本发明专利技术提出了用于对响应于雷击或其他电流威胁从接头被释放和/或被捕获在接头内的出气产物自身的和/或所引起的一个或更多个物理特性进行测量的方法及装置。本发明专利技术还提出了用于对为设计具有针对由于雷击而引起的不可接受的损坏的防护的接头的一组设计规则进行确定的方法。接头包括紧固件，紧固件穿过结构件使得紧固件的端部从结构件突出。该装置包括：具有围绕腔的开口的基部的容纳构件，容纳构件被布置成安装在紧固件的端部上方以将紧固件的端部围封在该腔内并且密封开口；以及一个或更多个传感器，其被布置成用于测量：该腔所容纳的出气产物的一个或更多个物理特性；和/或容纳构件或接头的由该腔所容纳的出气产物引起的一个或更多个物理特性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于对结构接头处的雷击或其他电流威胁的影响进行评估的方法及设备。具体地，本专利技术涉及用于对响应于电流威胁从接头被释放的气体、等离子体和/或微粒自身的或所引起的物理特性进行分析以及用于针对要经受这样的威胁的接头确定一组设计规则的方法及设备。
技术介绍
飞行器通常需要在机身结构件可能经受雷击的天气条件下飞行。这样的雷击通常在紧固的接头的紧固件处附着于飞行器或经由飞行器结构件传导至该紧固件。为了防止燃料点燃，必须预测并且控制这样的雷击的影响，尤其是在燃料箱接头处。图1是穿过面板1的紧固件组件的一部分的侧视图，面板1可以是复合面板或金属面板。该组件包括紧固件，该紧固件包括外螺纹螺栓2、内螺纹螺母3以及垫圈4 (可替代地，该紧固件可以包括任意其他已知的紧固件类型如铆钉或模锻紧固件)。当雷击击中面板1并且有电流流经紧固件时，在接头处(例如在面板1与紧固件之间的接合面处)冒出火花会导致局部压力增大并且从紧固件喷出火花束。压力增大还可能导致从接头释放出气体、等离子体以及热微粒。在图1中用附图标记5示出这样的出气的通常位置。面板1可以提供燃料箱壁并且紧固件因此可以浸在燃料或燃料蒸气中。紧固件处的雷击因此可能提供会点燃燃料蒸气的火花和热气体点燃源。其他电流威胁如来自飞行器上的电气设备的威胁也可能提供这样的点燃源。在一些情况下，压力增大可能高得足以对面板1造成结构损坏。如果面板由复合材料制成，则压力可能由于气体、等离子体和/或颗粒试图从接头逸出而造成层离。在航空航天工业中用于在模拟雷击测试期间检测燃料点燃源的先前测试方法基于摄影术和/或可燃气体技术，如在EUROCAE ED-105，章节7.7以及等同的SAE和MIL-STD标准文献中所限定的。这种技术提供了离散的通过/失败结果，而没有关于出气事件的特性以及相关的限度的任何定量信息。不存在已知的用于对在出气事件期间释放的气体、等离子体和/或微粒的物理特性进行测量的方法及装置。实际上，还存在关于在出气事件期间起作用的物理机制的几种未知情况。因此，需要用于产生关于这样的出气事件的改进数据的装置及方法。还需要更好地理解接头的设计特征对出气程度的影响。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供了一种用于对气体、等离子体和/或微粒自身的和/或所引起的一个或更多个物理特性进行测量的装置，所述气体、等离子体和/或微粒响应于电流威胁从接头被释放，接头包括紧固件，紧固件穿过结构件使得紧固件的端部从结构件突出，所述装置包括:容纳构件，容纳构件具有围绕腔的开口的基部，容纳构件被布置成安装在紧固件的端部上方以将紧固件的端部围封在所述腔内并且密封开口 ；以及一个或更多个传感器，被布置成用于测量:所述腔所容纳的气体、等离子体和/或微粒的一个或更多个物理特性；和/或容纳构件或接头的由所述腔所容纳的气体、等离子体和/或微粒引起的一个或更多个物理特性。根据第一方面的装置可以用于获得关于由雷击或其他电流威胁导致的出气事件的产物的有价值数据。例如，所述装置可以用于模拟接头处的雷击的测试程序以获得关于出气产物(响应于雷击从接头发出的气体、等离子体和/或微粒)自身的或所引起的物理特性的信息。这样的信息使得能够更好地理解出气事件的物理现象并且更好地预测接头处雷击的可能结果。在关于出气事件的物理现象的可用信息非常少的情况下，使用已知的测试技术难以预测雷击对接头完整性的影响。因此，新的接头设计必须要经受测试序列(campaign)以确定这些接头针对雷击是否能够受到足够的保护。这样的测试序列昂贵并且会导致延长设计过程。已知的测试技术提供了简单离散的通过/失败结果。EUROCAE ED-105，章节7.7描述了指示是否存在点燃源的摄像和可燃气体技术。因此，已知的测试序列是简单的指示，即在某种意义上讲，已知的测试序列从仅能够用于判断接头是通过测试还是测试失败意义上来讲是迟钝的工具并且不能提供关于接头是否被过度设计的信息。这样的测试目前还不能用于提供用于预测关于相似接头的测试结果的数据。相比之下，第一方面的装置能够提供关于出气产物的物理特性以及出气产物对周围结构的影响的数据，这些数据能够用于为接头设计过程提供信息。测试序列的大小会大大减小并且可以避免接头的过度设计。已知的在接头处——在接头处，由电流威胁如雷击导致的出气产物或火花会引起点燃风险(例如，在飞行器燃料箱接头处)一一的保护方法是将突出的紧固件端部围封在盖(也称为螺母盖或防火花盖)的密封腔内。第一方面的装置可以用于模拟这种盖，其中，容纳构件的腔在大小、形状或其他特征方面与盖的腔对应。因此，所述装置可以用于提供关于这种盖的设计需求的信息。所容纳的出气产物(气体、等离子体和/或微粒)的物理特性可以包括产物的任何可测量的或可观察的特性，所述特性的值描述了这些产物的状态。类似地，由出气产物引起的物理特性可以包括容纳构件或接头的由所容纳的出气产物引起(导致)的任何可测量的或可观察的特性，并且所述特性的值描述了容纳构件或接头的状态。第一方面的装置的所述一个或更多个传感器可以包括:压力传感器，所述压力传感器与腔流体连通并且被布置成用于测量腔内的压力；温度计，所述温度计被布置成用于对容纳构件的温度或温度分布(容纳构件的本体的温度或温度分布，或腔内的温度或温度分布)或接头的温度或温度分布(结构件和/或紧固件内的温度或温度分布)进行测量；和/或光传感器，所述光传感器被布置成用于测量所述腔内所发射的光(这可以包括测量光的光谱分析)。压力传感器可以提供关于所容纳的出气产物(气体、等离子体和/或微粒)的压力的用于为设计过程提供信息的数据。例如，所测量的压力可以用于确定意在围封接头的突出的紧固件端部的盖(例如，螺母盖或防火花盖)所必须耐受的压力。相似地，温度或温度分布数据可以用于为材料选择提供信息。光传感器可以检测出出气事件期间在接头处生成的任何火花。此外，光传感器可以执行光谱分析以提供关于出气产物的特性的附加信息。所述一个或更多个传感器可以包括光纤传感器。这样的传感器紧凑并且抗电子干扰。本专利技术的第二方面提供了一种用于对气体、等离子体和/或微粒自身的或所引起的一个或更多个物理特性进行测量的设备，所述气体、等离子体和/或微粒响应于电流威胁从接头被释放，所述设备包括:包括紧固件的接头，紧固件穿过结构件而使得紧固件的端部从结构件突出；根据第一方面所述的装置；以及用于将代表电流威胁的电流输送至紧固件的装置，其中，根据第一方面所述的装置的容纳构件安装在所述紧固件的端部上方以使得能够将紧固件的端部围封在腔内并且密封开口。因此，第二方面提供了以下设备，所述设备使用第一方面的装置来测量模拟雷击或其他电流威胁的出气产物的物理特性，或由这样的产物在接头或容纳构件中引起的物理特性。其他电流威胁可以包括来自故障电气设备的电流。用于输送表示电流威胁(例如，雷击)的电流的装置可以包括适于输送代表性电流一一如在EUROCAE ED-105或等同标准文献中限定的高电流波形一一的任何装置或设备。其可以包括高电压发生器、激光器或任何其他合适的装置。用于输送电流的装置可以被布置成用于将代表性电流直接输送至紧固件(以模拟例如直接雷电附着)，或输送至所述结构件上的所输送的电流将从其传导至紧固件的点(以模拟例如来自雷本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于对气体、等离子体和/或微粒自身的和/或所引起的一个或更多个物理特性进行测量的装置，所述气体、等离子体和/或微粒响应于电流威胁从接头被释放，所述接头包括紧固件，所述紧固件穿过结构件而使得所述紧固件的端部从所述结构件突出，所述装置包括：容纳构件，所述容纳构件具有围绕腔的开口的基部，所述容纳构件被布置成安装在所述紧固件的所述端部上方以将所述紧固件的所述端部围封在所述腔内并且密封所述开口；以及一个或更多个传感器，被布置成用于测量：所述腔所容纳的气体、等离子体和/或微粒的一个或更多个物理特性；和/或所述容纳构件或所述接头的由所述腔所容纳的气体、等离子体和/或微粒引起的一个或更多个物理特性。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·E·米尔斯，弗兰克·弗卢朗，马修·科莱，马修·詹金斯，西蒙·埃文斯，
申请(专利权)人：空中客车营运有限公司，空客集团有限公司，空中客车运营简化股份公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB
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