專利名稱：避雷系統(tǒng)及具有該系統(tǒng)的飛行器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于保護一種復合結構的避雷系統(tǒng)，該復合結構特別是具有輕的中心 芯板、如蜂窩或泡沫芯板的壁板。本發(fā)明尤其適于保護由復合結構的板構成的飛行器的天 線罩或整流罩。更確切地說，本發(fā)明涉及一種避雷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括位于這些壁板外表面的 導電帶，這些導電帶用于附著雷擊，并且使由雷擊在天線罩外壁上的撞擊產生的電流向飛 行器的地線流動。
背景技術：
復合結構由于它們大的機械強度且質量又非常小而被廣泛使用。航空工業(yè)廣泛使 用這些結構，以裝備飛行器的外壁，如位于飛行器前部的天線罩和飛行器的整流罩。但是， 當外壁遭遇雷擊時，這些電絕緣的結構不能建立電流的排放，因此局部產生電荷密度很強 的區(qū)域，這些電荷一方面可能破壞飛行器的外壁，另一方面可能干擾包含在該外壁之下的 電氣設備。天線罩的情況更為重要，因為根據(jù)定義，它不能包含傳統(tǒng)的雷擊電流流動裝置， 如插在結構表面中的金屬柵網(wǎng)，由于對雷達波透明性的要求，這些裝置是被禁止的。已經(jīng)知道在飛行器的外壁設置沿外壁延伸的導電零件，以便附著雷擊，并且使雷 擊在飛行器外壁上產生的電流可流向飛行器的地線，該地線通常是機身。圖Ia和Ib示出這種導電零件，其形狀為一個鋁或銅制的導電帶1，位于飛機天線 罩3的外表面9上。天線罩的主要作用是保護雷達，因此由電磁波可以滲透的電絕緣的復 合材料制成。該帶通過固定部件8、如螺釘固定在天線罩上，每個避雷帶1與天線罩3的外 表面9電連接，使聚集在天線罩上的靜電電荷可以流動。螺釘位于其中以便固定帶1的零 件5由絕緣塑料制成。該帶與飛機機身的連接處進行電連接，以保證其單獨接地。這樣，導電帶可以附著 雷電，并使在天線罩外壁上的雷擊產生的電流流向地線，而不影響天線罩的任何其它零件。這種避雷裝置對于沒有空氣動力學要求的外壁通常是令人滿意的。但是，已經(jīng)觀 察到，天線罩3的外表面9與形成臺階20的導電帶1之間的不齊平是空氣在飛行器外表面 上的流動23不連續(xù)的根源，因此是導致飛行器的空氣動力性能降低的紊流4的根源(圖 lb)。然而，整體形狀為錐形并位于飛行器前端的天線罩構成對飛機空氣動力的主要貢 獻。因此避免這些干擾是很重要的，以便不影響飛行器的空氣動力性能。實際上，這些空氣動力干擾的結果是產生由層流/紊流過渡的引起而增加的正面 阻力，由此，飛機燃料的消耗非常明顯地增加，這與航空運輸公司的經(jīng)濟要求是不相符的。因此，為飛機天線罩設置可以減小正面阻力而節(jié)省大量燃料的防雷電保護系統(tǒng)是 很有意義的。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是提出一種避雷系統(tǒng)，用于外表面承受空氣流的復合結構，該系統(tǒng)設計和操作方式簡單，可以保證雷擊能量的有效消散，而不損壞結構，也沒有對空氣流 的干擾。為此，本發(fā)明涉及一種避雷系統(tǒng)，用于具有可承受空氣流的外表面的復合結構，所 述系統(tǒng)包括至少一個導電帶和將所述帶固定在結構上的固定部件，所述帶與可以排放電流 的地線電連接。根據(jù)本發(fā)明，所述帶的形狀用于與設在外表面的槽配合，使帶的外表面與結構的 外表面齊平，并且固定部件具有與帶的外表面齊平的上部。由此，本發(fā)明的避雷系統(tǒng)可以保證導電帶的外表面與復合結構的外表面之間的完 全齊平，從而可以消除紊流，保持飛行器的空氣動力性能?！皩щ妿獗砻媾c結構外表面齊平”是指，不考慮組裝誤差，帶的外表面與結構的 外表面在同一水平上。特別是，考慮到空氣動力材料可接受的誤差，帶的外表面可以突出 0. 2-0. 3 毫米。另外，通過保留外部帶工藝，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的避雷系統(tǒng)不需要改變帶與 地線電連接的結構。有利的是，復合結構的與固定部件的上表面齊平的所述外表面不是金屬的。該系統(tǒng)可以有利地在任何類型的復合結構上使用，無論該結構是單體的、單夾層 的或多夾層的。用于帶在結構上的安裝的固定部件具有至少一個固定元件，該元件的上部與帶的 外表面齊平，下部穿過帶和槽的厚度，還具有至少一個緊固在固定元件下部的保持元件，固 定元件通到結構的內表面，以便將帶保持在槽中。這樣，帶的外表面與固定元件上表面之間 的齊平還可最大程度地降低空氣動力干擾的危險。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述導電帶的固定部件以帶的形式設置。最好，這些固定部件以規(guī)則或不規(guī)則的間距排列，以便盡量地跟隨導電帶的狹窄 形狀，因此可以限制對配有該避雷系統(tǒng)的天線罩可能形成對雷達波的無線電障礙的元件的 面積。最好，所述保持元件由絕緣材料、如Delrin樹脂或類似材料制成，該元件設有一 凹口，能夠完全接納通常為螺紋金屬桿的固定元件的下部。這樣，該保持元件能夠保證導電 帶與位于天線罩內的雷達天線的電絕緣。在該避雷系統(tǒng)的不同的特定實施例中，每個都有它的特殊優(yōu)點，并且能夠有多種 可能的技術組合該系統(tǒng)包括插在結構厚度中并屬于復合結構的組成部分的復合零件，所述零件具 有凹陷輪廓，用于與導電帶的形狀配合?！敖M成部分”是指一個復合零件，其在復合結構中的存在不影響天線罩的無線電性 能，并且可以保留等同于用于外部帶技術的傳統(tǒng)壁板的機械性能。該復合零件是帶的陰模，在與復合結構的覆蓋及共同焙燒時，其插在復合結構的 層之間。在覆蓋復合結構的第一表皮之后，該零件的就位在配有帶的陽模的模子中實現(xiàn)。另外，該復合材料的零件還參與避雷帶與包含在天線罩內的天線的電絕緣。復合零件可以是半剛性的高密度泡沫材料帶。復合零件可以是高密度蜂窩材料帶。
該零件還可以是單體復合結構帶。有利地，可以選擇復合零件的材料，使其適應復合結構的材料，以保持結構的整體 性。或者，避雷系統(tǒng)沒有成型的復合零件。凹槽直接由位于復合結構外表面的溝槽形 成。該溝槽借助一陽模通過復合結構的層的覆蓋而得到。這樣，避雷帶成型為該溝槽的形 狀。最好，避雷系統(tǒng)具有絕緣材料制成的裝配層，位于導電帶的邊緣與槽的邊緣之間， 使帶外表面的輪廓與槽相適應，以便使帶的外表面與結構的外表面之間完全齊平。本發(fā)明還涉及一種壁板，它包括至少一個裝有上述避雷系統(tǒng)的單體復合結構。該結構由絕緣材料制成，并且只具有固定部件和導電帶。因此，當復合結構受到雷 擊時，電流從表面通過，而不穿透該結構，直至與最靠近的帶和應固定部件會合?！皢误w”是指一組互相直接結合或連在一起的層，而沒有像夾層復合結構的情況那 樣插入一個蜂窩材料芯板。在一個特定實施例中，該單體復合板具有形成壁板的外壁的第一表皮和形成壁板 的內部的第二表皮。這些構成壁板的表皮例如由復合材料制成。本發(fā)明還涉及一種壁板，它包括一個芯板和至少兩個位于芯板兩側的壁，該壁板 配有如上所述的避雷系統(tǒng)。芯板可以由蜂窩或泡沫材料形成。有利地，每個帶通過至少兩個包括螺釘和螺帽的固定部件固定在設在該壁板外表 面的槽中。當然，還存在將帶固定在復合結構上的其它固定方式，尤其是可以使用埋在復合 結構中的插入件。插入件是用于接納固定構件、如螺栓的空心體。本發(fā)明還涉及配有至少一個如上所述的壁板的天線罩。在這種情況下，每個帶最 好與位于天線罩底部的導電材料制成的固定元件電連接，這些固定元件用于把天線罩固定 在飛行器機身上。這樣，雷擊形成的電流直接通過帶排向機身。本發(fā)明最后涉及配有至少一個如上所述的壁板的飛行器。更廣泛地說，本發(fā)明涉及將避雷系統(tǒng)安裝在復合結構上的方法，復合結構具有用 于經(jīng)受空氣流動的外表面，所述系統(tǒng)包括至少一個導電帶和將該帶固定在所述結構上的固 定部件。根據(jù)本發(fā)明，該方法包括以下步驟在復合結構的外表面形成至少一個槽；將導電帶放置在每個槽中，帶的形狀用于與槽的形狀配合，使得帶的外表面與結 構的外表面齊平；然后將帶固定在結構上，固定部件的上部與結構的外表面齊平。為了實現(xiàn)槽，將一個復合零件插到復合結構的厚度中，該零件具有用于與帶的形 狀配合的凹陷輪廓。在另一個特定實施例中，直接在復合結構的外表面形成帶將位于其中的溝槽。


閱讀下面的描述并參照附圖可以更好地了解本發(fā)明圖IA示出裝有現(xiàn)有技術避雷系統(tǒng)的天線罩的剖面圖，圖IB是該天線罩的俯視圖 和空氣在該外表面上的流動；圖2示意示出裝有根據(jù)本發(fā)明特定實施例的避雷系統(tǒng)的壁板的剖面，避雷系統(tǒng)包 括一個泡沫材料復合零件，該零件具有與避雷導電帶的形狀相配合的凹陷輪廓；圖3示出根據(jù)特定實施例的避雷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括高密度蜂窩材料的成型復合零件；圖4示出根據(jù)特定實施例的避雷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括單體的復合材料零件，其凹陷 輪廓通過預浸漬纖維層的相繼堆疊而以帶的形狀進行的層的覆蓋而得到；圖5示意示出根據(jù)本發(fā)明特定實施例的避雷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括單體復合零件，其 凹陷輪廓通過單體實心零件聚合后的機加工而得到；圖6示意示出根據(jù)本發(fā)明特定實施例的避雷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括單體零件，其凹陷 輪廓通過模子中的陽模沿導電帶輪廓的覆蓋而得到；圖7示意示出根據(jù)本發(fā)明另一特定實施例的、不帶有復合零件的避雷系統(tǒng)，用于 接納導電帶的凹槽由溝槽形成，溝槽借助陽模通過壁板層的覆蓋而得到。
具體實施例方式圖2示出配有根據(jù)本發(fā)明第一實施例的避雷系統(tǒng)的壁板3。該壁板具有一個夾層 復合結構，包括一個芯板18和兩個分別在芯板兩側位于芯板外表面的壁22和12。這些壁22、12構成復合壁板的外表皮，通常由強度非常強的纖維構成，如玻璃纖 維、石英纖維、芳綸(aramide)纖維或玄武巖纖維制成。芯板18可以由泡沫材料、蜂窩材料 或線狀材料制成。表皮通過樹脂的聚合與芯板連在一起。飛機的天線罩通常配有這樣的夾層復合結構的壁板，該結構電絕緣但電磁波可以 穿透。飛行時，構成天線罩外壁的壁板的上壁22承受空氣的流動。壁板配有避雷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括導電帶1，通過固定部件8固定在壁板上。該帶通 常沿壁板的外壁延伸，沿縱向軸線18從壁板的一端到另一端(圖lb)。對于大的表面，壁板 也可設有多個以規(guī)則間距設置的帶，帶的數(shù)量和尺寸有利地設置為可以使雷擊產生的電流 向地線流動。這些導電帶1的截面通過兩個標準確定，即所用材料的選擇和這些帶的存在 對無線電性能的影響。作為單純的示例，根據(jù)現(xiàn)有技術的最低要求，為了可以有效排放帶中 的雷電電流，銅帶為20平方毫米，鋁帶為30平方毫米。圖2-6所示的避雷帶的截面基本為半圓形，圓形部分與槽的底部接觸。圖7示出另 一形狀的避雷帶，其截面形狀為厚度很小的矩形。帶可以有不同的幾何形狀，截面為矩形、 梯形、三角形或其它等。導電帶置于設在壁板的外表面9上的槽6中，外表面暴露于空氣流，帶的形狀用于 與槽的形狀配合，使得帶的外表面21與壁板9的外表面齊平。這樣，整體上實現(xiàn)了空氣動 力的連續(xù)性，可以消除空氣動力干擾。該避雷帶1同時構成雷電接受器和電流流向地線的導體。圖2示出帶的安裝的特定實施例，帶通過固定部件固定在槽中，每個固定部件包 括固定元件和保持元件5，固定元件具有穿過帶1和壁板3的厚度的下部10，保持元件鎖緊在固定元件的下部10，固定元件通到壁板3的內表面12。有利的是，固定使得固定元件的上部2與帶的外表面9齊平，以便不產生不連續(xù) 性，避免產生紊流。固定元件通常是金屬桿10，其外表面的至少一部分帶有外螺紋，該外螺紋部分地 穿過導電帶1的鉆孔和在壁板3的厚度中形成的穿透凹口。為了避免雷達天線上來自帶的干擾，保持元件5、即完全覆蓋桿的穿透下部的螺帽 最好由絕緣材料、如Delrin樹脂或類似材料制成，以構成對電流在帶中的流動所產生的電 場的屏蔽，以便不會在天線上產生電弧。固定元件最好沿著帶設置，沿著從壁板的一端向另一端延伸的軸線18。每個帶與位于天線罩底部的導電材料制成的固定元件單獨地電連接，固定元件用 于把天線罩固定在飛行器機身上。為了形成槽，圖2還示出避雷系統(tǒng)包括由絕緣復合材料制成的零件11，具有用于 與導電帶的形狀相配合的凹陷輪廓。該成型的復合零件插在壁板3的厚度中，并成為壁板 復合結構的組成部分。該零件是帶的陰模，在與復合結構的覆蓋(drapage)和共同焙燒時， 該零件插在復合結構的層之間。在覆蓋復合結構的第一表皮12后，該零件的就位在配有帶 的陽模的模子中進行。因此，它的存在不改變復合結構，并且對天線罩的無線電性能的影響 盡可能地小。另外，該復合材料零件還可以保證避雷帶與包含在天線罩內的天線的電絕緣。 它還可以保持與夾層復合結構的傳統(tǒng)壁相同的機械性能。另一個優(yōu)點是能夠提供可以在固定部件與夾層結構之間實現(xiàn)界面的零件，這樣可 以使局部的連接力分布在夾層復合結構的更大的體積上。圖2-6示出該成型復合零件的不同實施例。圖2中，成型零件是膨脹、擠壓或沖壓成導電帶形狀的半剛性高密度泡沫材料帶 11。該帶插在壁板的厚度中，更確切地說，在壁板覆蓋時在壁板的外表皮9與內表皮12之 間。圖3示出成型零件的另一例子，該零件是高密度的蜂窩材料帶13。該帶預先機加 工成導電帶的形狀，然后插在壁板的厚度中，在表皮之間。圖4示出成型零件的另一實施例，該零件為一單體帶14，其凹陷輪廓通過預浸漬 纖維層的相繼堆疊、通過以帶的形狀的覆蓋而得到。圖5示出為單體帶的成型零件的例子，但是該帶與圖4例子的不同在于，凹陷輪廓 通過壁板3聚合后對實心的單體零件15的機加工而得到。圖6示出成型零件的最后一個例子，該零件是在帶的模子中通過陽模沿帶的輪廓 的覆蓋而得到的單體帶16。無論成型零件的類型如何，與圖2所示的固定方式相比，帶在壁板上的固定方式 沒有改變。圖7所示的避雷系統(tǒng)的另一個實施例中，沒有成型的復合零件。槽由位于壁板外 表面9的溝槽17直接形成。該溝槽借助陽模通過復合結構的層的覆蓋而得到。通常，為了 不造成壁板結構的深度改變，該溝槽的深度較淺，在溝槽中接納厚度小的避雷帶。因此，為 了保證電流流動的有效截面，這導致寬度的增加。為了保證這樣的導電帶的固定，它預先粘 接在外表面9上的溝槽中。然后，通過在其它實施例中已經(jīng)使用的機械固定完成帶與壁板的固定。 有利的是，避雷系統(tǒng)具有裝配層7，由絕緣材料制成，位于導電帶的邊緣與槽的邊 緣之間，以便使帶1的外表面輪廓與槽6相適應，使得帶的外表面與結構的外表面之間完全 齊平。
權利要求
避雷系統(tǒng)，用于具有能夠承受空氣流的外表面(9)的復合結構(3)，所述系統(tǒng)包括至少一個導電帶(1)和所述帶在結構上的固定部件，所述帶與可排放電流的地線電連接，其特征在于，所述帶的形狀用于與設在所述外表面(9)上的一個槽(6)配合，使得帶的外表面(21)與結構的所述外表面(9)齊平，并且所述固定部件(8)具有與帶的外表面(21)齊平的上部(2)。
2.如權利要求1所述的避雷系統(tǒng)，其特征在于，與固定部件的上表面齊平的所述復合 結構的外表面(9)是非金屬的。
3.如權利要求1或2所述的避雷系統(tǒng)，其特征在于，所述導電帶(1)的固定部件設置成 帶的形狀。
4.如權利要求3所述的避雷系統(tǒng)，其特征在于，固定部件以規(guī)則或不規(guī)則的間距進行 排列。
5.如權利要求1至4之一所述的避雷系統(tǒng)，其特征在于，它包括一個插在結構厚度中的 復合零件，所述零件成為復合結構(3)的組成部分，所述零件具有用于與導電帶(1)的形狀 相配合的凹陷輪廓。
6.如權利要求5所述的避雷系統(tǒng)，其特征在于，所述零件是半剛性的高密度泡沫材料 帶(11)。
7.如權利要求5所述的避雷系統(tǒng)，其特征在于，所述零件是高密度的蜂窩材料帶(13)。
8.如權利要求5所述的避雷系統(tǒng)，其特征在于，所述零件是單體復合結構的帶(14、15、16)。
9.如權利要求1至4之一所述的避雷系統(tǒng)，其特征在于，所述槽由位于復合結構外表面 的溝槽(17)直接形成，所述導電帶(1)成型為所述溝槽的形狀。
10.壁板，包括至少一個單體復合結構，配有一個根據(jù)權利要求1至9之一所述的避雷 系統(tǒng)。
11.壁板，包括一個芯板(18)和至少兩個位于芯板兩側的壁(12、22)，所述壁板配有根 據(jù)權利要求1至9之一所述的避雷系統(tǒng)。
12.天線罩，配有至少一個根據(jù)權利要求10或11所述的壁板。
13.飛行器，配有至少一個根據(jù)權利要求10或11所述的壁板。
全文摘要
本發(fā)明涉及避雷系統(tǒng)，用于具有能夠承受空氣流的外表面(9)的復合結構(3)，所述系統(tǒng)包括至少一個導電帶(1)和所述帶在結構上的固定部件，所述帶與可排放電流的地線電連接。根據(jù)本發(fā)明，所述帶的形狀與設在外表面(9)上的槽(6)相配合，使得帶的外表面(21)與結構的外表面(9)齊平，并且所述固定部件具有與帶的外表面(21)齊平的上部(2)。
文檔編號B64D45/02GK101925517SQ200880125797
公開日2010年12月22日 申請日期2008年12月10日 優(yōu)先權日2007年12月11日
發(fā)明者C·朗貝爾, D·比諾, G·德東布, G·梅卡迪耶, J·富尼耶, J-C·洛什, M·吉羅迪內奧, O·加圖斯, P·利芬 申請人:空中客車運營簡易股份公司