的復合結構體28(諸如以桁條62的形式)中的已知圓角填料80的說明,并且示出擊中緊固件118的電流源218,諸如雷擊218a。如圖9a所示,桁條62包括垂直腹板260a、260b,接合到蒙皮板68的水平凸緣264a、264b,以及多個緊固件118,其將水平凸緣264a、264b緊固到蒙皮板68并且經由緊固件連接件222保持在適當位置。如圖9a所示,水平凸緣264a、264b各自具有切割表面224,諸如切割邊緣224a。
如圖9a所示,當電流源218(諸如雷擊218a)擊中緊固件118時,雷擊218a可引起等離子體噴射216a在切割邊緣224a處噴射出或發射,并且可被稱為“邊緣發光”216。如本文所用,“邊緣發光”意指等離子體噴射或高受激粒子發射或在修剪或切割邊緣處的電子噴出或噴射,產生雷擊的副效應。邊緣發光216(見圖9a)為雷擊218a(見圖9a)的副效應220b(見圖3f),而不是直接效應220a(見圖3f)。如圖9a所示,一個或多個電流路徑76a將電流228(見圖3f)從電流源218通過緊固件118引入切割表面224,諸如切割邊緣224a,并且可引起等離子體噴射216a,或邊緣發光216。例如,在飛機12a(見圖1)的機翼18(見圖1)內側,沿其中蒙皮板68(見圖9a)相接內部復合結構體28(見圖9a)的切割邊緣224a(圖9a)的任何縫隙可導致在雷擊218a(見圖9a)中的噴出或等離子體噴射216a(見圖3f),并且可進而導致邊緣輝光216(見圖3f、圖9a)。
現在參考圖9b,圖9b為圖9a的桁條62中的具有導電圓角填料70的電流處理系統125(諸如以邊緣發光處理系統125a的形式)的說明,其中導電圓角填料70經由導電圓角填料連接件94而連接到總體系統100(諸如以緊固件系統120的形式)。如圖9b所示,電流處理系統125,諸如以邊緣發光處理系統125a的形式,包括導電圓角填料70,其包括連接到緊固件系統120的具有導電元件90的圓角填料80,緊固件系統120包括多個緊固件118,其將復合結構體28(諸如桁條62)的水平凸緣264a、264b緊固到蒙皮板68并且經由緊固件連接件222保持在適當位置。邊緣發光處理系統125a(見圖9b)優選地包括經由固化到層壓板268(見圖3a)中的導電圓角填料連接件94(見圖9b)連接到緊固件系統120(見圖9b)的導電圓角填料70(見圖9b)。對于低電平電流228b(見圖3f),導電圓角填料連接94(見圖3a、圖3f、圖9b)可包括薄箔觸點114(見圖3a),其接觸導電圓角填料70(見圖9b)并且與緊固件系統120(見圖9b)的一個或多個緊固件118(見圖9b)相交。
如圖9b所示,桁條62包括垂直腹板260a、260b、接合到蒙皮板68的水平凸緣264a、264b,并且示出具有多個緊固件118的緊固件系統120,多個緊固件118將水平凸緣264a、264b緊固到蒙皮板68并且經由緊固件連接件222保持在適當位置。水平凸緣264a、264b各自具有切割表面224,諸如切割邊緣224a。
如圖9b所示,通過使用電流處理系統125,諸如以邊緣發光處理系統125a的形式,當電流源218(諸如雷擊218a)擊中緊固件118時,來自雷擊218a的電流228(見圖3f)變為重定向電流228a(見圖3f),其經由一個或多個重定向電流路徑76b被重定向通過導電圓角填料70。
因此,所得的電流處理系統125(見圖3f、圖9b)(諸如以邊緣發光處理系統125a(見圖3f、圖9b)的形式)可導致邊緣發光216(見圖3f、圖9a)的邊緣發光減輕215(見圖3f),并且優選地最小化或消除等離子體噴射216a(見圖3f、圖9b)。導電圓角填料70(見圖9b)優選地起電耗散路徑230(見圖9b)或通路的作用或用作電耗散路徑230(見圖9b)或通路,而不是接地點或停止點。
現在參考圖10a,圖10a為復合組件26的復合結構體28(諸如以桁條62的形式)中的已知圓角填料80的說明,其中桁條62在具有一個或多個燃料箱表面25a的燃料箱25中。圖10a示出補給燃料起電236和靜電放電234,諸如以電火花226的形式。
如圖10a所示,桁條62包括垂直腹板260a、260b、接合到燃料箱25的燃料箱表面25a的水平凸緣264a、264b以及多個緊固件118,多個緊固件118將水平凸緣264a、264b緊固到燃料箱表面25a并且經由緊固件連接件222保持在適當位置。如圖10a所示,源自將燃料239添加到燃料箱25的補給燃料起電236可在垂直腹板260a、260b的端部處和在水平凸緣264a、264b的切割表面224(諸如切割邊緣224a)處引起靜電放電234,諸如以電火花226的形式。靜電放電234(見圖3f、圖10a)意指靜電或電火花226(見圖3f、圖10a),諸如來自雷擊218a(見圖3f),諸如來自由于復合結構體28(諸如機翼18(見圖1))的外部上的摩擦的靜電荷240(見圖3f、圖10a)的靜電荷積累218b(見圖3f、圖10a)的釋放,或來自其他靜電放電事件。電荷240(見圖10a)包括正電荷240a(見圖10a)和負電荷240b(見圖10a)。
現在參考圖10b,圖10b為圖10a的桁條62中的另一電流處理系統125,諸如以靜電放電處理系統125b的形式的說明,另一電流處理系統125具有導電圓角填料70,其經由導電圓角填料連接件94連接到總體系統100,諸如以燃料箱系統122的形式,并且示出通過導電圓角填料70的重定向電荷路徑242和重定向電流路徑76c,以處理源自補給燃料起電236的靜電消散232(見圖3f)和靜電放電234(見圖3f、圖10a)。
如圖10b所示,電流處理系統125(諸如以靜電消散處理系統125b的形式)包括導電圓角填料70,其包括連接到燃料箱系統122的具有導電元件90的圓角填料80,燃料箱系統122包括多個緊固件118,其將復合結構體28(諸如桁條62)的水平凸緣264a、264b緊固到具有一個或多個燃料箱表面25a的燃料箱25,并且經由緊固件連接件222保持在適當位置。如圖10b所示,桁條62包括垂直腹板260a、260b和具有切割表面224(諸如切割邊緣224a)的水平凸緣264a、264b,其中水平凸緣264a、264b利用多個緊固件118接合到燃料箱25的燃料箱表面25a。
靜電消散處理系統125b(見圖10b)優選地包括經由導電圓角填料連接件94(見圖10b)連接到燃料箱系統122(見圖10b)的導電圓角填料70(見圖10b),導電圓角填料連接件94可固化在層壓體268(見圖3a)中。對于低電平電流228b(見圖3f),導電圓角填料連接94(也見圖10b)可包括薄箔觸點114(見圖3a),其接觸導電圓角填料70(見圖10b)并與燃料箱系統122(見圖3f、圖10b)中的一個或多個緊固件118(見圖10b)相交。這允許電流228(見圖3f)從燃料箱25(見圖10b)流入一個或多個緊固件118(見圖10b)。
通過使用電流處理系統125(見圖10b)(諸如以靜電消散處理系統125b(見圖10b)的形式),當存在補給燃料起電236時,為了避免隨著將燃料239(見圖10b)添加入燃料箱25(見圖10b)的電荷240(圖3f、圖10a、圖10b)的靜電荷積累218b(見圖3f、圖10b),包括正電荷240a(見圖10b)和負電荷240b(見圖10b)的電荷240(見圖10b)被重定向為重定向電荷240c(見圖3f、圖10b)。如圖10b所示,重定向電荷240c優選地從水平凸緣264a、264b的切割邊緣224a和從垂直腹板260a、260b的端部經由重定向電荷路徑242和重定向電流路徑76c被重定向通過導電圓角填料件70。
因此,所得的電流處理系統125(見圖3f、圖10b)(諸如以靜電消散處理系統125b(見圖3f、圖10b)的形式)可導致靜電放電234(見圖3f、圖10a)的靜電消散232(見圖3f)和靜電放電減輕235(見圖3f),并且優選地最小化或消除可由補給燃料起電236(見圖3f、圖10b)引起的(一個或多個)潛在電火花226a(見圖3f)。
現在參考圖11a,圖11a為復合組件26的復合結構體28(諸如以桁條62的形式)中已知的圓角填料80的局部視圖的說明,其中桁條62在具有一個或多個燃料箱表面25a的燃料箱25中。圖11a示出補燃料晃動238和靜電放電234,諸如以電火花226的形式。
圖11a示出垂直腹板260a以及具有切割表面224(諸如切割邊緣224a)的水平凸緣264a,其中水平凸緣264a利用多個緊固件118接合到燃料箱25的燃料箱表面25a,并且經由緊固件連接件222保持在適當位置。燃料晃動238(見圖11a),這意指燃料箱25(見圖11a)中的燃料239(見圖11a)的晃動或運動,可在靠近水平凸緣264a(見圖11a)的切割表面224(見圖11a)(諸如切割邊緣224a(見圖11a))的附近或向下處,引起靜電放電234(見圖11a),諸如以電火花226(見圖11a)的形式。如圖11a所示,電荷240包括正電荷240a和負電荷240b。
現在參考圖11b,圖11b為圖11a的桁條62中的電流處理系統125(諸如以靜電放電處理系統125b的形式)的說明,其中導電圓角填料70經由導電圓角填料連接件94連接到總體系統100,諸如以燃料箱系統122的形式,并且示出重定向電荷路徑242和重定向電流路徑76c通過導電圓角填料70。
靜電消散處理系統125b(見圖11b)可用于處理由燃料晃動238(見圖3f、圖11b)引起的靜電消散232(見圖3f)和靜電放電234(見圖3f、圖11b)。圖11b示出在復合組件26的復合結構體28(諸如以桁條62的形式)中具有導電圓角填料70的靜電消散處理系統125b,其中桁條62在具有一個或多個燃料箱表面25a的燃料箱25中。圖11b示出重定向電荷240c和重定向電荷路徑242通過導電圓角填料70,用于處理由燃料晃動238(見圖3f、圖11b)引起的靜電消散232(見圖3f)和靜電放電234(見圖3f、圖11b)。
如圖11b所示,電流處理系統125(諸如以靜電消散處理系統125b的形式)包括導電圓角填料70,其包括連接到燃料箱系統122的具有導電元件90的圓角填料80,燃料箱系統122包括多個緊固件118,多個緊固件118將水平凸緣264a緊固到燃料箱表面25a。圖11b在局部視圖中示出桁條62,桁條62具有垂直腹板260a和水平凸緣264a,其具有切割表面224,諸如切割邊緣224a,其中水平凸緣264a利用多個緊固件118接合到燃料箱25的燃料箱表面25a,并且經由緊固件連接222保持在適當位置。
靜電消散處理系統125b(見圖11b)優選地包括經由導電圓角填料連接件94(也見圖3a、圖3f)連接到燃料箱系統122(見圖11b)的導電圓角填料70(見圖11b),導電圓角填料連接件94可固化在層壓體268(見圖3a)中。對于低電平電流228b(見圖3f),導電圓角填料連接94(見圖3a、圖3f、圖11b)可包括薄箔觸點114(見圖3a),其接觸導電圓角填料70(見圖11b)并與在燃料箱系統122(見圖3f、圖11b)中的一個或多個緊固件118(見圖11b)相交。這允許電流228(見圖3f)從燃料箱25(見圖11b)流入一個或多個緊固件118(見圖11b)。
在使用電流處理系統125(見圖11b)(諸如以靜電消散處理系統125b(見圖11b)的形式)的情況下,當在燃料箱25中存在燃料239的燃料晃動238時,為了避免隨著將燃料239(見圖11b)添加入燃料箱25(見圖11b)的電荷240(圖3f、圖11b)的靜電荷積累218b(見圖3f、圖11a),包括正電荷240a(見圖11b)和負電荷240b(見圖11b)的電荷240(見圖11b)變成重定向電荷240c(見圖3f、圖11b)。如圖11b所示,重定向電荷240c優選地重定向為從燃料箱表面25a處的燃料239經由重定向電流路徑76c和重定向電荷路徑242通過水平凸緣264a的切割邊緣224a并通過導電圓角填料件70。
因此,所得的電流處理系統125(見圖3f、圖11b)(諸如以靜電消散處理系統125b(見圖3f、圖11b)的形式)可導致靜電消散232(見圖3f)和靜電放電減輕2235(見圖3f),并且優選地最小化或消除可由燃料晃動238(見圖3f、圖11a、圖11b)引起的(一個或多個)潛在電火花226a(見圖3f)。
現在參考圖12a,圖12a為在復合組件26(以飛機機翼板68c的形式)中的已知的圓角填料80的說明,并且示出經由已知專用導電系統245(諸如電流返回線246)的電流返回244。圖12a示出了以飛機機翼板68c的形式的復合組件26,其具有內側端280a和外側端280b以及位于飛機機翼板68c的中心下方的用于加燃料或維護的通道門282。如圖12a所示,飛機機翼板68c包括燃料箱25的內壁284,并且具有擁有圓角填料80的附接桁條62。飛機機翼板68c(見圖12a)附接到前翼梁64a(見圖12a)并且附接到后翼梁64b(見圖12a)。以飛機機翼板68c(見圖12a)的形式的復合組件26(見圖12a)具有專用導電系統245(見圖12a),其包括連接到用于飛機12a(見圖1)的一個或多個電子系統248(見圖12a)的電流返回線246(見圖12a)。
如圖12a所示,來自電流源218的電流228從電流源218流動或行進到一個或多個電子系統248。電流源218可包括在飛機12a(見圖1)內部的電流源,諸如一個或多個電池218c、一個或多個發電機218d,或其他合適的內部電流,或電流源218可包括外部電流218e(見圖3f),例如一個或多個雷擊218a,或其他合適的外部電流218e(見圖3f)。一個或多個電子系統248(見圖12a)可包括飛機12a(見圖1)的電子系統,其控制飛機12a(見圖1)的各種燈、傳感器、襟翼或其它裝置,諸如機翼18(見圖1)。然后,電流228(見圖12a)從一個或多個電子系統248(見圖12a)經由專用導電系統245(見圖12a)的電流返回線246(見圖12a)流回到電流源218(見圖12a),作為電流返回244(見圖12a)。專用導電系統245(見圖12a)的電流返回線246(見圖12a)通常包括重且復雜的線路。
現在參考圖12b,圖12b為電流處理系統125(諸如以電流返回處理系統125c的形式)的另一個實施例的說明,其中導電圓角填料70經由導電圓角填料連接件94連接到總體系統100,諸如以電流產生系統124的形式,其包括電子系統248,如圖12a所示。
圖12b示出了以飛機機翼板68c的形式的復合組件26,其具有內側端280a和外側端280b以及位于飛機機翼板68c的中心下方的用于加燃料或維護的通道門282。如圖12b所示,飛機機翼板68c包括燃料箱25的內壁284,并且具有擁有如本文公開的導電圓角填料70的附接桁條62。飛機機翼板68c(見圖12b)附接到前翼梁64a(見圖12b)并且附接到后翼梁64b(見圖12b)。圖12b示出通過導電圓角填料70的電流228的重定向電流路徑76d。
如圖12b所示,來自電流源218的電流228從電流源218流動或行進到一個或多個電子系統248。電流源218(見圖12b)可以是飛機12a(見圖1)內部的電流源,諸如一個或多個電池218c(見圖12b)、一個或多個發電機218d(見圖12b),或其他合適的內部電流,或電流源218(見圖12b)可以是外部電流218e(見圖3f),例如一個或多個雷擊218a(見圖12b),或其他合適的外部電流218e(見圖3f),諸如一個或多個雷擊218。一個或多個電子系統248(見圖12b)可包括飛機12a(見圖1)的電子系統,其控制飛機12a(見圖1)各種燈、傳感器、襟翼或其它裝置,諸如機翼18(見圖1)。然后,電流228(見圖12b)從一個或多個電子系統248(見圖12b)經由重定向電流路徑76d(見圖12b)流回到電流源218(見圖12b),作為電流返回244(見圖12b),重定向電流路徑76d經過連接到在桁條62(見圖12b)中的導電圓角填料70(見圖12b)的導電圓角填料連接件94(見圖12b),通過導電圓角填料70(見圖12b)并且通過桁條62(見圖12b)到電流源218(見圖12b)。
將導電圓角填料70(見圖12b)連接到電流產生系統124(見圖12b)的導電圓角填料連接件94(見圖12b)可包括后固化導電連接96(見圖3a)諸如線連接102(見圖3a)、路徑連接104(見圖3a),或其他合適的后固化導電連接96(見圖3a)。另選地,將導電圓角填料70(見圖12b)連接到電流產生系統124(見圖12b)的導電圓角填料連接件94(見圖12b)可包括共固化導電連接98(見圖3a),諸如一個或多個接線柱110(見圖3a)、一個或多個金屬接觸點112(見圖3a),諸如一個或多個薄箔觸點114(見圖3a)以及一個或多個金屬樹脂膜觸點116(見圖3a),或其他合適的共固化導電連接98(見圖3a)。
使用具有連接到電流產生系統124(見圖12b)的導電圓角填料70(見圖12b)的電流返回處理系統125c(見圖12b)導致最小化的專用導電系統245a(參圖3f),其可以最小化或消除專用導電系統245(見圖12a)的電流返回線246(見圖12a)。
在本公開的另一個實施例中,提供了用于飛機12a(見圖1)的導電圓角填料系統10(見圖1)。導電圓角填料系統10(見圖1、圖3)包括飛機復合組件26(見圖1、圖3a),其包括一個或多個復合結構體28(見圖1、圖3a),諸如飛機復合結構體28a(見圖3a)。一個或多個復合結構體28(見圖1、圖3a),諸如飛機復合結構體28a(見圖1、圖3a)包括具有形成一個或多個圓角填料區72(見圖3a)的多個桁條62(見圖3a)和多個翼梁64(見圖3a)的至少一個復合機翼18a(見圖3a)。
導電圓角填料系統10(見圖1、圖3a)進一步包括一個或多個導電圓角填料70(見圖3a),用于填充一個或多個圓角填料區72(見圖3a)。導電圓角填料70(見圖3a)中的每個具有包括導電材料92(見圖3a)的導電元件90(見圖3a)。
一個或多個導電圓角填料70(見圖3a)各自包括具有導電元件90(見圖3a)的圓角填料80(見圖3a),其中圓角填料80(見圖3a、圖3b)包括單向圓角填料82(見圖3a、圖3b)、層壓圓角填料84(見圖3a、圖3c)、同質圓角填料86(見圖3a、圖3d)、金屬圓角填料88(見圖3a、圖3d),或其他合適的圓角填料80(見圖3a)中的一種。
導電圓角填料系統10(見圖3a)進一步包括飛機12a(見圖1、圖3a)中的一個或多個總體系統100(見圖3a、圖3f)。一個或多個總體系統100(見圖3a、3f)包括緊固件系統120(見圖3a、圖3f)、燃料箱系統122(見圖3a、圖3f)和電流產生系統124(見圖3a、圖3f)中的一個或多個。一個或多個總體系統100(見圖3a、圖3f)經由一個或多個導電圓角填料連接件94(見圖3a、圖3f)連接到一個或多個導電圓角填料70(見圖3a、圖3f),形成用于飛機12a(見圖3a、圖3f)的導電圓角填料系統10(見圖3a、圖3f)的一個或多個電流處理系統125(見圖3a、圖3f)。一個或多個電流處理系統125(見圖3f)包括被構造成處理邊緣發光216(見圖3f)的邊緣發光處理系統125a(見圖3f)、被構造成處理靜電消散232(見圖3f)的靜電消散處理系統125b(見圖3f),以及被構造成處理電流返回244(見圖3f)的電流返回處理系統125c(見圖3f)中的一個或多個。
邊緣發光處理系統125a(見圖3f、圖9b)包括從緊固件系統120(見圖3f、圖9b)的一個或多個緊固件118(見圖3f、圖9b)通過一個或多個導電圓角填料70(見圖3f、圖9b)的一個或多個重定向電流路徑76b(見圖3f、圖9b),以處理作為一個或多個雷擊218a(見圖3f、圖9b)的副效應的邊緣發光216(見圖3f、圖9b),并且提供邊緣發光減輕215(見圖3f)。
靜電消散處理系統125b(見圖3f、圖10b、圖11b)包括從燃料箱系統122(見圖3f、圖10b、圖11b)的燃料箱25(見圖3f、圖10b、圖11b)的一個或多個燃料箱表面25a(見圖3f、圖10b、圖11b)通過一個或多個導電圓角填料70(見圖3f、圖10b、圖11b)的一個或多個重定向電荷路徑242(見圖3f、圖10b、圖11b)和一個或多個重定向電流路徑76b(見圖3f、圖10b、圖11b),以處理靜電消散232(見圖3f),并且提供由補給燃料起電236(見圖3f)和燃料晃動238(見圖3f)引起的靜電放電235(見圖3f)的靜電放電減輕234(見圖3f)。
電流返回處理系統125c(見圖3f、圖12b)包括從電流產生系統124(見圖3f)的一個或多個電子系統248(見圖3f、圖12b)通過一個或多個導電圓角填料70(見圖3f、圖12b)的一個或多個重定向電流路徑76d(見圖3f、圖12b),以處理電流返回244(見圖3f、圖12b),并且提供最小化的專用導電系統245a(見圖3f)。
現在參考圖13,圖13為示出本公開的方法300的示例性實施例的塊流程圖的說明。如圖13所示,提供了制備和使用用于航空器12(見圖1、圖3a)的復合組件26(見圖1、圖3a)的導電圓角填料系統10(見圖3a)的方法300。
如圖13所示,方法300包括步驟302,將包括導電材料92(見圖3a、圖3e)的導電元件90(見圖3a、圖3e)添加到一個或多個圓角填料80(見圖3a),以獲得一個或多個導電圓角填料70(見圖3a)。添加導電元件90(見圖3a、圖3e)的步驟302進一步包括將包括導電材料92(見圖3a、圖3e)的導電元件90(見圖3a、圖3e)添加到一個或多個圓角填料80(見圖3a)中,圓角填料80包括單向圓角填料82(見圖3a、圖3b)、層壓圓角填料84(見圖3a、圖3c)、同質圓角填料86(見圖3a、圖3d)、金屬圓角填料88(見圖3a、圖3d)或其他合適的圓角填料80(見圖3a)中的一個或多個。
如圖13所示,方法300進一步包括將一個或多個導電圓角填料70(見圖3a)安裝到形成在復合組件26(見圖3a)的復合結構體28(見圖3a)中的一個或多個圓角填料區72(見圖3a)中。
如圖13所示,方法300進一步包括經由一個或多個導電圓角填料連接件94(參見圖3a)將一個或多個導電圓角填料70(見圖3a)連接到航空器12(見圖1、圖3a)中的一個或多個總體系統100(見圖3a)的步驟306,以形成一個或多個電流處理系統125(見圖3f)。一個或多個電流處理系統125(見圖3f)包括邊緣發光處理系統125a(見圖3f、圖9b)、靜電消散處理系統125b(見圖3f、圖10b、圖11b)以及電流返回處理系統125c(見圖3f、圖12b)中的一個或多個。
將一個或多個導電圓角填料70(見圖3a)連接到航空器12(見圖3a)中的一個或多個總體系統100(見圖3a)的步驟306,進一步包括將一個或多個導電圓角填料70(見圖3a)連接到包括緊固件系統120(見圖3a、圖9b)、燃料箱系統122(見圖3a、圖10b、圖11b)和電流產生系統(見圖3a、圖12b)中的一個或多個的一個或多個總體系統100(見圖3a)。
如圖13所示,方法300進一步包括使用一個或多個電流處理系統125(見圖3f)處理在航空器12(見圖3f)的復合組件26(見圖3f)中的邊緣發光216(見圖3f)、靜電消散232(見圖3f)和電流返回244(見圖3f)中的一個或多個的步驟308。
使用一個或多個電流處理系統125(見圖3f)的步驟308(見圖13)進一步包括使用邊緣發光處理系統125a(見圖3f、圖9b),其包括從緊固件系統120(見圖3f、圖9b)的一個或多個緊固件118(見圖3f、圖9b)經由到并通過一個或多個導電圓角填料70(見圖3f、圖9b)的一個或多個導電圓角填料連接件94(見圖3a、圖9b)的一個或多個重定向電流路徑76b(見圖3f、圖9b),以處理作為一個或多個雷擊218a(見圖3f、圖9b)的副效應220b(圖3f)的邊緣發光216(見圖3f、圖9a),并且提供邊緣發光減輕215(見圖3f)。
使用一個或多個電流處理系統125(見圖3f、圖10b、圖11b)的步驟308(見圖13)進一步包括使用靜電消散處理系統125b(見圖3f、圖10b、圖11b),其包括從燃料箱系統122(見圖3f、圖10b、圖11b)的一個或多個燃料箱表面25a(見圖3f、圖10b、圖11b),經由到并通過一個或多個導電圓角填料70(見圖3f、圖10b、圖11b)的一個或多個導電圓角填料連接件94(見圖3a、圖10b、圖11b)的一個或多個重定向電荷路徑242(見圖3a、圖10b、圖11b)和一個或多個重定向電流路徑76b(見圖3f、圖10b、圖11b),以處理靜電消散232(見圖3f),并且提供由補給燃料起電236(見圖3f、圖10a)和燃料晃動238(見圖3f、圖11a)引起的靜電放電235(見圖3f、圖10a、圖11a)的靜電放電減輕234(見圖11a)。
使用一個或多個電流處理系統125(見圖3f、圖12b)的步驟308(見圖13)進一步包括使用電流返回處理系統125c(見圖3f、圖12b),其包括從電流產生系統124(見圖3f)的一個或多個電子系統248(見圖3f、圖12b)經由到并通過一個或多個導電圓角填料70(見圖3f、圖12b)的導電圓角填料連接件94(見圖3a、圖12b)的一個或多個重定向電流路徑76d(見圖3f、圖12b),以處理電流返回244(見圖3f、圖12b),并且提供最小化的專用導電系統245a(見圖3f)。
制備并且使用優選地用于航空器12(見圖1、圖3a)的復合組件26(見圖1、圖3a)的導電圓角填料系統10(見圖3a至圖3f)的導電圓角填料系統10(見圖3a至圖3f)和方法300(見圖13)的公開實施例,提供將導電元件90(見圖3a)添加到通常不導電圓角填料80(見圖3a),以形成導電圓角填料70(見圖3a),將導電圓角填料70(見圖3a)連接到總體系統100(見圖3a),以獲得一個或多個電流處理系統125(見圖3a),以處理邊緣發光216(見圖3f)、靜電消散232(見圖3f)和/或電流返回244(見圖3f)。賦予不導電圓角填料80(見圖3a)的導電性程度取決于圓角填料80(見圖3a)的類型和所需的導電率水平78(見圖3a)。
具體地,導電圓角填料系統10(見圖3a至圖3f)和方法300(見圖13)的公開實施例提供邊緣發光處理系統125a(見圖3f),其中導電圓角填料70(見圖3a、圖9b)經由導電圓角填料連接件94(見圖3a、圖9b)連接到總體系統100(見圖3a、圖9b),諸如以緊固件系統120(見圖3a、圖9b)的形式,以導致邊緣發光216(見圖3f、圖9a)的邊緣發光減輕215(見圖3f、圖9a)。導電圓角填料70(見圖3a、圖9b)充當電耗散路徑230(見圖3f、圖9b)。具有邊緣發光處理系統125a(見圖3f)的此類導電圓角填料系統10(見圖3a至圖3f)可最小化或消除使用密封劑以覆蓋內部復合桁條、翼梁和翼肋的修剪或切割邊緣,以及以覆蓋飛機復合機翼上的金屬部件,諸如金屬緊固件。這可降低飛機12a(見圖1)的總重量,由此可導致燃料消耗減少,并進而可導致降低燃料成本。此外,通過減少或消除使用密封劑和緊固件密封帽,可減少制造時間和勞動力,這進而可導致制造成本降低。
另外,導電圓角填料系統10(見圖3a至圖3f)和方法300(見圖13)的公開實施例提供靜電消散處理系統125b(見圖3f、圖10b、圖11b),其中導電圓角填料70(見圖3a、圖10b、圖11b)經由導電圓角填料連接件94(見圖3a、圖10b、圖11b)連接到總體系統100(見圖3a、圖10b),(諸如以燃料箱系統122(見圖3f)的形式),以導致由燃料箱25(見圖3f、圖11a、圖11b)中的補給燃料起電236(見圖3f、圖10a、圖10b)或燃料晃動238(見圖3f、圖11a、圖11b)引起的靜電放電234(見圖3f、圖10a、圖11a)的靜電消散232(見圖3f)。具有靜電消散處理系統125b(見圖3f、圖10b、圖11b)的此類導電圓角填料系統10(見圖3a至圖3f)可最小化或消除使用密封劑以覆蓋內部復合桁條、翼梁和翼肋的修剪或切割邊緣,并覆蓋飛機復合機翼上的金屬部件,諸如金屬緊固件。這可降低飛機12a(見圖1)的總重量,由此可導致燃料消耗減少,并進而可導致降低燃料成本。此外,通過減少或消除使用密封劑和緊固件密封帽,可減少制造時間和勞動力,這進而可導致制造成本降低。
此外,導電圓角填料系統10(見圖3a至圖3f)和方法300(見圖13)的公開實施例提供電流返回處理系統125c(見圖3f、圖12b),其中導電圓角填料70(見圖3a、圖12b)經由導電圓角填料連接件94(見圖3a、圖12b)連接到總體系統100(見圖3a、圖12b)(諸如具有電流產生系統124(見圖3a、圖12b)的形式)以導致最小化專用導電系統245a(見圖3f)。具有電流返回處理系統125c(見圖3f、圖12b)的此類導電圓角填料系統10(見圖3a至圖3f)可最小化或消除使用專用導電系統245(見圖3f、圖12a)的電流返回線246(見圖3f、圖12a)。此類電流返回線246(見圖3f、圖12a)的重量重并且安裝復雜。因此,電流返回處理系統125c(見圖3f、圖12b)可降低飛機12a(見圖1)的總重量,這可導致燃料消耗減少,并進而可導致降低燃料成本。此外,通過減少或消除使用電流返回線246(見圖3f、圖12a),可減少制造時間和勞動力,這進而可導致制造成本降低。
因此,導電圓角填料系統10(見圖3a至圖3f)和方法300(見圖13)的公開實施例可減輕作為雷擊218a(見圖3f)的副效應220b(見圖3)的邊緣發光216(見圖3f),可消散來自補給燃料起電236(見圖3f)和燃料晃動238(見圖3f)的靜電放電234(見圖3f),并且可通過消除或最小化電流返回線246(見圖3f)提供減小最小化專用導電系統245a(見圖3f)。此外,將導電圓角填料70(見圖3a)連接到總體系統100(見圖3f)可包括后固化導電連接96(見圖3a)或共固化導電連接98(見圖3a)。對于低電平電流228b(見圖3f),薄箔觸點114(見圖3a)可固化成層壓件268(見圖3a),其中它們接觸導電圓角填料70(見圖3a)并與緊固件118(見圖3f)相交。這允許電流228(見圖3f)從燃料箱25(見圖3a、圖3f)流入緊固件118(見圖3f)并流入靜電消散處理系統125b(見圖3f)以用于燃料箱25(見圖3f)中的靜電消散232(見圖3f),或允許電流228(見圖3f)從機翼18(見圖1、圖3a)的外部從表面進入緊固件118(見圖3f)并且進入邊緣發光處理系統125a(見圖3f),以減輕作為雷擊218a(見圖3f、圖9a)的副效應220b(參見圖3f)的邊緣發光216(見圖3f、圖9a)。金屬-樹脂膜觸點116(見圖3a)可以以相似的方式使用。
已受益于在前面的說明書和相關附圖中呈現的教導的本公開所屬領域的技術人員將想到本公開的許多修改和其它實施例。本文描述的實施例意指是例示性的,并且不旨在限制或窮盡的。盡管本文采用了特定術語,但是它們僅以一般和描述性意義使用,而不是為了限制的目的。