用于飞行器外部防护的环境稳定的混合织物系统技术方案

一种为飞行器（１０）形成外部表面防护结构（１２）的方法，包括将具有载体（５１）的受载表面料（５２）结合到混合预浸渍基材（３２）。所述预浸渍基材（３２）包括带有集成导电部件（４８）的碳织物（４４），并结合到基体基材（３０），其中所述集成导电部件具有金属导电性范围内的导电性。固结所述受载表面料（５２）和所述预浸渍基材（３２），包括交界粘结所述受载表面料（５２）和所述预浸渍基材（３２）之间的材料。一种用于飞行器（１０）外部（１４）的防护织物系统（１２）包括基体基材（３０）。所述预浸渍基材（３２）耦接到所述基体基材（３０）。所述带有载体（５１）的受载表面料（５２）交界粘结到所述预浸渍基材。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术基本上涉及飞行器外部涂层、层、表面和复合结构。更具体地说说，本专利技术涉及用于飞行器外部防护系统，该系统提供耐腐蚀性、耐雨水侵蚀性、环境耐用性、结构性能以及电磁防护包括雷击防护。
技术介绍
传统上，为了防护雷击，飞行器方法在机身金属主体整体上包括低阻抗路径，以耗散电能。金属化纤维增强结构材料沿着复合元件外表面使用，提供介质来快速耗散能量。其中一些目前的雷击防护结构，虽然适合用在航空器和一些飞行器上，但是不适合用在频繁使用的飞行器上。这是因为商用飞行器经受严酷且持续的压力、湿度和温度环境变化，以及受到与这些变化有关的不同的成本和维护制约。测试证明，在频繁使用(high use)的商用飞行器操作条件下，特定的雷击防护结构易于遭受基材微裂纹和面材裂纹，使得它们更容易被腐蚀和被紫外线降解。微裂纹有时称为“编织电传(weave telegraphing)”。编织电传指代：(a)面材的视觉不规则性呈现表面的底层编织图案的样子；(b)所述图案在服务中变得更为突出；(c)以及形成基材和/或涂料面材裂纹并且扩展。所述微裂纹易于形成，归因于重复且极端的温度、湿度和压力波动。微裂纹发生的原因在于许多因素，包括源于热膨胀系数差异以及复合结构中部件之间交界粘结不良而导致的内应力。微裂纹可能延伸到可见的涂料层，这样可能导致外观老化且增加维护和检查时间和成本。增加维护诸如修补涂料，并不仅仅为了外观，而且还指出何时需要重新施加涂料来防止底层有机材料的紫外线降解。增加检查不仅仅为了监测腐蚀，而且还用来保证微裂纹没有对结构完整性产生不良影响。因此，对于长期用于商业环境来说，这种结构并不总是能节约成本。一种雷击防护结构包括基材层、金属网格屏蔽件和非结构外膜，该外膜可以用材料诸如玻璃或聚酯进行加强。所述网格可以是通常膨胀的穿孔金属-->件、金属编织织物或无序衬垫。根据金属和基材，额外的非结构预浸渍层可以用于电流隔离(galvanic isolation)，以避免基体基材和金属网格之间的腐蚀。虽然这种结构提供了希望的雷击防护性能，但是其没有带来结构优势，并且通常包含多个非结构层。因此，这种结构本身耗费劳动力并且生产成本较高。包裹所述网格以防止腐蚀并提供光滑表面所需的树脂重量可能超过金属网格的重量，因此较重。而且，网格系统可能易于发生微裂纹。另一种防护结构方案是在复合材料上采用整体(solid)金属件。这种结构也较重，而且在作为整体膜共同固结或者作为喷涂件施加到固结元件时，难于处理到不带生产缺陷，诸如空隙。喷涂处理诸如铝焰喷涂，因要求航线设施处具有通常不具备的合格人员以及设备而增加了复杂性。因此，飞行器需要一种改进的雷击防护结构，其不存在上述劣势，并提供耐腐蚀性、耐雨水侵蚀性、环境耐用性、结构性能以及电磁防护包括希望的雷击防护特性。
技术实现思路
通过将具有载体的受载表面料结合(unite)到混合预浸渍基材，本专利技术的一种实施例为飞行器提供了一种形成外部表面防护层的方法。所述混合预浸渍基材包括带有集成导电部件的碳纤维，所述导电部件结合到基体基材。所述受载表面料和所述混合预浸渍基材同时固结，包括交界粘结所述受载表面料和所述混合预浸渍基材之间的材料。如果与基体基材共同固结，则可以降低加工成本。上述实施例的混合基材提供改进的结构耐用性以及电磁防护性。不会出现与该混合基材有关的额外电磁防护成本，因为防护能力集成到其结构混合预浸渍体中。本专利技术的实施例提供若干优势。所述优势其中之一是在混合织物基材上使用无机填料加载的表面料，它们在固结时掺杂。所述混合织物基材提供了希望的雷电防护性，同时受载表面料和混合织物基材相结合，提供了希望的结构支撑性和环境防护性。使用受载表面料抑制了腐蚀和微裂纹两者，因此改善了耐久性。本专利技术实施例提供的另一项优势在于，将受载表面料均匀分布在混合预浸渍基材表面上，并将所述表面料交界粘结到所述基材。具有载体和填料的-->所述表面料补偿了因设计或工具特征导致的压力差异，否则所述差异将促使分区(mark-off)并导致表面料厚度变化较大。这有利于防止最终会导致微裂纹和涂料裂纹的编织电传。上述优势相结合提供了一种防护结构，该防护结构能经受合格测试以及频繁使用的商用飞行器操作环境。参照以下详细说明，结合附图一起考虑，本专利技术本身，连同进一步的目标和附带的优势将得到最好的理解。根据附图以及附带的权利要求书审视时，本专利技术其他特征、益处以及优势将会从以下本专利技术的说明中变得明显。附图说明为了更为全面地理解本专利技术，现在讨论附图中更为详细图示以及借助本专利技术的示例在以下说明的实施例，其中：图1是飞行器透视图，包含根据本专利技术实施例的样品外部织物防护系统；图2是图1所示样品外部织物防护系统的侧视封闭截面图；和图3是逻辑流程图，图示了根据本专利技术实施例的外部织物防护结构形成方法。具体实施方式经过测试，已经确定高度使用的飞行器操作条件下，包含带金属导线的碳纤维的雷击防护结构易于遭受基材微裂纹和面层裂纹，其中所述的金属导线设置在环氧树脂中。本专利技术克服这种问题，并在以下详细说明。虽然本专利技术主要参照形成飞行器外部防护结构进行说明，但是本专利技术可以应用并适配到各种应用场合。本专利技术可以应用到航空领域、电力领域、航海领域、铁路领域、自动车辆领域、医疗领域和商业与住房领域，这些场合希望具有耐用的雷击防护结构，其展现出最小限度编织电传或不存在编织电传，尤其是在考虑重量或劳动力成本的时候。另外，也考虑了其他各种实施例，它们具有以下所述本专利技术特征的不同组合，具有除本文所述之外的特征，或者甚至缺少一个或多个所述特征。因此，应该理解，本专利技术可以以其他各种适当方式实施。在以下说明中，各种操作参数和部件说明用于一种构造实施例。所述具体参数和部件作为示例包括在内，且并不作为限制。-->另外，在以下说明中，术语“部件”指代人工制品(artifact)，该人工制品是构成复合整体的其中一个特定部分。部件可以指代可以从系统上分离或可以连接到系统的元件，系统或组件的一部分，或本领域已知的其他元件。此外，术语“表面”指代人工制品的外边界，或组成或类似该边界的材料层。表面不仅可以包括材料外边缘，而且可以包括材料最外侧的部分或层。表面可以具有厚度，并包括各种颗粒。现在参照图1，示出了飞行器10的透视图，该飞行器包含本专利技术实施例的样品外部织物防护系统12。防护系统12提供布满飞行器10外部14的结构支撑。防护系统12施加在飞行器元件上，诸如飞行器10机身16和尾部或机翼18，用来防护雷击并抵御其他环境条件。防护系统结合机身16可以认为是飞行器10的主要支撑结构。防护系统12包括多个层20，它们在以下详细说明。现在参照图2，示出了本专利技术实施例防护系统12的侧视封闭截面图。防护系统12包括基体基材30。混合预浸渍织物基材32设置在基体基材30上方并耦接到基体基材。受载表面料膜52设置在混合基材32上方并耦接到混合基材。面材或面层36，诸如喷涂的表面料、销孔填料、底漆料和涂料外涂层，可以施加在受载表面料52上。尽管对于基体基材30、混合基材32和受载表面料52每一个示出了特定的层数，但是可以采用任何层数。换句话说，虽然示出了一层涂料层、一层受载表面料层、一层混合预浸渍基材层和四个基体基材层，但是各自可以使用任何数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种为飞行器形成外部表面防护结构的方法，包括：　　　　将包括载体的受载表面料结合到混合预浸渍基材；　　　　将包含带有集成导电部件的碳纤维的所述混合预浸渍基材结合到基体基材；和　　　　固结所述受载表面料和所述混合预浸渍基材，包括交界粘结所述受载表面料和所述预浸渍基材之间的材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-10-25 11/163,6141.一种为飞行器形成外部表面防护结构的方法，包括：将包括载体的受载表面料结合到混合预浸渍基材；将包含带有集成导电部件的碳纤维的所述混合预浸渍基材结合到基体基材；和固结所述受载表面料和所述混合预浸渍基材，包括交界粘结所述受载表面料和所述预浸渍基材之间的材料。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固结包括将所述受载表面料均匀分布在所述预浸渍基材上，以形成覆盖所述碳纤维中多条导线主要部分的层。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固结包括将所述受载表面料均匀分布在所述预浸渍基材上，以形成厚度约为0.004英寸的层。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固结包括在大约介于250至350℉之间的温度下烘干所述受载表面料和所述预浸渍基材。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结合所述预浸渍基材包括将交织导线织物结合到所述基体基材。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结合所述混合预浸渍基材包括将编织到碳织物中并以环氧浸渍的碳纤维结合到所述基体基材。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结合所述预浸渍基材包括施加不带金属屏蔽件的交织导线织物。8.一种用于飞行器外部的防护织物系统，包括：基体基材；混合预浸渍基材，其包括带有集成导电部件的碳织物，并且耦接到所述基体基材，其中所述集成导电部件具有金属导电性范围内的导电性；和受载表面料，其包括载体，且交界粘结到所述预浸渍基材。9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述基体基材包括多个结构支撑层。10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述混合预浸渍基材包括从碳纤维、预浸渍体和带树脂的干混合织物中选择的至少一种材料。11.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿琳M布朗，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]