用于飞行器的电荷耗散系统的制作方法
【专利摘要】一种方法和装置，其包括第一复合层(318)和第二复合层(320)，其中第二复合层与第一复合层相关联。第一复合层和第二复合层形成结构(302)。第二复合层具有电导率，该电导率被配置为耗散结构的表面(312)上的电荷(310)，并限制第二复合层中的电流(311)的流量，其中该电流由电磁事件(315)引起。
【专利说明】用于飞行器的电荷耗散系统
【技术领域】
[0001 ] 本发明总体上涉及航空航天平台，并且具体地涉及航空航天平台中的结构。更具体地，本发明涉及用于耗散航空航天平台中表面上的电荷的方法和装置。
【背景技术】
[0002]静电是电荷在物体表面上的积聚。该物体可以是航空航天平台，例如飞行器、宇宙飞船或一些其他类型的航空航天平台。静电可积聚在飞行器的各种表面上。例如，静电可积聚在飞行器中燃料箱的表面上。可期望静电的耗散以降低静电在结构内放电的可能性。
[0003]飞行器中的许多燃料箱由铝构成。该材料通常提供期望的电荷耗散的水平。如果期望更大的电荷耗散，则可使用其他机制。例如，已研发出接地技术和材料来耗散形成静电的电荷。此外，已将添加剂置入诸如燃料的液体中，从而降低静电的形成并协助静电的耗散。
[0004]通过使用复合材料来代替金属，处理结构中(例如，燃料箱)静电的方式有所改变。使用铝，这些电荷可由于结构的电导率而耗散。然而，使用复合材料，表面电导率可能不存在或不会像使用金属那样高。因此，使用复合材料，静电可更容易地积聚在燃料箱的表面上。
[0005]因此，期望具有将上述所讨论问题中的至少一些以及可能的其他问题考虑在内的方法和装置。
【发明内容】
[0006]在一个示例性实施例中，一种装置包括第一复合层和第二复合层，其中第二复合层与第一复合层相关联。第一复合层和第二复合层形成结构。第二复合层具有电导率，该电导率被配置为耗散该结构的表面上的电荷并限制第二复合层中电流的流量，其中该电流是由电磁事件引起的。
[0007]在另一示例性实施例中，用于飞行器的复合燃料箱包括具有第一复合层和第二复合层的壁。该第二复合层位于复合燃料箱内部的第一复合层上。该第一复合层和第二复合层形成结构。该第二复合层被配置为耗散位于复合燃料箱内部的表面上的电荷并限制该复合燃料箱内部表面上的电流的流量，其中该电流是由电磁事件引起的。
[0008]在又一示例性实施例中，提出了用于操作平台的方法。平台被操作，其中该平台具有结构，该结构包括第一复合层和与该第一复合层相关联的第二复合层。第二复合层具有电导率，该电导率被配置为耗散该结构的表面上的电荷并限制第二复合层中电流的流量，其中该电流是由电磁事件弓I起的。
[0009]特征和功能可在本发明的多种实施例中独立实现或可以在其他的实施例中结合实现，参照以下描述和附图可以看到进一步的细节。
【专利附图】
【附图说明】[0010]示例性实施例的被确信具有新颖性特性的特征在所附权利要求中提出。然而，通过在结合附图阅读时参照本发明的示例性实施例的以下【具体实施方式】可以最好地理解示例性实施例以及优选使用方式、进一步的目的及其特征，其中:
[0011]图1为根据示例性实施例的飞行器制造和维护方法的图示；
[0012]图2为可实施示例性实施例的飞行器的图示；
[0013]图3为根据示例性实施例的电荷管理环境的图示；
[0014]图4为根据不例性实施例的电荷耗散系统的图不；
[0015]图5为根据示例性实施例的结构的制造环境的图示；
[0016]图6为根据示例性实施例的具有燃料箱的飞行器的图示；
[0017]图7为根据示例性实施例的结构的横截面的图示；
[0018]图8为根据示例性实施例的燃料箱的一部分的剖面图的图示；
[0019]图9为根据示例性实施例的制造具有电荷耗散系统的结构的过程的流程图的图示；以及
[0020]图10为根据示例性实施例操作平台的过程的流程图的图示。
【具体实施方式】
[0021]更具体地参照附图，本发明的实施例可在如图1所示的飞行器制造和维护方法100和如图2所示的飞行器200的背景下描述。首先来看图1，根据示例性实施例描述了飞行器制造和维护方法的图示。在预生产期间，飞行器制造和维护方法100可包括图2中的飞行器200的规格和设计102和材料采购104。
[0022]在生产期间，进行图2中的飞行器200的组件和子配件制造106和系统集成108。随后，图2中的飞行器200可经历认证和交付110，进而投入使用112。在由客户使用112时，安排图2中的飞行器200进行例行维修和维护114，其可包括改装、重新配置、翻新和其他维修或维护。
[0023]飞行器制造和维护方法100的每个过程可由系统集成商、第三方和/或操作者来执行或实施。在这些实施例中，操作者可为客户。针对本说明书的目的，系统集成商可包括但不限于任意数量的飞行器制造商和主系统分包商；第三方可包括但不限于任意数量的销售商、分包商和供应商；并且操作者可为航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等等。
[0024]现参照图2，对可实施示例性实施例的飞行器的图示进行描述。在该实施例中，飞行器200通过图1中的飞行器制造和维护方法100来生产，并且可以包括具有多个系统204和内部206的机身202。系统204的实施例包括推进系统208、电气系统210、液压系统212和环境系统214中的一个或多个。任意数量的其他系统可被包括在内。尽管示出航空航天的实施例，但可将不同的示例性实施例应用到其他行业中，如汽车行业。
[0025]在所描述的实施例中，可在机身202内实施不同的示例性实施例。例如，可在结构(例如，飞行器200的机身202的机翼218中的燃料箱216)中实施不同示例性实施例中的一个或多个。
[0026]在这些示例性实施例中，机翼218中的燃料箱216可由复合材料构成。这些复合材料例如可包括碳纤维增强复合材料。这些组件可根据具体的实施方式部分地或全部由复合材料构成。可实施不同的示例性实施例以管理可形成在燃料箱216的内表面上的电荷。[0027]本文所体现的装置和方法可在图1中的飞行器制造和维护方法100的至少一个阶段中使用。如本文使用的，短语“至少一个”当在与一列项目一起使用时，指的是可使用所列项目中的一个或多个的不同组合且可仅需要所列各项目中的一个。例如，“项目A、项目B和项目C中的至少一个”可包括但不限于项目A、或项目A和项目B。该实施例还可包括项目A、项目B、和项目C、或项目B和项目C。
[0028]在一示例性实施例中，在图1中的组件和子配件制造106中生产的组件或子配件可以与在飞行器200处于图1中的投入使用112时生产的组件或子配件类似的方式被制作或制造。作为又一实施例，若干装置实施例、方法实施例或其组合可在生产阶段中使用，如可在图1中的组件和子配件制造106和系统集成108中使用。在涉及到项目时，若干指的是一个或多个项目。例如，若干装置实施例为一个或多个装置实施例。
[0029]若干装置实施例、方法实施例或其组合可在飞行器200处于图1中的投入使用112中时和/或在维修和维护114期间使用。若干不同的示例性实施例的使用可充分加快飞行器200的装配和/或降低飞行器200的成本。
[0030]不同的示例性实施例认识并考虑到若干因素。例如，不同的示例性实施例认识并考虑到可使用底漆来管理燃料箱表面上的电荷的耗散。然而，不同的示例性实施例认识并考虑到该机制不能提供所需的电荷(如静电)耗散量。
[0031]不同的示例性实施例认识并考虑到，可配制底漆来提供与当前可用的底漆相比更高的电荷耗散。此外，可执行底漆的涂敷来增强电荷的耗散。例如，可选择置于燃料箱表面上的底漆的厚度以增强电荷的耗散。但这些底漆的使用可增加制造结构(例如，由复合材料制成的燃料箱)的费用。
[0032]不同的示例性实施例还认识并考虑到，通过底漆和其他机制的使用来耗散可积聚在结构表面上的电荷，飞行器的复杂性和重量可超过预期地增加。不同的示例性实施例认识并考虑到，可期望具有代替底漆或除了该底漆之外还具有使电荷耗散的层。当存在底漆和使电荷耗散的附加层两者时，则提供多余的电荷耗散。
[0033]将底漆涂敷到燃料箱的内表面上需要时间和人力。涂敷适量的底漆来获得所需的耗散量可需要执行检验和其他操作，以确保提供所需的底漆量。此外，将其他组件加入到燃料箱以增强可形成的电荷的耗散也需要时间和人力。因此，可增加制造飞行器所需的时间。
[0034]因此，不同的示例性实施例提供了用于减少结构表面上的电荷的方法和装置。在不同的示例性实施例中，装置可包括第一复合层和第二复合层。第二复合层与第一复合层相关联。第一复合层和第二复合层形成复合结构。第二复合层具有电导率，该电导率被配置为耗散结构表面上的电荷。
[0035]不同的示例性实施例还认识并考虑到，电导率除了耗散结构表面上的电荷外，还可被期望以降低电磁事件对该结构的影响的方式来限制由该电磁事件引起的流过该结构的电流流量。对电流的限制可减少不一致性的形成，避免该结构的使用寿命的缩减和/或其他非期望的条件或影响。
[0036]通过这种考虑，第二复合层还具有电导率，该电导率除了被配置为耗散该结构表面上的电荷之外，还被配置为对流经第二复合层的电流流量进行限制。特别地，期望对可由电磁事件引发的电流流量进行限制。例如，电磁事件可源于飞行器周围的环境、飞行器中的设备和其他适当的来源。[0037]现参照图3，根据示例性实施例对电荷管理环境的图示进行描述。在该示例性实施例中，电荷管理环境300可使用图2中的飞行器200来实施。
[0038]如所述，结构302可为图2中的飞行器200中的结构。在这些示例性实施例中，结构302可容纳液体304。特别地，结构302可为燃料箱(如图2中的燃料箱216)，并且液体304可采用燃料306的形式。特别地，在这些示例性实施例中，结构302可位于图2中的机翼218内。
[0039]电荷耗散系统308可与结构302相关联。电荷耗散系统308被配置为耗散可形成在结构302的表面312上的电荷310。
[0040]此外，电荷耗散系统308还被配置为对由电磁事件315导致的电流311的流量进行限制。在这些示例性实施例中，电磁事件315并非导致电荷310的事件。电磁事件可由外部源引发到复合结构314所在的平台或由该平台中产生电流的另一设备导致。
[0041]在这些示例性实施例中，表面312位于结构302的内部313。换句话说，表面312位于燃料箱的内部313中。
[0042]在这些示例性实施例中，结构302采用复合结构314的形式。结构302使用第一复合层318而形成。此外，电荷耗散系统308包括第二复合层320。在该示例性实施例中，第二复合层320位于第一复合层318之上。
[0043]在这些示例性实施例中，电荷耗散系统308中的第二复合层320可被视为结构302的一部分。换句话说，第二复合层320可与第一复合层318同时形成以用于结构302。因此，可避免在制造结构302后将电荷耗散系统308加入到结构302上所需的额外的时间和费用。
[0044]如所述，第一复合层318和第二复合层320可被同时固化。这种固化类型还可称为共同固化。
[0045]在这些示例性实施例中，第二复合层320被配置为耗散积聚在结构302的表面312上的电荷310。在该实施例中，第二复合层320具有电导率322。电导率322使得电荷310从结构302的表面312耗散，同时限制第二复合层320中的电流311的流量。电流311的流量被第二复合层320限制到降低来自电磁事件315 (如雷电或一些其他源)的影响的量。换句话说，电导率322高至足以将需从表面312耗散的电荷310耗散，而低至足以对由电磁事件315(如雷击)导致的电流311的流量进行限制。
[0046]通过这种方式，可减少和/或防止电荷310在第二复合层320中的积聚。特别地，第二复合层320的电导率322使电荷310耗散以减少来自结构302的表面312的非期望的放电。该减少可包括基本防止非期望的放电形成在结构302的表面312上。
[0047]随着第二复合层320的电导率322增大，电荷310的耗散也增大。电导率322可使用电阻率来测量。电阻率为电导率322的倒数。在一示例性实施例中，第二复合层320的允许电荷310耗散的电阻率可以从约16欧姆-米到约19欧姆-米。电阻率的该数值范围对应于电导率322的低数值范围。
[0048]进一步地，当电导率322还被选择为限制电流311的流量时，第二复合层320的电阻率可以从约IXlO6欧姆-米到约IXlO15欧姆-米。此外，在这些所述的实施例中，第二复合层320被配置为减少在结构302的内部313中由外部源导致的非期望的放电324。
[0049]此外，第二复合层320被配置为对可由外部源导致的电流311的流量进行限制。特别地，该外部源可导致电磁事件，如电磁事件315。通过限制流经第二复合层320的电流311的流量，还可限制流至结构302的内部313的电流311的流量。
[0050]这些外部源可以是不属于结构302的一部分的任何源。例如但不限于，外部源(如雷电)可在不使用第二复合层320的情况下导致非期望的放电324。
[0051]进一步地，限制电流311的流量还可伴随由与结构302相关联的源导致的电磁事件315而出现。例如，这些源可为发电机、开关、计算机系统、电气系统、灯光系统以及使用和/或产生电力的其他适当的设备。
[0052]进一步地，第二复合层320还可被配置为减少结构302中的若干不一致性330。若干不一致性330可包括例如但不限于，光纤跳线(breakout)、断裂(tear)和/或其他类型的不一致性。若干不一致性330可在将用于若干紧固件334的若干洞孔332钻入结构302时形成。随着若干不一致性330的增加，对修理若干不一致性330所需执行的若干返工程序也会增加。第二复合层320被配置为减少在结构302中形成的若干不一致性330以降低可能需要的返工程序的数量。
[0053]此外，电荷耗散系统308中的第二复合层320还可减少电偶腐蚀336的出现。电偶腐蚀336是在存在引起腐蚀的液体的两种不同类型的金属之间出现电接触的电化学过程。电偶腐蚀336可出现在第二结构338接触结构302的位置处。在这些示例性实施例中，第二结构338为金属结构340。第二复合层320将第二结构338与第一复合层318分隔以减少电偶腐蚀336。
[0054]图3中的电荷管理环境300的图示并不意味着隐含对可实施不同的示例性实施例的方式的物理或结构的限制。还可使用除所述组件之外的和/或代替所述组件的其他组件。在一些示例性实施例中，一些组件可以是不必要的。而且，给出方框来举例说明一些功能组件。当在不同的示例性实施例中实施时，可将这些方框中的一个或多个组合和/或划分为不同的方框。
[0055]例如，结构302被描述为图2中飞行器200中的结构。在其他的示例性实施例中，结构302可位于其他平台中。例如但不限于，可将其他的示例性实施例应用到移动平台、固定平台、陆基结构、水基结构、空基结构和/或一些其他适当的物体。更为具体地，可将不同的示例性实施例应用到例如但不限于潜水艇、公共汽车、人员运输车、坦克、火车、汽车、宇宙飞船、太空站、卫星、水面舰艇、发电站、水坝、生产设施、建筑物和/或一些其他适当的物体。
[0056]此外，在其他的示例性实施例中，结构302可采用除其内含有具有燃料306形式的液体304的燃料箱之外的其他形式。例如但不限于，液体304可包括其他挥发性和/或不挥发性液体。此外，结构302还可被配置为容纳除了液体304之外的或代替液体304的气体。
[0057]在另一示例性实施例中，尽管仅描述了用于电荷管理环境300中的结构302的第一复合层318和第二复合层320，但根据具体的实施方式，可存在除了第一复合层318和第二复合层320之外的其他层。
[0058]现参照图4，根据示例性实施例对电荷耗散系统的图示进行描述。在该示例性实施例中，电荷耗散系统400是图3中的电荷耗散系统308的一种实施方式的不例。
[0059]在该所述的实施例中，第二复合层401形成在结构406的壁405中的第一复合层404上。第一复合层404是用于结构406的复合层。特别地，在该示例性实施例中，第一复合层404包含碳。
[0060]如所述，第二复合层401包含增强物408。增强物408可采用纤维412的形式。在这些示例性实施例中，纤维412可被配置为形成织物415。换句话说，增强物408可采用包含纤维412的织物415的形式。织物415可通过编织、针织、拉布、黏结和/或用于使纤维412相互关联的其他机构来制造。
[0061]在这些示例性实施例中，第二复合层401还可包括基体410。基体410可采取树脂414的形式。树脂414可被融入到织物415中以形成第二复合层401。第二复合层401例如可为玻璃纤维层或一些其他适当类型的层。
[0062]在这些示例性实施例中，纤维412可具有电导率416，该电导率使得电荷418能够从结构406的表面425耗散。此外，电导率416可被配置为使得非期望的放电420被减少和/或不再出现。
[0063]此外，在一些示例性实施例中，纤维412还可具有电导率，使得电流421的流量受到限制，其中电流421由电磁事件导致。特别地，电流421的流量可在第二复合层401中被限制。
[0064]因此，电流421的流量可在结构406中被限制。通过被配置为减少非期望的放电420和电流421的流量的电导率416，第二复合层401可提供电流隔离。非期望的放电420和电流421的流量的减少可使得非期望的放电420和电流421的流量可被消除。换句话说，第二复合层401可将结构406与图2中飞行器200中的其他结构或组件进行电隔离。
[0065]在这些示例性实施例中，纤维412可由若干不同的材料构成。例如但不限于，纤维412可由玻璃、碳、陶瓷、硅胶、有机材料、塑料、聚合物、尼龙、金属和其他适当类型的材料构成。
[0066]进一步地，在一些示例性实施例中，纤维412可与导电材料422相关联。导电材料422例如可以为碳、金属或一些其他适当类型的导电材料。
[0067]在这些示例性实施例中，一个组件可以若干不同的方式与另一组件相关联。例如，通过第一组件涂敷第二组件、第一组件由第二组件构成、第一组件在增强物408中物理地接触第二组件以及其他适当的方式，第一组件可与第二组件相关联。例如，第一组件(如纤维412)可涂敷有第二组件(如导电材料422)。在这些示例性实施例中，纤维412的至少一部分可涂敷有导电材料422。涂层被配置为覆盖纤维412的至少一部分。该涂层可具有覆盖纤维412中的纤维的材料薄膜的形式。在一些情况下，该涂层可为具有粘附到纤维的粉末的形式的材料。例如，可使用纳米粉末来涂敷纤维412的至少一部分。涂层还可被应用，使得所述材料采用液体或气体的形式。
[0068]换句话说，根据所需的电导率416的量，可对纤维412中的一些或所有涂敷导电材料422。在另一示例性实施例中，纤维412的一部分可由导电材料422组成，而纤维412的另一部分可不包含导电材料422。当然，可存在以导电材料422可与纤维412—起使用以提供所需水平的电导率416的方式的许多其他的变型。在一些示例性实施例中，可对纤维412和/或树脂414进行掺杂或处理以提供电导率416。
[0069]在其他示例性实施例中，树脂414还可提供代替纤维412中的电导率和/或除纤维412中的电导率之外的电导率416。例如，电导率416可通过树脂414中的导电材料424来提供。根据具体的实施方式，导电材料422和导电材料424可同时存在以提供用于第二复合层401的电导率416。
[0070]导电材料422和导电材料424可由例如但不限于金属、金属合金、镍、碳、导电聚合物、二氧化钛、炭黑和可提供所需水平的电导率416的其他适当类型的材料和材料组合中的至少一种构成。此外，还可选择导电材料424以提供保护从而免受可由辐射423导致的衰退。辐射423例如可为紫外线辐射425。通过这种方式，可增加结构406的使用寿命。还可将导电材料422选择为具有提供结构406的抗腐蚀性430的能力。
[0071]在该示例性实施例中，第二复合层401位于第一复合层404上。当然，第二复合层401可与第一复合层404直接接触。在其他示例性实施例中，通过其他复合层(如若干附加层426),可将第二复合层401连接到第一复合层404。若干附加层426可包括多个导电层。
[0072]若干附加层426可提供其他所需的特性。例如，若干附加层426可以减少电偶腐蚀的方式使结构406与另一结构隔离。
[0073]图4中电荷耗散系统400的图示并不意味着隐含对可实施不同的示例性实施例的方式的物理或结构的限制。可使用除所述组件之外的和/或代替所述组件的其他组件。在一些示例性实施例中，一些组件可为不必要的。而且，给出方框来举例说明一些功能组件。当在不同的示例性实施例中实施时，可将这些方框中的一个或多个组合和/或划分为不同的方框。
[0074]现参照图5，根据示例性实施例对结构的制造环境进行描述。在该示例性实施例中，制造环境500为可用于图3中的制造结构302或图4中的结构406的环境的实施例。
[0075]在这些示例性实施例中，可将若干复合层502和若干复合层504铺设在模具506上。模具506可采用若干不同的形式。例如，在这些实施例中，模具506可为内线模具或外线模具。
[0076]在该实施例中，若干复合层502形成用于燃料箱的壁的复合层。在这些所述的实施例中，若干复合层504包括用于电荷耗散系统的复合层。例如，若干复合层502可包括图4中的第一复合层404。若干复合层504可包括图4中的第二复合层401。此外，图4中的若干附加层426也可提供在若干复合层504中。
[0077]若干复合层504可采用预浸料507的形式。换句话说，在这些示例性实施例中，若干复合层504可在被放置到若干复合层502上时在无需注入树脂的情况下准备好进行固化。
[0078]在将若干复合层504和若干复合层502铺设在模具506上之后，结构508具有形状510并准备好进行固化。可使用加热系统514对带有结构508的模具506进行固化。加热系统514可根据具体的实施方式提供热量和真空。加热系统514可包括例如但不限于高压釜、烤箱、加热毯和/或一些其他适当类型的加热设备。当然，可使用适于固化复合材料的任何热源。
[0079]在这些示例性实施例中，结构508可为飞行器机翼中的燃料箱。在对结构508进行固化之后，形成固化结构512。之后，根据具体的实施方式，可将底漆518、密封剂520和/或其他适当的层加入到固化结构512。
[0080]现参照图6，根据示例性实施例对具有燃料箱的飞行器的图示进行描述。在所描述的实施例中，飞行器600为图2中飞行器200的一种实施方式的实例。在该实施例中，燃料箱 602、604、606、608、610、612、614、616 和 618 位于飞行器 600 中。
[0081]燃料箱602、604和606位于机翼620中；而燃料箱610、612和614位于机翼622中。燃料箱608位于机身624中。燃料箱616和618分别位于水平稳定器626和628中。
[0082]在这些示例性实施例中，图3中的电荷耗散系统308和图4中的电荷耗散系统400可在燃料箱602、604、606、608、610、612、614、616和618中的至少一个燃料箱中实施。
[0083]现参照图7，根据示例性实施例对结构的横截面图示进行描述。在该示例性实施例中，横截面700为燃料箱(例如，图6中的燃料箱602)的横截面。当然，横截面700可用于图6中的飞行器600中说明的任何燃料箱。
[0084]在该示例性实施例中，横截面700中的结构702为图6中燃料箱602的一部分。在该示例性实施例中，复合层704形成燃料箱602的壁706。
[0085]如所述，复合层708包括电荷耗散系统710的一部分。电荷耗散系统710为图3中的电荷耗散系统308和图4中的电荷耗散系统400的一种实施方式的实例。
[0086]在该所述的实施例中，复合层708与复合层704接触。底漆712也可为电荷耗散系统710的一部分。在该实施例中，底漆712可由同样可有助于耗散电荷的材料构成。在这些示例性实施例中，密封剂714在底漆712上形成。
[0087]在这些示例性实施例中，复合层708可被配置为具有使得形成在燃料箱602的表面716上的电荷可被耗散的电导率。此外，复合层708还可被配置为减少或防止由外部源产生的电流导致的非期望的放电。复合层708还可被配置为减少和/或防止燃料箱内部718中的可存在于复合层704中或穿过复合层704的非期望的放电。
[0088]进一步地，复合层708还可被配置为限制通过复合层708的电流流量。因此，可限制流至燃料箱602的表面716的电流流量。进一步地，还可限制流至接触燃料箱602的其他结构的电流流量。
[0089]同样，复合层708可被配置为减少电偶腐蚀在可接触燃料箱602的其他结构上的出现。在另一示例性实施例中，复合层708可被配置为减少由暴露在紫外线辐射下引起的燃料箱602的衰退。
[0090]接着参照图8，根据示例性实施例对燃料箱一部分的剖面图的图示进行描述。在该示例性实施例中，横截面802中的结构800为图6中燃料箱602的一部分。复合层804形成图6中燃料箱602的壁806。
[0091]如所述，复合层808位于复合层804上。此外，复合层810还可位于复合层808和复合层804之间。在该特定的实施例中，复合层808和复合层810可形成电荷耗散系统812。电荷耗散系统812可为图3中的电荷耗散系统308和图4中的电荷耗散系统400的一种实施方式的示例。
[0092]如所述，可将密封剂814施加到复合层808的表面816。在该特定的实施例中，并不存在底漆。复合层808被配置为耗散可形成在燃料箱602的结构800的表面818上的电荷。
[0093]此外，复合层808还可被配置为减少和/或防止燃料箱内部820中的可存在于复合层804中或穿过复合层804的非期望的放电，以及限制复合层804中的电流的流量，其中所述电流由电磁事件导致。
[0094]给出图7和图8中的燃料箱602中的不同组件的图示是为了示出电荷耗散系统的一个实施方式的目的。图7和图8中所示的不同组件可与图2-5中的组件相结合、与图2-5中的组件一起使用，或是二者的结合。此外，图7和图8中的一些组件可为如何可将图2-5中以方框形式示出的组件实施为物理结构的示例性实施例。
[0095]进一步地，其他的电荷耗散系统可具有其他配置。例如，在一些示例性实施例中，密封剂714和底漆712可以是不必要的。在其他的示例性实施例中，其他层可存在于复合层808和复合层804之间。例如，另一复合层或另一材料(如玻璃纤维)可位于复合层808和复合层804之间。
[0096]作为另一实施例，除了所述的复合层之外，附加的复合层还可存在于电荷耗散系统812的结构800中。此外，在一些示例性实施例中，涂料或底漆还可存在于复合层808的表面816上。
[0097]在这些所描述的实施例中，可将复合层804和复合层808铺设在模具上。对这些复合层进行固化以形成燃料箱602。因此，与当前可用的电荷耗散系统相比，后续无需其他操作来将电荷耗散系统812加入到燃料箱602。
[0098]现参照图9，根据示例性实施例对制造具有电荷耗散系统的结构的过程的流程图的图示进行描述。根据示例性实施例，可执行图9所示的过程来制造诸如图3中的结构302和/或图4中的结构406等结构。可使用图5中的制造环境500来实施该图所示的过程。
[0099]该过程始于将若干复合材料铺设在模具上以形成第一复合层(操作900)。该若干复合材料可为用于复合层(例如，图3中的第一复合层318)的复合材料。之后，将复合材料铺设在模具上以形成第二复合层(操作902)。该第二复合层为图3中的第二复合层320。
[0100]之后，对复合材料进行固化(操作904)。接着，该过程将若干涂层加入到结构的表面(操作906)，之后该过程终止。这些涂层可包括例如但不限于底漆、密封剂、涂料和其他适当类型的涂层。
[0101]现参照图10，根据示例性实施例对操作平台的过程的流程图的图示进行描述。图10所示的过程可在平台(如图2中的飞行器200)中实施。此外，该过程可在其他类型的平台中实施。
[0102]该过程始于对具有包括第一复合层和第二复合层的结构的平台进行操作(操作1000)。在该不例性实施例中,第二复合层与第一复合层相关联。
[0103]该过程耗散结构表面上的电荷(操作1002)。该过程还限制第二复合层中的电流流量(操作1004)，之后该过程终止。
[0104]不同的所述实施例中的流程图和方框图示出了不同示例性实施例中装置和方法的一些可能的实施方式的结构、功能和操作。就这一点而言，流程图或方框图中的每个方框可代表模块、区段、功能和/或操作或步骤的一部分。
[0105]在一些可替代的实施方式中，方框中标注的一个或多个功能可不按图中标注的顺序出现。例如，根据涉及到的功能，在一些情况下，可基本上同时执行示为连续的两个方框，或者有时可以相反的顺序来执行所述方框。此外，除所述方框之外，还可将其他方框加入到流程图或方框图中。
[0106]例如，根据具体的实施方式，可同时或以相反的顺序来执行图10中的操作1002和操作1004。此外，在一些示例性实施例中，根据具体的实施方式，可不执行将涂层加入到结构中的图9的操作906。在其他的示例性实施例中，除了形成结构的复合层和用于电荷耗散系统的复合层之外，还可包括附加层。
[0107]此外，根据各种实施例，公开了一种装置，该装置包括第一复合层318 ;和与该第一复合层318相关联的第二复合层320，其中第一复合层318和第二复合层320形成结构302，并且其中第二复合层320具有电导率，该电导率被配置为耗散结构302的表面312上的电荷310并限制第二复合层320中由电磁事件315引起的电流311的流量。
[0108]在一个变型中，第二复合层320被配置为减少结构302内部中的非期望放电324并限制流至该结构302内部的电流311的流量。在可替代的变型中，其中第二复合层320与结构302的内部相邻并被配置为减少结构302中的若干不一致性。在另一可替代的变型中，其中结构302为第一结构，并且其中第二复合层320被配置为减少在第二结构338与结构302相接触时出现的电偶腐蚀。
[0109]在一个可替代的变型中，该装置可进一步包括位于第一复合层318和第二复合层320之间的若干复合层502。在另一可替代的变型中，其中第二复合层320包括纤维412并且其中纤维412由选自玻璃、碳、陶瓷、硅胶、有机材料、塑料、聚合物、尼龙和金属中的至少一种的材料构成。
[0110]在一个变型中，其中第二复合层320包括选自金属、金属合金、镍、碳、导电聚合物、二氧化钛和碳黑之一的导电材料。在另一变型中，其中第二复合层320包括纤维412并且其中该纤维412包括位于该纤维412中的导电材料422的涂层和该导电材料422中的至少一个。在一个变型中，其中导电材料422的涂层包括粘附到纤维412的粉末和粘附到纤维412的至少一部分的纳米粉末中的至少一个。在一个实施例中，其中第二复合层320包括形成增强物的纤维412和形成该增强物408中的基体410的树脂414。在另一变型中，其中树脂414被配置为提供电导率322，该电导率被配置为耗散结构302表面上的电荷310，并限制位于结构302的表面312上的第二复合层320中的电流311的流量。在另一实施例中，第二复合层320为玻璃纤维层。在另一实施例中，结构302为燃料箱216。在再一个实施例中，第二复合层320包括若干复合层，并具有从约I X 16欧姆-米到约I X 115欧姆-米的电阻率。
[0111]在另一方面，公开了飞行器的复合燃料箱，该复合燃料箱包括复合燃料箱216的壁405，该壁405具有第一复合层318 ;和位于复合燃料箱216的内部中的第一复合层318上的第二复合层320，其中第一复合层318和第二复合层320形成结构302，并且其中第二复合层320被配置为耗散位于该复合燃料箱内部的表面312上的电荷310,并限制位于该复合燃料箱内部的表面312上的电流311的流量，电流311由电磁事件315引起。在一个变型中，其中第二复合层320被配置为减少复合燃料箱内部中的非期望的放电324，并限制该复合燃料箱内部313中的电流311的流量。在另一变型中，其中结构302为第一结构，并且其中第二复合层320被配置为减少在第二结构338与复合燃料箱接触时出现的电偶腐蚀。
[0112]在另一可替代的变型中，其中第二复合层320由纤维412构成，其中纤维412由选自玻璃、碳、陶瓷、硅胶、有机材料、塑料、聚合物、尼龙和金属中的至少一种的材料构成。在另一变型中，纤维412包括导电材料422的涂层、位于纤维412中的导电材料422、其中粉末粘附到纤维的导电材料422的所述粉末的涂层以及粘附到纤维412的至少一部分的纳米粉末的涂层中的至少一个。在另一可替代的变型中，其中纤维412为用于第一复合层318的增强物408，并且进一步包括树脂414，该树脂414被配置为提供电导率，该电导率被配置为耗散结构302表面上的电荷310，并限制位于复合燃料箱内部的表面312上的电流311的流量。
[0113]在另一方面，公开了一种操作平台的方法，该方法包括操作具有结构302的平台，该结构包括第一复合层318 ;和与该第一复合层318相关联的第二复合层320,其中该第二复合层320具有电导率322，该电导率被配置为耗散该结构302的表面上的电荷310，并限制该第二复合层320中由电磁事件315引起的电流311的流量。在一个变型中，第二复合层320的电导率被配置为减少结构302内部中的非期望的放电324，并限制该第二复合层320中的电流311的流量。
[0114]因此，不同的示例性实施例提供了用于管理电荷的方法和装置。在一个示例性实施例中，装置包括复合层和织物层。该复合层位于该织物层上。复合层和织物层形成结构。织物层被配置为耗散结构表面上的电荷，并限制织物中由电磁事件引起的电流的流量。
[0115]此外，该织物层可被配置为减少或防止电荷的流量、限制织物中电流的流量、或可响应于不同事件而出现的二者的结合。此外，织物层还可被配置为减少在该结构与另一结构相接触时出现的电偶腐蚀。
[0116]通过这种方式，不同的示例性实施例可以相比于当前可用的系统以可能需要更低费用、更少复杂度以及更少执行时间的方式来提供电荷的耗散并限制电流的流量。
[0117]例如，通过同时形成结构和电荷耗散系统，可避免加入电荷耗散系统的额外操作。
[0118]进一步地，通过被配置为耗散电荷的一个或多个复合层的使用，不同的示例性实施例可具有相比于其他类型的电荷耗散系统更低的重量和复杂度。例如，可将不同的示例性实施例中的电荷耗散系统集成为该结构本身的一部分。使用不同的示例性实施例，可避免将涂层(如底漆或其他材料)加入到结构的表面。
[0119]根据示例性实施例构造的复合层可用于燃料箱中。该复合层具有电导率，该电导率高至足以将电荷从燃料箱内部的表面耗散，而该电导率低至足以限制流至燃料箱内部的表面或该燃料箱中其他位置的电流的流量。在示例性实施例中，该电流可由电磁事件引起。
[0120]提供不同的示例性实施例的描述是为了说明和描述的目的，而并非旨在穷举或限于所公开形式的实施例。许多修改和变型对本领域普通技术人员来说是显而易见的。此外，不同的示例性实施例相比于其他示例性实施例可提供不同的特征。选择的一个或多个实施例被选定和描述以便最好地解释实施例的原理、实际应用、并使本领域其他普通技术人员能够理解具有适合于预期的特定用途的各种修改的各种实施例的公开。
【权利要求】
1.一种装置，其包括: 第一复合层(318);以及 第二复合层(320)，该第二复合层与所述第一复合层(318)相关联，其中所述第一复合层(318)和所述第二复合层(320)形成结构(302)，并且其中所述第二复合层(320)具有电导率，该电导率被配置为耗散所述结构(302)的表面(312)上的电荷(310)，并限制所述第二复合层(320)中的电流(311)的流量，其中所述电流(311)由电磁事件(315)引起。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二复合层(320)被配置为减少所述结构(302)的内部中的不期望的放电(324)，并限制流入所述结构(302)的内部中的所述电流(311)的流量。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述第二复合层(320)与所述结构(302)的内部相邻，并且被配置为减少所述结构(302)中的若干不一致性。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中所述结构(302)为第一结构，并且其中所述第二复合层(320)被配置为减少在第二结构(338)与所述结构(302)接触时出现的电偶腐蚀。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，进一步包括: 若干复合层(502),其位于所述第一复合层(318)和所述第二复合层(320)之间。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其中所述第二复合层(320)包括纤维(412)，并且其中所述纤维(412)由选自玻璃、碳、陶瓷、硅胶、有机材料、塑料、聚合物、尼龙和金属中的至少一种的材料构成。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的装置，其中所述第二复合层(320)包括选自金属、合金、镍、碳、导电聚合物、二氧化钛和碳黑之一的导电材料(422)。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其中所述第二复合层(320)包括纤维(412)，并且其中所述纤维(412)包括位于所述纤维(412)中的导电材料(422)的涂层和所述导电材料(422)中的至少一个。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述导电材料(422)的涂层包括粘附到所述纤维(412)的粉末和粘附到所述纤维(412)的至少一部分的纳米粉末中的至少一个。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的装置，其中所述第二复合层(320)包括形成增强物的纤维(412)和形成所述增强物(408)中的基体(410)的树脂(414)。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述树脂(414)被配置为提供所述电导率(322)，该电导率被配置为耗散所述结构(302)的表面上的电荷(310)，并且限制位于所述结构(302)的表面(312)上的所述第二复合层(320)中的电流(311)的流量。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的装置，其中所述结构(302)是燃料箱(216)。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的装置，其中所述第二复合层(320)包括若干复合层并具有从约IXlO6欧姆-米到约IXlO15欧姆-米的电阻率。
14.一种用于操作平台的方法，所述方法包括: 操作具有结构(302)的所述平台，所述结构包括第一复合层(318);以及 与所述第一复合层(318，404)相关联的第二复合层(320)，其中所述第二复合层(320)具有电导率(322)，该电导率被配置为耗散所述结构(302)的表面上的电荷(310)，并限制所述第二复合层(320)中的电流(311)的流量，其中所述电流(311)由电磁事件(315)引起。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第二复合层(320)的电导率被配置为减少所述结构(302)的内部中的不期望的放电(324)，并限制所述第二复合层(320)中的电流(311) 的流量。
【文档编号】B64D45/02GK104039652SQ201280066061
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2012年10月30日 优先权日:2012年1月4日
【发明者】N·T·格瑞肯, Q·N·勒 申请人:波音公司