專利名稱：用于飛行器外部防護(hù)的環(huán)境穩(wěn)定的混合織物系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明基本上涉及飛行器外部涂層、層、表面和復(fù)合結(jié)構(gòu)。更具體地說(shuō)說(shuō)，本發(fā)明涉及用于飛行器外部防護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供耐腐蝕性、耐雨水侵蝕性、環(huán)境耐用性、結(jié)構(gòu)性能以及電磁防護(hù)包括雷擊防護(hù)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，為了防護(hù)雷擊，飛行器方法在機(jī)身金屬主體整體上包括低阻抗路徑，以耗散電能。金屬化纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料沿著復(fù)合元件外表面使用，提供介質(zhì)來(lái)快速耗散能量。其中ー些目前的雷擊防護(hù)結(jié)構(gòu)，雖然適合用在航空器和一些飛行器上，但是不適合用在頻繁使用的飛行器上。這是因?yàn)樯逃蔑w行器經(jīng)受嚴(yán)酷且持續(xù)的壓力、濕度和溫度環(huán)境變化，以及受到與這些變化有關(guān)的不同的成本和維護(hù)制約。測(cè)試證明，在頻繁使用(high use)的商用飛行器操作條件下，特定的雷擊防護(hù)結(jié)構(gòu)易于遭受基材微裂紋和面材裂紋，使得它們更容易被腐蝕和被紫外線降解。微裂紋有時(shí)稱為“編織電傳(weave telegraphing)”。編織電傳指代(a)面材的視覺不規(guī)則性呈現(xiàn)表面的底層編織圖案的樣子；(b)所述圖案在服務(wù)中變得更為突出；(C)以及形成基材和/或涂料面材裂紋并且擴(kuò)展。所述微裂紋易于形成，歸因于重復(fù)且極端的溫度、濕度和壓カ波動(dòng)。微裂紋發(fā)生的原因在于許多因素，包括源于熱膨脹系數(shù)差異以及復(fù)合結(jié)構(gòu)中部件之間交界粘結(jié)不良而導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)カ。微裂紋可能延伸到可見的涂料層，這樣可能導(dǎo)致外觀老化且增加維護(hù)和檢查時(shí)間和成本。増加維護(hù)諸如修補(bǔ)涂料，并不僅僅為了外觀，而且還指出何時(shí)需要重新施加涂料來(lái)防止底層有機(jī)材料的紫外線降解。増加檢查不僅僅為了監(jiān)測(cè)腐蝕，而且還用來(lái)保證微裂紋沒有對(duì)結(jié)構(gòu)完整性產(chǎn)生不良影響。因此，對(duì)于長(zhǎng)期用于商業(yè)環(huán)境來(lái)說(shuō)，這種結(jié)構(gòu)并不總是能節(jié)約成本。一種雷擊防護(hù)結(jié)構(gòu)包括基材層、金屬網(wǎng)格屏蔽件和非結(jié)構(gòu)外膜，該外膜可以用材料諸如玻璃或聚酯進(jìn)行加強(qiáng)。所述網(wǎng)格可以是通常膨脹的穿孔金屬件、金屬編織織物或無(wú)序襯墊。根據(jù)金屬和基材，額外的非結(jié)構(gòu)預(yù)浸潰層可以用于電流隔離(galvanicisolation),以避免基體基材和金屬網(wǎng)格之間的腐蝕。雖然這種結(jié)構(gòu)提供了希望的雷擊防護(hù)性能，但是其沒有帶來(lái)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，并且通常包含多個(gè)非結(jié)構(gòu)層。因此，這種結(jié)構(gòu)本身耗費(fèi)勞動(dòng)カ并且生產(chǎn)成本較高。包裹所述網(wǎng)格以防止腐蝕并提供光滑表面所需的樹脂重量可能超過(guò)金屬網(wǎng)格的重量，因此較重。而且，網(wǎng)格系統(tǒng)可能易于發(fā)生微裂紋。另ー種防護(hù)結(jié)構(gòu)方案是在復(fù)合材料上采用整體(solid)金屬件。這種結(jié)構(gòu)也較重，而且在作為整體膜共同固結(jié)或者作為噴涂件施加到固結(jié)元件吋，難于處理到不帶生產(chǎn)缺陷，諸如空隙。噴涂處理諸如鋁焰噴涂，因要求航線設(shè)施處具有通常不具備的合格人員以及設(shè)備而増加了復(fù)雜性。因此，飛行器需要一種改進(jìn)的雷擊防護(hù)結(jié)構(gòu)，其不存在上述劣勢(shì)，并提供耐腐蝕性、耐雨水侵蝕性、環(huán)境耐用性、結(jié)構(gòu)性能以及電磁防護(hù)包括希望的雷擊防護(hù)特性。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)將具有載體的受載表面料結(jié)合(unite)到混合預(yù)浸潰基材，本發(fā)明的ー種實(shí)施例為飛行器提供了ー種形成外部表面防護(hù)層的方法。所述混合預(yù)浸潰基材包括帶有集成導(dǎo)電部件的碳纖維，所述導(dǎo)電部件結(jié)合到基體基材。所述受載表面料和所述混合預(yù)浸潰基材同時(shí)固結(jié)，包括交界粘結(jié)所述受載表面料和所述混合預(yù)浸潰基材之間的材料。如果與基體基材共同固結(jié)，則可以降低加工成本。上述實(shí)施例的混合基材提供改進(jìn)的結(jié)構(gòu)耐用性以及電磁防護(hù)性。不會(huì)出現(xiàn)與該混合基材有關(guān)的額外電磁防護(hù)成本，因?yàn)榉雷o(hù)能力集成到其結(jié)構(gòu)混合預(yù)浸潰體中。本發(fā)明的實(shí)施例提供若干優(yōu)勢(shì)。所述優(yōu)勢(shì)其中之ー是在混合織物基材上使用無(wú)機(jī)·填料加載的表面料，它們?cè)诠探Y(jié)時(shí)摻雜。所述混合織物基材提供了希望的雷電防護(hù)性，同時(shí)受載表面料和混合織物基材相結(jié)合，提供了希望的結(jié)構(gòu)支撐性和環(huán)境防護(hù)性。使用受載表面料抑制了腐蝕和微裂紋兩者，因此改善了耐久性。本發(fā)明實(shí)施例提供的另ー項(xiàng)優(yōu)勢(shì)在干，將受載表面料均勻分布在混合預(yù)浸潰基材表面上，并將所述表面料交界粘結(jié)到所述基材。具有載體和填料的所述表面料補(bǔ)償了因設(shè)計(jì)或工具特征導(dǎo)致的壓カ差異，否則所述差異將促使分區(qū)(mark-off)并導(dǎo)致表面料厚度變化較大。這有利于防止最終會(huì)導(dǎo)致微裂紋和涂料裂紋的編織電傳。上述優(yōu)勢(shì)相結(jié)合提供了ー種防護(hù)結(jié)構(gòu)，該防護(hù)結(jié)構(gòu)能經(jīng)受合格測(cè)試以及頻繁使用的商用飛行器操作環(huán)境。參照以下詳細(xì)說(shuō)明，結(jié)合附圖一起考慮，本發(fā)明本身，連同進(jìn)一歩的目標(biāo)和附帯的優(yōu)勢(shì)將得到最好的理解。根據(jù)附圖以及附帶的權(quán)利要求書審視時(shí)，本發(fā)明其他特征、益處以及優(yōu)勢(shì)將會(huì)從以下本發(fā)明的說(shuō)明中變得明顯。


為了更為全面地理解本發(fā)明，現(xiàn)在討論附圖中更為詳細(xì)圖示以及借助本發(fā)明的示例在以下說(shuō)明的實(shí)施例，其中圖I是飛行器透視圖，包含根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的樣品外部織物防護(hù)系統(tǒng)；圖2是圖I所示樣品外部織物防護(hù)系統(tǒng)的側(cè)視封閉截面圖；和圖3是邏輯流程圖，圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的外部織物防護(hù)結(jié)構(gòu)形成方法。
具體實(shí)施例方式經(jīng)過(guò)測(cè)試，已經(jīng)確定高度使用的飛行器操作條件下，包含帶金屬導(dǎo)線的碳纖維的雷擊防護(hù)結(jié)構(gòu)易于遭受基材微裂紋和面層裂紋，其中所述的金屬導(dǎo)線設(shè)置在環(huán)氧樹脂中。本發(fā)明克服這種問(wèn)題，并在以下詳細(xì)說(shuō)明。雖然本發(fā)明主要參照形成飛行器外部防護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，但是本發(fā)明可以應(yīng)用并適配到各種應(yīng)用場(chǎng)合。本發(fā)明可以應(yīng)用到航空領(lǐng)域、電カ領(lǐng)域、航海領(lǐng)域、鐵路領(lǐng)域、自動(dòng)車輛領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域和商業(yè)與住房領(lǐng)域，這些場(chǎng)合希望具有耐用的雷擊防護(hù)結(jié)構(gòu)，其展現(xiàn)出最小限度編織電傳或不存在編織電傳，尤其是在考慮重量或勞動(dòng)カ成本的時(shí)候。另外，也考慮了其他各種實(shí)施例，它們具有以下所述本發(fā)明特征的不同組合，具有除本文所述之外的特征，或者甚至缺少ー個(gè)或多個(gè)所述特征。因此，應(yīng)該理解，本發(fā)明可以以其他各種適當(dāng)方式實(shí)施。在以下說(shuō)明中，各種操作參數(shù)和部件說(shuō)明用于ー種構(gòu)造實(shí)施例。所述具體參數(shù)和部件作為示例包括在內(nèi)，且并不作為限制。另外，在以下說(shuō)明中，術(shù)語(yǔ)“部件”指代人工制品(artifact)，該人工制品是構(gòu)成復(fù)合整體的其中ー個(gè)特定部分。部件可以指代可以從系統(tǒng)上分離或可以連接到系統(tǒng)的元件，系統(tǒng)或組件的一部分，或本領(lǐng)域已知的其他元件。
此外，術(shù)語(yǔ)“表面”指代人工制品的外邊界，或組成或類似該邊界的材料層。表面不僅可以包括材料外邊緣，而且可以包括材料最外側(cè)的部分或?qū)?。表面可以具有厚度，并包括各種顆?！，F(xiàn)在參照?qǐng)D1，示出了飛行器10的透視圖，該飛行器包含本發(fā)明實(shí)施例的樣品外部織物防護(hù)系統(tǒng)12。防護(hù)系統(tǒng)12提供布滿飛行器10外部14的結(jié)構(gòu)支撐。防護(hù)系統(tǒng)12施加在飛行器元件上，諸如飛行器10機(jī)身16和尾部或機(jī)翼18，用來(lái)防護(hù)雷擊并抵御其他環(huán)境條件。防護(hù)系統(tǒng)結(jié)合機(jī)身16可以認(rèn)為是飛行器10的主要支撐結(jié)構(gòu)。防護(hù)系統(tǒng)12包括多個(gè)層20，它們?cè)谝韵略敿?xì)說(shuō)明。現(xiàn)在參照?qǐng)D2，示出了本發(fā)明實(shí)施例防護(hù)系統(tǒng)12的側(cè)視封閉截面圖。防護(hù)系統(tǒng)12包括基體基材30?；旌项A(yù)浸潰織物基材32設(shè)置在基體基材30上方并耦接到基體基材。受載表面料膜52設(shè)置在混合基材32上方并耦接到混合基材。面材或面層36，諸如噴涂的表面料、銷孔填料、底漆料和涂料外涂層，可以施加在受載表面料52上。盡管對(duì)于基體基材30、混合基材32和受載表面料52每ー個(gè)示出了特定的層數(shù)，但是可以采用任何層數(shù)。換句話說(shuō)，雖然示出了ー層涂料層、一層受載表面料層、ー層混合預(yù)浸潰基材層和四個(gè)基體基材層，但是各自可以使用任何數(shù)目。例如，額外的混合基材層可以用來(lái)改善性能?；w基材30可以是復(fù)合機(jī)構(gòu)，包括多個(gè)結(jié)構(gòu)支撐層38。結(jié)構(gòu)支撐層38可以由碳纖維/環(huán)氧等形成，并呈帶材或織物形式。結(jié)構(gòu)支撐層38可以具有各種安放角度。例如，每個(gè)相鄰層，諸如層40、41和42，可以具有取向不同的單向碳帶材，諸如0°、+45°和90°，從而增加基體基材30的結(jié)構(gòu)性能以及總體耐用性?；w基材30是飛行器元件的內(nèi)部部分。飛行器元件可以是層壓件、夾層結(jié)構(gòu)或這兩者相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，并由各種金屬或非金屬材料形成。盡管在本發(fā)明所預(yù)想的一種實(shí)施例中，基體基材30施加到碳/環(huán)氧復(fù)合機(jī)身，但是基體基材30也可以施加到本領(lǐng)域已知的各種材料形成的某些其他復(fù)合或混合元件上?；旌匣?2包括碳纖維44、以導(dǎo)線48形式集成到碳中的金屬、和環(huán)氧樹脂46。圖2示出了一條導(dǎo)線49周圍的樹脂富集區(qū)域47，但是實(shí)際上環(huán)氧設(shè)置在整個(gè)混合基材32中?；旌匣?2可以呈現(xiàn)交織導(dǎo)線織物(IffffF)形式，如圖所示，或者類似形式。纖維44A示于混合基材32的碳拖帶(tow)中，且垂直于導(dǎo)線48延伸。示出碳拖帶44B平行于導(dǎo)線48延伸。纖維44A和碳拖帶44B—起形成IWWF53。雖然導(dǎo)線48示出沿著單個(gè)方向延伸，但是它們也可以沿著其他方向延伸。術(shù)語(yǔ)“IWWF”指代通常編織成平坦編織物的碳纖維，但是也可以使用其他編織形式。平坦編織物的每條拖帶包含導(dǎo)電部件或?qū)Ь€，諸如其中一條導(dǎo)線48。在所示實(shí)施例中，導(dǎo)線48具有直徑D約為O. 004英寸的截面。IWWF53不包括離散金屬屏蔽件，也不包括金屬編織物或具有延展的金屬箔層的結(jié)構(gòu)。IWWF53是混合織物，帶有作為集成部件包含于其中的金屬導(dǎo)線。IWWF53可以承受載荷，與包含金屬網(wǎng)格或箔片的更為常見的雷擊防護(hù)結(jié)構(gòu)不同?？梢允褂玫牟焕?IffffF 是 Washington, Tacoma, Toray Composites (America)生產(chǎn)的IffffF環(huán)氧預(yù)浸潰體FL6676G-37E，包含中等模量的高強(qiáng)度碳纖維。IWWF53可以具有約112ksi的拉伸強(qiáng)度和IOMSI的拉伸模量，如果在碳重量約為50%-70%的基礎(chǔ)上，以30%_50%的環(huán)氧樹脂含量的IWWF預(yù)浸潰體制造的話。另ー種用來(lái)形成混合基材32的示例是將California, Dublin 的 Hexcel Corporation 制造的 AS-4 碳纖維與 California, Anaheim的Cytec Engineered Materials Inc.制造的材料編號(hào)No. 977環(huán)氧相組合?；旌匣?2中的纖維可以是各種碳類型。當(dāng)然，也可以使用其他纖維、織物類型、金屬和樹脂等，只要它們具有類似于前述的特征即可。
混合基材32可以預(yù)浸潰，更常稱為“預(yù)浸潰體”，或可以是干混合織物產(chǎn)品，帶有作為生產(chǎn)過(guò)程的一部分諸如樹脂轉(zhuǎn)移模制或樹脂注入而添加的環(huán)氧樹脂。干混合織物產(chǎn)品的ー種示例是Hexcel Corporation生產(chǎn)的AS-4碳纖維。混合織物基材主要是稱接到基體基材的碳織物，帶有百分比較小的金屬或其他高導(dǎo)電性材料。本文所述混合基材32的導(dǎo)電部件可以表現(xiàn)為包含在大約每條碳拖帶44B內(nèi)的連續(xù)金屬導(dǎo)線形式，但是并非限于這種形式或材料。金屬/碳/樹脂的比率取決于部件類型和服務(wù)環(huán)境。所用樹脂的量保持在預(yù)定范圍內(nèi)以防止微裂紋，并保持孔隙率水平低于約2%而且提供希望的結(jié)構(gòu)完整性。所用的量可以借助超聲檢查設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。微裂紋和孔隙率水平設(shè)定了該范圍的下端。所希望的結(jié)構(gòu)完整性設(shè)定了該范圍的上端。與金屬網(wǎng)格不同，混合基材32提供結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，而不僅僅是電磁防護(hù)。與提供電磁防護(hù)包括雷擊防護(hù)、屏蔽防護(hù)以及靜電防護(hù)有關(guān)的混合基材重量降低，因?yàn)榻饘俪煞值牧繙p少。混合基材32或上述IffffF可以包括導(dǎo)線，所述導(dǎo)線由磷青銅、鋁、鎳涂覆的銅、銅、不銹鋼或其他具有類似電氣和熱學(xué)特性的導(dǎo)電材料形成或者由這些材料組合形成。鋁或其他類似材料因密度、導(dǎo)電性和熱學(xué)特性，所以可以用于改善防雷擊性能。另ー方面，不銹鋼等可以用來(lái)改善耐腐蝕性。為給定應(yīng)用場(chǎng)合形成防護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，成本、實(shí)用性、腐蝕敏感性、內(nèi)應(yīng)カ包括來(lái)自熱膨脹系數(shù)的內(nèi)應(yīng)カ和來(lái)自其他熱學(xué)或電氣特性的內(nèi)應(yīng)カ是需要考慮的一些參數(shù)?；旌匣?2為飛行器10提供額外的結(jié)構(gòu)支撐，并可以用作主支撐結(jié)構(gòu)的一部分。混合基材32可以替代基體基材30或結(jié)構(gòu)支撐層38的一部分。因此，一般來(lái)說(shuō)，混合基材32減小了基體基材30的厚度和重量、減少生產(chǎn)基體基材30的時(shí)間和成本以及降低了飛行器10的總重量。受載表面料52以諸如ニ氧化鈦的無(wú)機(jī)填料(未示出)進(jìn)行加載。無(wú)機(jī)填料和載體，由虛線51表示，位于有機(jī)環(huán)氧樹脂50中?？梢杂砂ㄥ懼匹搜趸韬脱趸X以及本領(lǐng)域已知的其他填料或這些材料的相組合的無(wú)機(jī)填料來(lái)加載環(huán)氧50。載體51可以表現(xiàn)為聚酯襯墊(mat)、碳纖維襯墊、玻璃襯墊、金屬化襯墊等形式。導(dǎo)電載體的量可以増大，以改善防雷擊彈性。有機(jī)環(huán)氧50是相容性的，直到大約介于250 T-350 T的固結(jié)溫度。固結(jié)后，在導(dǎo)線48上，厚度T約為0. 004英寸吋，受載表面料52的重量范圍大約介于0. 02-0. 06磅每平方英尺(lb/ft2)之間。根據(jù)IffffF或類似材料的樹脂含量以及流動(dòng)特性以及工具裝備(tooling fit-up)成比例調(diào)節(jié)受載表面料52的重量，以確保導(dǎo)線和外表面之間有足夠量的表面料，并且在頻繁使用的商用飛行器環(huán)境中，確保具有長(zhǎng)期耐用性?？梢允褂玫氖茌d表面料不例是 CytecEngineered Material Surface Master 905,其標(biāo)稱重量為 O. 03251b/ft2。受載表面料52提供適合涂刷底漆和涂料的表面。類似于圖2的微觀照片掲示了表面料局部穿過(guò)混合基材32，下到基體基材。受載表面料52經(jīng)過(guò)選擇，以使混合基材32中的導(dǎo)電部件44可以經(jīng)過(guò)受載表面料52和其上的任何涂料層揮發(fā)，用于最大限度的防護(hù)。歷史上，沒有使用表面料，因?yàn)樗鼈內(nèi)菀资狗雷o(hù)結(jié)構(gòu)的防雷擊性能變差。但是，本文所述的摻雜技術(shù)連同IWWF的使用，提供了滿足防雷擊要求的防護(hù)結(jié)構(gòu)。受載表面料52的厚度T根據(jù)雷擊防護(hù)量以及希望的其他環(huán)境防護(hù)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。環(huán)境防護(hù)量，諸如耐雨水侵蝕量、耐腐蝕量以及總體耐用性與雷擊防護(hù)量此消彼長(zhǎng)。一般來(lái)說(shuō)，受載表面料52越厚，防雷擊性能越差，但是環(huán)境防護(hù)性能越好，反之亦然。延續(xù)以上示例的內(nèi)容，使用SurfaceMaster905的O. 03251b/ft2型號(hào)的表面料，結(jié)合樹脂含量約為40%的混合預(yù)浸潰基材，具有包含約196克/米2的碳和約63克/米2的金屬的干坯料，對(duì)于通常飛行器結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，能防止最初雷擊接觸造成的擊穿。通常飛行器結(jié)構(gòu)是具有標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)面材并經(jīng)測(cè)試達(dá)到飛行器認(rèn)證所需水平的結(jié)構(gòu)，從而滿足聯(lián)邦航空管理規(guī)定(FAR)第25部分。防護(hù)系統(tǒng)12耐用并可以承受與商用飛行器包括諸如頻繁使用的大型商用飛行器有關(guān)的環(huán)境循環(huán)。在批準(zhǔn)投入商業(yè)使用之前，飛行器外部部分接受嚴(yán)格的測(cè)試，以模擬商業(yè)使用。其中一些測(cè)試包括讓部件承受較大的溫度、適度和壓カ極限變化。例如，測(cè)試樣品可能在約120 °F下暴露于95%的濕度水平并持續(xù)數(shù)小吋，并且可能經(jīng)受4000次或更多次介于約65 °F至165 °F之間的溫度波動(dòng)循環(huán)，以證明商用可行性。這種測(cè)試可能包括在地-空-地艙中進(jìn)行數(shù)千次循環(huán)，以模擬其極限對(duì)應(yīng)于飛行剖面圖(flight profile)的壓力、濕度和溫度的變化。現(xiàn)在參照?qǐng)D3，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，形成諸如系統(tǒng)12的外部織物防護(hù)結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)的方法的邏輯流程圖。雖然以下步驟主要針對(duì)圖2的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明，但是這些步驟可以經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單改動(dòng)而適用于本發(fā)明其他實(shí)施例。在步驟100中，具有載體的受載表面料，諸如受載表面料52和載體51，施加到模具中。該模具可以是各種類型、樣式、形狀和尺寸，取決于需要形成的部件或結(jié)構(gòu)。在步驟102中，混合預(yù)浸潰基材，諸如帶有碳織物44和金屬48的混合基材32，施加到所述加載表料上。在一種實(shí)施例中，所述預(yù)浸潰基材是IWWF，如上所述。在步驟104中，基體基材，諸如基體基材30，施加到所述預(yù)浸潰基材。在所述示例中，所述基體基材表現(xiàn)為預(yù)浸潰體形式并共同固結(jié)。但是，基體基材層可以預(yù)成形并在施加預(yù)浸潰基材之前固結(jié)或者之后固結(jié)。但是，根據(jù)所用的共同結(jié)合技術(shù)，性能可能不同。以下的步驟106-110類似于步驟100-104，但是以相反順序執(zhí)行。在步驟106中，基體基材施加到預(yù)浸潰體形式的模具中?；w基材層可以預(yù)成形并在施加到工具中或者或插入工具之前固結(jié)或者之后固結(jié)。在步驟108中，具有碳織物和諸如導(dǎo)線的集成導(dǎo)電部件的混合預(yù)浸潰基材，施加到所述基體基材。在步驟110中，包括載體的受載表面料施加到所述混合預(yù)浸潰基材。、
在步驟112中，所述受載表面料、所述預(yù)浸潰基材以及所述基體基材固結(jié)，以形成所述防護(hù)結(jié)構(gòu)。包括所述受載表面料、所述混合預(yù)浸潰基材以及所述基體基材的所述模具置于高壓釜(autoclave)等中并烘干。對(duì)于本示例，所述高壓釜中的溫度大約介于245-355 T之間。所用固結(jié)溫度低于混合基材中導(dǎo)電部件或?qū)Ь€的熔化溫度，以防止所述導(dǎo)線熔化。所述模具置于高壓釜中的時(shí)間長(zhǎng)度取決于所用材料的固結(jié)特性。在固結(jié)過(guò)程中，所述受載表面料交界粘結(jié)到所述混合預(yù)浸潰基材，而不是所述受載表面料全部保持在預(yù)浸潰基材頂部。受載表面料和預(yù)浸潰基材中的材料或樹脂混合在一起并固結(jié)，從而彼此交界粘結(jié)。此外，所述受載表面料使得在加熱時(shí)，其均勻分布并通過(guò)模具和/或預(yù)浸潰基材固結(jié)，以形成具有特定厚度諸如厚度T的單個(gè)連續(xù)層。這樣保證了預(yù)浸潰基材中的導(dǎo)線諸 如導(dǎo)線48被受載表面料覆蓋。在示例實(shí)施例中，所用受載表面料固結(jié)到厚度約為O. 004英寸。所述受載表面料可以在局部區(qū)域向下延伸到基體基材。表面料中的樹脂與混合織物基材中的樹脂在固結(jié)過(guò)程中摻雜，同時(shí)將足量的表面料層成分保持在導(dǎo)電部件頂部，提供了希望的環(huán)境耐用性。在步驟114中，通過(guò)固結(jié)所述受載表面料、所述預(yù)浸潰基材和所述基體基材形成的防護(hù)結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)在固結(jié)后從模具中取出。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合，上述摻雜表面料的方案對(duì)于強(qiáng)度較高或模量較高的碳類型來(lái)說(shuō)，特別是對(duì)那些以易于發(fā)生微裂紋的樹脂浸潰的碳類型來(lái)說(shuō)，特別具有優(yōu)勢(shì)。上述步驟意在圖示示例，所述步驟可以依次、同步或同時(shí)實(shí)施，或者根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合以不同的順序?qū)嵤．?dāng)然所述系統(tǒng)和所執(zhí)行步驟的一部分可以手動(dòng)實(shí)現(xiàn)，或者不用特定的設(shè)備或機(jī)械。本發(fā)明為形成雷擊防護(hù)系統(tǒng)提供了成本節(jié)約和高效的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明重量輕、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、防腐蝕并且耐用。因此，本發(fā)明延長(zhǎng)了飛行器和相關(guān)外部部件的使用壽命并降低了維護(hù)成本。雖然針對(duì)ー種或多種實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，已經(jīng)說(shuō)明的具體機(jī)構(gòu)和技術(shù)僅用于圖示本發(fā)明的原理，在不背離附帯的權(quán)利要求書限定的精神和范圍的條件下，可以對(duì)所述方法和裝置進(jìn)行許多改動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種為飛行器形成外部表面防護(hù)結(jié)構(gòu)的方法，包括 將包括載體的受載表面料結(jié)合到混合預(yù)浸潰基材； 將包含帶有集成導(dǎo)電部件的碳纖維的所述混合預(yù)浸潰基材結(jié)合到基體基材；和 固結(jié)所述受載表面料和所述混合預(yù)浸潰基材，包括交界粘結(jié)所述受載表面料和所述預(yù)浸潰基材之間的材料。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述固結(jié)包括將所述受載表面料均勻分布在所述預(yù)浸潰基材上，以形成覆蓋所述碳纖維中多條導(dǎo)線主要部分的層。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述固結(jié)包括將所述受載表面料均勻分布在所述預(yù)浸潰基材上，以形成厚度約為0. 004英寸的層。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述固結(jié)包括在大約介于250至350T之間的溫度下烘干所述受載表面料和所述預(yù)浸潰基材。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述結(jié)合所述預(yù)浸潰基材包括將交織導(dǎo)線織物結(jié)合到所述基體基材。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述結(jié)合所述混合預(yù)浸潰基材包括將編織到碳織物中并以環(huán)氧浸潰的碳纖維結(jié)合到所述基體基材。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述結(jié)合所述預(yù)浸潰基材包括施加不帶金屬屏蔽件的交織導(dǎo)線織物。
全文摘要
一種為飛行器(10)形成外部表面防護(hù)結(jié)構(gòu)(12)的方法，包括將具有載體(51)的受載表面料(52)結(jié)合到混合預(yù)浸漬基材(32)。所述預(yù)浸漬基材(32)包括帶有集成導(dǎo)電部件(48)的碳織物(44)，并結(jié)合到基體基材(30)，其中所述集成導(dǎo)電部件具有金屬導(dǎo)電性范圍內(nèi)的導(dǎo)電性。固結(jié)所述受載表面料(52)和所述預(yù)浸漬基材(32)，包括交界粘結(jié)所述受載表面料(52)和所述預(yù)浸漬基材(32)之間的材料。一種用于飛行器(10)外部(14)的防護(hù)織物系統(tǒng)(12)包括基體基材(30)。所述預(yù)浸漬基材(32)耦接到所述基體基材(30)。所述帶有載體(51)的受載表面料(52)交界粘結(jié)到所述預(yù)浸漬基材。
文檔編號(hào)B32B15/092GK102658687SQ2012101768
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2006年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者阿琳·M·布朗 申請(qǐng)人:波音公司