Система рассеяния электрического заряда для самолета



Система рассеяния электрического заряда для самолета
Система рассеяния электрического заряда для самолета
Система рассеяния электрического заряда для самолета
Система рассеяния электрического заряда для самолета
Система рассеяния электрического заряда для самолета
Система рассеяния электрического заряда для самолета
Система рассеяния электрического заряда для самолета

 


Владельцы патента RU 2606419:

ЗЕ БОИНГ КОМПАНИ (US)

Группа изобретений относится к структуре и технологии изготовления конструктивных элементов (КЭ) аэрокосмических и иных изделий. КЭ содержит первый и второй композитные слои. Второй слой с электропроводными волокнами выполнен уменьшающим электрохимическую коррозию при его контакте с первым слоем, обеспечивая также рассеивание электрического заряда на поверхности КЭ (первого слоя). Изготовление КЭ включает помещение первого и второго композитных слоёв в пресс-форму и их отверждение. Техническим результатом группы изобретений является повышение электропожаробезопасности изделий, в частности композитных топливных баков, на поверхности которых может быстро накапливаться статическое электричество. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее описание, в общем, относится к аэрокосмическим платформам и, в частности, к структурам в аэрокосмических платформах. Еще более конкретно настоящее раскрытие относится к способу и устройству для рассеяния электрических зарядов на поверхностях аэрокосмических платформ.

Уровень техники

Статическое электричество представляет собой накапливаемый электрический заряд на поверхности объекта. Объект может представлять собой аэрокосмическую платформу, такую как, например, самолет, космический корабль или аэрокосмическую платформу некоторого другого типа. Статическое электричество может накапливаться на различных поверхностях самолета. Например, статическое электричество может накапливаться на поверхности топливного бака самолета. Рассеяние статического электричества может быть желательным для уменьшения возможности разряда статического электричества внутри структуры.

Множество топливных баков самолета выполнены из алюминия. Этот материал часто обеспечивает требуемый уровень рассеяния электрического заряда. Если требуется обеспечить большее рассеяние электрического заряда, можно использовать другие механизмы. Например, технология заземления и материалы были разработаны для рассеяния электрического заряда, который формирует статическое электричество. Кроме того, в жидкости, такие как топливо, вносят добавки, как средство для уменьшения формирования и рассеяния статического электричества.

При использовании композитных материалов вместо металлов изменяется подход, в соответствии с которым обрабатывают статическое электричество в структурах, таких как топливные баки. При использовании алюминия эти заряды могут рассеиваться благодаря электропроводности структуры. Однако при использовании композитных материалов поверхностная электропроводность может отсутствовать или может быть не такой высокой, как у металлов. В результате статическое электричество может быстрее накапливаться на поверхностях топливных баков при использовании композитных материалов.

Поэтому было бы предпочтительно разработать способ и устройство, которые учитывают по меньшей мере некоторые из проблем, описанных выше, а также, возможно, другие проблемы.

Раскрытие изобретения

В одном предпочтительном варианте осуществления устройство содержит первый композитный слой и второй композитный слой. Второй композитный слой взаимосвязан с первым композитным слоем. Первый композитный слой и второй композитный слой формируют структуру. Второй композитный слой имеет электропроводность, обеспечивающую рассеяние электрического заряда на поверхности структуры.

В другом предпочтительном варианте осуществления композитный топливный бак для самолета содержит стенку композитного топливного бака, имеющую первый композитный слой и второй композитный слой, расположенный на первом композитном слое и внутри композитного топливного бака. Первый композитный слой и второй композитный слой формируют структуру. Второй композитный слой выполнен с возможностью рассеяния электрического заряда на внутренней поверхности композитного топливного бака.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления предусмотрен способ изготовления структуры. Первый композитный слой и второй композитный слой помещают в пресс-форму. Выполняют отверждение первого композитного слоя и второго композитного слоя. Первый композитный слой и второй композитный слой формируют структуру. Второй композитный слой выполнен с возможностью рассеяния электрического заряда на поверхности структуры.

Свойства, функции и преимущества могут быть достигнуты независимо в различных вариантах осуществления настоящего раскрытия или могут быть скомбинированы в других вариантах осуществления, в которых дополнительные детали можно рассмотреть со ссылкой на следующее описание и чертежи.

Краткое описание чертежей

Новые свойства и предполагаемые характеристики предпочтительных вариантов осуществления сформулированы в приложенной формуле изобретения. Предпочтительные варианты осуществления, однако так же, как и предпочтительный режим использования, дополнительные цели и преимущества будут лучше всего понятны со ссылкой на следующее подробное описание предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, которое следует читать совместно с рассмотрением приложенных чертежей, на которых:

на фиг.1 представлена иллюстрация способа изготовления и обслуживания самолета в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления;

на фиг.2 представлена иллюстрация самолета, в котором может быть выполнен предпочтительный вариант осуществления;

на фиг.3 представлена иллюстрация среды управления электрическим зарядом в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления;

на фиг.4 представлена иллюстрация системы рассеяния электрического заряда в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления;

на фиг.5 представлена иллюстрация условий производства для структуры в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления;

на фиг.6 представлена иллюстрация самолета с топливными баками в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления;

на фиг.7 представлена иллюстрация поперечного сечения структуры в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления;

на фиг.8 представлена иллюстрация вида в поперечном сечении участка топливного бака в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления; и

на фиг.9 представлена иллюстрация блок-схемы последовательности операций процесса для производства структуры с системой рассеяния электрического заряда в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления.

Подробное описание изобретения

Обращаясь более конкретно к чертежам, варианты осуществления изобретения могут быть описаны в контексте способа 100 изготовления и обслуживания самолета, как представлено на фиг.1, и в контексте самолета 200, как представлено на фиг.2. Обращаясь вначале к фиг.1, можно видеть иллюстрацию способа изготовления и обслуживания самолета в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления. Во время подготовки к производству способ 100 изготовления и обслуживания самолета может включать в себя составление спецификации и разработку конструкции 102 самолета 200 на фиг.2 и приобретение 104 материала.

В ходе производства выполняют изготовление 106 компонентов и узлов, интегрирование 108 системы самолетов 200 по фиг.2. После этого самолет 200 по фиг.2 может пройти сертификацию и поставку 110 для постановки его на обслуживание 112. Находясь на обслуживании 112, выполняемом заказчиком самолета 200 на фиг.2, планируют регламентный технический осмотр и обслуживание 114, которые могут включать в себя модификацию, изменение конфигурации, восстановительный ремонт и другой технический осмотр или обслуживание.

Каждый из процессов способа 100 производства и обслуживания самолета может быть выполнен или выполняется интегратором системы, третьей стороной и/или оператором. В этих примерах оператор может представлять собой заказчика. С целью настоящего описания интегратор системы может включать в себя, без ограничений, любое количество изготовителей авиационной техники и подрядчиков основной системы; третья сторона может включать в себя, без ограничений, любое количество продавцов, подподрядчиков и поставщиков; и оператор может представлять собой авиалинию, лизинговую компанию, военное учреждение, обслуживающую организацию и так далее.

Со ссылкой теперь на фиг.2 представлена иллюстрация самолета, в которой может быть воплощен предпочтительный вариант осуществления. В этом примере самолет 200 производят, используя способ 100 изготовления и обслуживания самолета по фиг.1, и он может включать в себя корпус 202 с множеством систем 204 и внутренней частью 206. Примеры систем 204 включают в себя одну или больше из силовой установки 208, электрической системы 210, гидравлической системы 212 и системы 214 окружающей среды. Любые другие системы могут быть включены. Хотя здесь представлен пример аэрокосмического аппарата, различные предпочтительные варианты осуществления могут применяться в других отраслях промышленности, таких как автомобильная промышленность.

Различные предпочтительные варианты осуществления могут быть воплощены в корпусе 202 летательного аппарата в представленных примерах. Например, один или больше других предпочтительных вариантов осуществления могут быть воплощены в структуре, такой как топливный бак 216 в крыле 218 корпуса 202 самолета 200.

В этих иллюстративных примерах топливный бак 216 в крыле 218 может быть выполнен из композитных материалов. Такие композитные материалы могут включать в себя, например, композитные материалы, армированные углеродным волокном. Такие компоненты могут быть выполнены полностью или частично из композитных материалов в зависимости от конкретного варианта осуществления. Различные предпочтительные варианты осуществления могут быть воплощены для управления электрическим зарядом, который может формироваться на внутренних поверхностях топливного бака 216.

Устройство и способы, воплощенные здесь, могут использоваться во время по меньшей мере одного из этапов способа 100 изготовления и обслуживания самолета по фиг.1. Используемая здесь фраза ”по меньшей мере один из”, когда она используется со списком элементов, означает, что можно использовать разные комбинации одного или больше из представленных в списке элементов, и только один из каждого элемента в списке может потребоваться. Например, ”по меньшей мере один из элемента A, элемента B и элемента C” может включать в себя, например, без ограничений элемент A или элемент A и элемент B. Этот пример также может включать в себя элемент A, элемент B и элемент C или элемент B и элемент C.

В одном иллюстративном примере компоненты или узлы, произведенные на этапе 106 изготовления компонентов и узлов по фиг.1, могут быть изготовлены или произведены, таким образом, аналогично компонентам или узлам, производимым в то время, как самолет 200 находится на обслуживании 112 по фиг.1. В еще одном, другом примере множество вариантов осуществления устройства, вариантов осуществления способа или их комбинацию можно использовать во время этапов производства, таких как изготовление 106 компонентов и узлов и интеграция 108 системы по фиг.1. Множество, когда оно относится к элементам, означает один или больше элементов. Например, множество вариантов осуществления устройства представляет собой один или больше вариантов осуществления устройства.

Множество вариантов осуществления устройства, вариантов осуществления способа или их комбинацию можно использовать, в то время как самолет 200 находится на обслуживании 112 и/или на этапе 114 технического осмотра и обслуживания по фиг.1. Использование множества разных предпочтительных вариантов осуществления, по существу, может ускорить сборку и/или уменьшить стоимость самолета 200.

В других предпочтительных вариантах осуществления распознается и учитывается множество моментов. Например, в различных предпочтительных вариантах осуществления распознают и учитывают, что грунтовку можно использовать для управления рассеянием электрических зарядов на поверхности топливного бака. В различных предпочтительных вариантах осуществления распознается и учитывается, что этот механизм, однако, может не обеспечить требуемую степень рассеяния электрических зарядов, таких как статическое электричество.

В различных предпочтительных вариантах осуществления распознается и учитывается, что грунтовки могут быть составлены так, чтобы они обеспечивали повышенное рассеяние электрических зарядов по сравнению с текущими доступными грунтовками. Кроме того, нанесение грунтовок может выполняться так, чтобы увеличить рассеяние электрических зарядов. Например, толщина грунтовки, нанесенной на поверхности топливного бака, может быть выбрана так, чтобы она увеличивала рассеяние электрических зарядов. Использование этих грунтовок, однако, может увеличить затраты на изготовление структур, таких как топливные баки, из композитных материалов.

В других предпочтительных вариантах осуществления также распознается и учитывается, что при использовании грунтовок и других механизмов для рассеяния электрических зарядов, которые могут накапливаться на поверхности структур, сложность и вес самолета могут увеличиваться в большей степени, чем требуется. В различных предпочтительных вариантах осуществления распознается и учитывается, что может быть желательным предусмотреть слой, который позволяет рассеивать электрический заряд вместо или в дополнение к грунтовке. Когда присутствует одновременно грунтовка и дополнительный слой, который позволяет рассеивать электрический заряд, обеспечивается рассеяние остаточного электрического заряда.

Для нанесения грунтовок на внутренние поверхностям топливного бака требуются время и трудозатраты. При нанесении соответствующего количества грунтовки для получения требуемой величины рассеяния могут потребоваться инспекция и дополнительные операции, которые должны были выполнены для обеспечения присутствия требуемого количества грунтовки. Кроме того, также может потребоваться персонал для добавления других компонентов в топливный бак, для увеличения степени рассеяния электрических зарядов, которые могут формироваться в нем. В результате время, необходимое для изготовления самолета, может увеличиться.

Таким образом, различные предпочтительные варианты осуществления обеспечивают способ и устройство для уменьшения электрического заряда на поверхности структуры. В других предпочтительных вариантах осуществления устройство может содержать первый композитный слой и второй композитный слой. Второй композитный слой взаимосвязан с первым композитным слоем. Первый композитный слой и второй композитный слой формируют композитную структуру. Второй композитный слой имеет электропроводность, обеспечивающую рассеяние электрического заряда на поверхности структуры.

Рассмотрим теперь фиг.3, на которой представлена иллюстрация окружающей среды управления электрическим зарядом, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления. В этом иллюстративном примере среда 300 управления электрическим зарядом может быть воплощена с использованием самолета 200 по фиг.2.

Как представлено, структура 302 может представлять собой структуру в самолете 200 по фиг.2. В этих иллюстративных примерах структура 302 может содержать жидкость 304. В частности, структура 302 может представлять собой топливный бак, такой как топливный бак 216 по фиг.2, и жидкости 304 могут быть в виде топлива 306. В частности, структура 302 может быть расположена внутри крыла 218 по фиг.2 в этих иллюстративных примерах.

Система 308 рассеяния электрического заряда может быть взаимосвязана со структурой 302. Система 308 рассеяния электрического заряда выполнена с возможностью рассеяния электрического заряда 310, который может формироваться на поверхности 312 структуры 302. В этих иллюстративных примерах поверхность 312 расположена внутри 313 структуры 302. Другими словами, поверхность 312 расположена во внутренней части 313 топливного бака.

В этих иллюстративных примерах структура 302 принимает форму композитной структуры 314. Структура 302 сформирована с использованием первого композитного слоя 318. Кроме того, система 308 рассеяния электрического заряда включает в себя второй композитный слой 320. В этом иллюстративном примере второй композитный слой 320 расположен поверх первого композитного слоя 318.

Второй композитный слой 320 в системе рассеяния 308 электрического заряда может рассматриваться, как часть структуры 302 в этих иллюстративных примерах. Другими словами, второй композитный слой 320 может быть сформирован в то же время, когда формируют первый композитный слой 318 для структуры 302. В результате можно исключить дополнительное время и затраты на добавление системы 308 рассеяния электрического заряда в структуре 302 после изготовления структуры 302.

Как представлено, отверждение первого композитного слоя 318 и второго композитного слоя 320 может выполняться одновременно. Такой тип отверждения также называется одновременным отверждением.

В этих иллюстративных примерах второй композитный слой 320 выполнен с возможностью рассеяния электрического заряда 310, который накапливается на поверхности 312 структуры 302. В этом примере второй композитный слой 320 обладает электропроводностью 322. Электропроводность 322 обеспечивает рассеяние электрического заряда 310 с поверхности 312 структуры 302.

Таким образом, накопление электрического заряда 310 во втором композитном слое 320 может быть уменьшено и/или предотвращено. В частности, электропроводность 322 второго композитного слоя 320 позволяет обеспечить рассеяние электрического заряда 310 для уменьшения нежелательного электрического разряда с поверхности 312 структуры 302. Такое уменьшение может включать в себя, по существу, предотвращение нежелательного формирования электрического разряда на поверхности 312 структуры 302.

По мере того, как электропроводность 322 второго композитного слоя 320 повышается, степень рассеяния электрического заряда 310 также увеличивается. Электропроводность 322 измеряется, используя удельное сопротивление. Удельное сопротивление представляет собой величину, обратную электропроводности 322. В одном иллюстративном примере удельное сопротивление второго композитного слоя 320, которое обеспечивает возможность рассеяния электрического заряда 310, может составлять от приблизительно 106 Ом на метр до приблизительно 109 Ом на метр. Такой диапазон значений для удельного сопротивления соответствует низкому диапазону значений для электропроводности 322.

Кроме того, в этих представленных примерах второй композитный слой 320 выполнен с возможностью уменьшения нежелательного электрического разряда 324 внутри 313 структуры 302, который может быть вызван внешними источниками. Такие внешние источники могут представлять собой любые источники, которые не составляют часть структуры 302. Например, без ограничения, внешний источник, такой как молния, может привести к нежелательному электрическому разряду 324, без использования второго композитного слоя 320.

Кроме того, второй композитный слой 320 также может быть выполнен таким образом, что множество нарушений целостности 330 в структуре 302 может быть уменьшено. Множество нарушений целостности 330 может включать в себя, например без ограничения, разрывы волокон, оторванные куски и/или другие типы нарушения целостности. Множество нарушений целостности 330 может формироваться, когда определенное количество отверстий 332 для множества креплений 334 высверливают в структуре 302. По мере увеличения множества нарушений целостности 330 количество процедур по переделке, которые требуется выполнить для установления множества нарушений целостности 330, также может увеличиваться. Второй композитный слой 320 выполнен для уменьшения множества нарушений целостности 330, которые формируются в структуре 302, чтобы уменьшить количество требуемых процедур по переделке.

Кроме того, второй композитный слой 320 в системе 308 рассеяния электрического заряда также может уменьшать возникновение электрохимической коррозии 336. Электрохимическая коррозия 336 представляет собой электрохимический процесс, в котором возникает электрический контакт между двумя различными типами металлов в присутствии жидкости, которая вызывает коррозию. Электрохимическая коррозия 336 может возникать, когда вторая структура 338 находится в контакте со структурой 302. В этих иллюстративных примерах вторая структура 338 представляет собой металлическую структуру 340. Второй композитный слой 320 отделяет вторую структуру 338 от первого композитного слоя 318 для уменьшения электрохимической коррозии 336.

Иллюстрация среды 300 управления электрическим зарядом по фиг.3 не означает наложение каких-либо физических или архитектурных ограничений на подход, в соответствии с которым могут быть воплощены различные предпочтительные варианты осуществления. Другие компоненты в дополнение к и/или вместо представленных могут использоваться. Некоторые компоненты могут быть ненужными в некоторых предпочтительных вариантах осуществления. Кроме того, блоки представлены для иллюстрации некоторых функциональных компонентов. Один или больше из этих блоков могут быть скомбинированы и/или разделены на разные блоки при воплощении в разных предпочтительных вариантах осуществления.

Например, структура 302 была описана, как структура самолета 200 на фиг.2. В других предпочтительных вариантах осуществления структура 302 может быть расположена на других платформах. Например, без ограничения, другие предпочтительные варианты осуществления могут применяться для мобильных платформ, стационарных платформ, наземной структуры, надводной структуры, космической структуры и/или некоторых других соответствующих объектов. Более конкретно, различные предпочтительные варианты осуществления могут применяться, например, без ограничений, в подводных лодках, автобусах, устройствах для перевозки персонала, в резервуаре, в поезде, автомобиле, космическом корабле, космической станции, на спутнике, надводном судне, в электростанции, в плотине, на производственном объекте, в здании и/или в некоторых других соответствующих объектах.

Однако в других предпочтительных вариантах осуществления структура 302 может принимать другие формы, кроме топливного бака, в котором содержатся жидкости 304 в форме топлива 306. Например, без ограничений, жидкости 304 могут включать в себя другие летучие и/или нелетучие жидкости. Кроме того, структура 302 также может быть выполнена так, чтобы вмещать газы в дополнение к или вместо жидкостей 304.

В качестве другого иллюстративного примера, хотя только первый композитный слой 318 представлен для структуры 302 в среде 300 управления электрическим зарядом, другие слои могут присутствовать в дополнение к первому композитному слою 318, в зависимости от конкретного варианта осуществления.

Далее, со ссылкой на фиг.4, представлена иллюстрация системы рассеяния электрического заряда, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления. В этом иллюстративном примере система 400 рассеяния электрического заряда представляет собой пример одного варианта осуществления системы 308 рассеяния электрического заряда по фиг.3.

В этом представленном примере второй композитный слой 401 сформирован на первом композитном слое 404 в стенке 405 структуры 406. Первый композитный слой 404 представляет собой композитный слой для структуры 406. В частности, в этом иллюстративном примере, первый композитный слой 404 содержит углерод.

Как представлено, второй композитный слой 401 содержит армирование 408. Армирование 408 может иметь вид волокон 412. В этих иллюстративных примерах волокна 412 могут быть выполнены с возможностью формирования ткани 415. Другими словами, армирование 408 может быть выполнено в виде ткани 415, содержащей волокна 412. Ткань 415 может быть изготовлена с использованием тканья, вязания, распределения, связывания и/или других механизмов для объединения волокон 412 друг с другом.

В этих иллюстративных примерах второй композитный слой 401 также может включать в себя матрицу 410. Матрица 410 может быть выполнена в виде полимерной смолы 414. Полимерной смолой 414 можно пропитывать ткань 415 для формирования второго композитного слоя 401.

В этих иллюстративных примерах волокна 412 могут обладать электропроводностью 416 такой, что электрические заряды 418 могут рассеиваться с поверхности 425 структуры 406. Кроме того, электропроводность 416 может быть обеспечена так, что нежелательный электрический разряд 420 уменьшается и/или предотвращается его возникновение.

В этих иллюстративных примерах волокна 412 могут состоять из множества различных материалов. Например, без ограничения, волокна 412 могут состоять по меньшей мере из одного из следующих материалов: стекла, углерода, керамики, кремнезема, органических материалов, пластика, полимера, нейлона, металла и других соответствующих типов материалов.

Кроме того, в некоторых иллюстративных примерах волокна 412 могут быть взаимосвязаны с электропроводными материалами 422. Электропроводный материал 422 может представлять собой, например, углерод, металл или некоторой другой соответствующего типа электропроводный материал. Например, волокна 412 могут быть покрыты электропроводным материалом 422. В этих иллюстративных примерах по меньшей мере участок волокон 412 может быть покрыт электропроводным материалом 422. Другими словами, в зависимости от величины требуемой электропроводности 416 некоторые или все волокна 412 могут быть покрыты электропроводным материалом 422.

В других иллюстративных примерах полимерная смола 414 также может обеспечивать электропроводность 416 вместо или в дополнение к электропроводности волокон 412. Например, электропроводность 416 может быть обеспечена с использованием электропроводного материала 424 в полимерной смоле 414. Электропроводный материал 422 и электропроводный материал 424 оба могут присутствовать для обеспечения электропроводности 416 для второго композитного слоя 401 в зависимости от конкретного варианта осуществления.

Электропроводный материал 422 и электропроводный материал 424 могут состоять по меньшей мере из одного из, например, без ограничения следующих материалов: металла, сплава металла, никеля, углерода и других соответствующих типов материалов, которые могут обеспечивать требуемый уровень электропроводности 416. В некоторых иллюстративных примерах волокна 412 и/или полимерная смола 414 могут быть выполнены с присадкой или могут быть обработаны для обеспечения электропроводности 416.

В таком иллюстративном примере второй композитный слой 401 расположен на первом композитном слое 404. Конечно, второй композитный слой 401 может находиться в непосредственном контакте с первым композитным слоем 404. В других иллюстративных примерах второй композитный слой 401 может быть соединен с первым композитным слоем 404 через другие композитные слои, такие как множество дополнительных слоев 426. Множество дополнительных слоев 426 может содержать множество электропроводных слоев.

Множество дополнительных слоев 426 могут обеспечивать другие требуемые свойства. Например, множество дополнительных слоев 426 могут обеспечивать изоляцию структуры 406 от другой структуры таким образом, что это уменьшает электрохимическую коррозию.

Иллюстрация системы 400 рассеяния электрического заряда на фиг.4 не означает наложение физических или архитектурных ограничений на подход, в соответствии с которым могут быть воплощены разные предпочтительные варианты осуществления. Другие компоненты в дополнение к и/или вместо представленных могут использоваться. Некоторые компоненты могут быть ненужными в некоторых предпочтительных вариантах осуществления. Кроме того, блоки представлены для иллюстрации некоторых функциональных компонентов. Один или больше из этих блоков могут быть скомбинированы и/или разделены на разные блоки при воплощении в разных предпочтительных вариантах осуществления.

Со ссылкой теперь на фиг.5 будет описана иллюстрация производственной среды для структуры в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления. В этом иллюстративном примере производственная среда 500 представляет собой пример среды, которая может использоваться для изготовления структуры 302 по фиг.3 или структуры 406 по фиг.4.

В этих иллюстративных примерах множество композитных слоев 502 и множество композитных слоев 504 могут быть уложены в пресс-форму 506. Пресс-форма 506 может иметь различные формы. Например, пресс-форма 506 может представлять собой пресс-форму с внутренней линией или пресс-форму с внешней линией в этих примерах.

Множество композитных слоев 502 формируют композитные слои для стенки топливного бака в этом примере. Множество композитных слоев 504 включает в себя композитные слои для системы рассеяния электрического заряда в этих представленных примерах. Например, множество композитных слоев 502 может содержать первый композитный слой 404 на фиг.4. Множество композитных слоев 504 может включать в себя второй композитный слой 401 на фиг.4. Кроме того, множество дополнительных слоев 426 на фиг.4 также может присутствовать во множестве композитных слоев 504.

Множество композитных слоев 504 может иметь вид предварительно пропитанной полимерной смолой заготовки 507. Другими словами, множество композитных слоев 504 может быть подготовлено для отверждения, без необходимости заливки полимерной смолы на множество композитных слоев 502, в этих иллюстративных примерах.

После того, как множество композитных слоев 504 и множество композитных слоев 502 уложены в пресс-форму 506, структура 508 приобретает форму 510 и готова для отверждения. Пресс-форма 506 со структурой 508 может быть подвергнута отверждению, используя систему 514 нагрева. Система 514 нагрева может обеспечивать одновременно тепло и вакуум в зависимости от конкретного варианта осуществления. Система 514 нагрева может включать в себя, например, без ограничений, автоклав, печь, нагревательную пластину и/или некоторый другой соответствующий тип нагревательного устройства. Конечно, любой источник тепла, пригодный для отверждения композитных материалов, может использоваться.

В этих иллюстративных примерах структура 508 может представлять собой топливный бак в крыле самолета. После отверждения структуры 508 образуется отвержденная структура 512. После этого грунтовка 518, уплотнитель 520 и/или другие соответствующие слои могут быть добавлены к отвержденной структуре 512 в зависимости от конкретного варианта осуществления.

Теперь, со ссылкой на фиг.6 будет описана иллюстрация самолета с топливными баками в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления. В этом представленном примере самолет 600 представляет собой пример одного варианта осуществления самолета 200 на фиг.2. В этом примере топливные баки 602, 604, 606, 608, 610, 612, 614, 616 и 618 размещены в самолете 600.

Топливные баки 602, 604 и 606 расположены в крыле 620; в то время, как топливные баки 610, 612 и 614 расположены в крыле 622. Топливный бак 608 размещен в фюзеляже 624. Топливные баки 616 и 618 размещены в горизонтальных стабилизаторах 626 и 628 соответственно.

В этих иллюстративных примерах система 308 рассеяния электрического заряда по фиг.3 и система 400 рассеяния электрического заряда по фиг.4 могут быть воплощены по меньшей мере в одном из топливных баков 602, 604, 606, 608, 610, 612, 614, 616 и 618.

Теперь, со ссылкой на фиг.7 будет представлена иллюстрация поперечного сечения структуры в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления. В этом иллюстративном примере поперечное сечение 700 представляет собой поперечное сечение топливного бака, такого как топливный бак 602 на фиг.6. Конечно, поперечное сечение 700 может использоваться в любом топливном баке, представленном для самолета 600 на фиг.6.

В этом иллюстративном примере структура 702 в поперечном сечении 700 представляет собой участок топливного бака 602 на фиг.6. В этом иллюстративном примере композитный слой 704 формирует стенку 706 топливного бака 602.

Как представлено, композитный слой 708 содержит участок системы 710 рассеяния электрического заряда. Система 710 рассеяния электрического заряда представляет собой пример одного варианта осуществления системы 308 рассеяния электрического заряда на фиг.3 и системы 400 рассеяния электрического заряда на фиг.4.

В этом представленном примере композитный слой 708 находится в контакте с композитным слоем 704. Грунтовка 712 также может составлять часть системы 710 рассеяния электрического заряда. В этом примере грунтовка 712 может состоять из материала, который также может способствовать рассеянию электрических зарядов. Уплотнитель 714 сформирован поверх грунтовки 712 в этих иллюстративных примерах.

В этих иллюстративных примерах композитный слой 708 может быть выполнен так, что он обладает электропроводностью таким образом, что электрический заряд, который формируется на поверхности 716 топливного бака 602, может рассеиваться. Кроме того, композитный слой 708 также может быть выполнен с возможностью уменьшения или предотвращения нежелательного электрического разряда, вызванного электрическим током, генерируемым внешними источниками. Композитный слой 708 также может быть выполнен так, чтобы он уменьшал и/или предотвращал нежелательный электрический разряд внутри 718 топливного бака, который может возникнуть или может перетечь через композитный слой 704. Кроме того, композитный слой 708 может быть выполнен с возможностью уменьшения вероятности возникновения электрохимической коррозии от других структур, которые могут находиться в контакте с топливным баком 602.

Возвращаясь далее к фиг.8, будет описана иллюстрация вида в поперечном сечении участка топливного бака в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления. Структура 800 в поперечном сечении 802 представляет участок топливного бака 602 на фиг.6 в этом иллюстративном примере. Композитный слой 804 формирует стенку 806 топливного бака 602 по фиг.6.

Как представлено, композитный слой 808 расположен на композитном слое 804. Кроме того, композитный слой 810 также может быть расположен между композитным слоем 808 и композитным слоем 804. Композитный слой 808 и композитный слой 810 могут формировать систему 812 рассеяния электрического заряда в этом конкретном примере. Система 812 рассеяния электрического заряда может представлять собой пример варианта осуществления системы 308 рассеяния электрического заряда по фиг.3 и системы 400 рассеяния электрического заряда по фиг.4.

Как представлено, уплотнитель 814 может быть нанесен на поверхность 816 композитного слоя 808. В этом конкретном примере грунтовка не представлена. Композитный слой 808 выполнен с возможностью рассеяния электрического заряда, который может образовываться на поверхности 818 структуры 800 топливного бака 602. Кроме того, композитный слой 808 также может быть выполнен с возможностью уменьшения и/или предотвращения нежелательного электрического разряда во внутренней части 820 топливного бака, который может возникнуть в или может перетечь через композитный слой 804.

Иллюстрация различных компонентов топливного бака 602 на фиг.7 и фиг.8 показана с целью представления одного варианта осуществления системы рассеяния электрического заряда. Конечно, другие системы рассеяния электрического заряда могут иметь другие конфигурации. Например, в некоторых иллюстративных примерах уплотнитель 714 и грунтовка 712 могут быть ненужными. В еще других иллюстративных примерах другие слои могут присутствовать между композитным слоем 808 и композитным слоем 804. Например, другой композитный слой или другой материал, такой как стекловолокно, могут быть расположены между композитным слоем 708 и композитным слоем 704.

В качестве другого примера дополнительные композитные слои могут присутствовать в структуре 800, в системе 812 рассеяния электрического заряда, в дополнение к показанным. Кроме того, в некоторых иллюстративных примерах краска или грунтовка также могут присутствовать на поверхности 816 композитного слоя 808.

В этих представленных примерах композитный слой 804 и композитный слой 808 уложены в пресс-форму. Эти композитные слои подвергают отвердеванию для формирования топливного бака 602. В результате дополнительные операции становятся ненужными для дополнения системы 812 рассеяния электрического заряда для топливного бака 602 в более позднее время по сравнению с текущими, доступными системами рассеяния электрического заряда.

Теперь, со ссылкой на фиг.9, будет описана блок-схема последовательности операций процесса изготовления структуры с системой рассеяния электрического заряда, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления. Процесс, представленный на фиг.9, может быть воплощен для изготовления структуры, такой как структура 302 по фиг.3 и/или структура 406 по фиг.4 в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления. Процесс, представленный на этом чертеже, может быть воплощен, используя производственную среду 500 на фиг.5.

Процесс начинается путем укладки множества композитных материалов на пресс-форму для формирования первого композитного слоя (операция 900). Это множество композитных материалов может представлять собой композитные материалы для композитного слоя, такого как первый композитный слой 318 на фиг.3. После этого композитные материалы укладывают на пресс-форму для формирования второго композитного слоя (операция 902). Этот второй композитный слой представляет собой второй композитный слой 320 по фиг.3.

После этого композитные материалы подвергают отверждению (операция 904). В процессе затем добавляют множество покрытий на поверхность структур (операция 906), после чего процесс заканчивается. Эти покрытия могут включать в себя, например, без ограничений, грунтовку, уплотнитель, краску и другие соответствующие типы покрытий.

Блок-схема последовательности операций и блок-схемы в различных представленных вариантах осуществления иллюстрируют архитектуру, функции и работу некоторых возможных вариантов осуществления устройства и способов в разных предпочтительных вариантах осуществления. В этом отношении каждый блок в блок-схеме последовательности операций или в блок-схемах может представлять модуль, сегмент, функцию и/или часть операции или этапа.

В некоторых альтернативных вариантах осуществления функция или функции, отмеченные в блоке, могут возникать именно в том порядке, в каком они представлены на чертежах. Например, в некоторых случаях два блока, представленные последовательно, могут быть выполнены, по существу, одновременно или блоки могут иногда быть выполнены в обратном порядке в зависимости от соответствующей функции. Кроме того, другие блоки могут быть добавлены в дополнение к представленным блокам в блок-схеме последовательности операций или на блок-схеме.

Например, в некоторых иллюстративных примерах операция 906 может не быть выполнена для добавления покрытия к структурам в зависимости от конкретного варианта осуществления. В еще других предпочтительных вариантах осуществления дополнительные слои могут быть включены в дополнение к композитному слою, формирующему структуру, и композитному слою для системы рассеяния электрического заряда.

Таким образом, разные предпочтительные варианты осуществления обеспечивают способ и устройство управления электрическим зарядом. В одном предпочтительном варианте осуществления устройство содержит композитный слой и слой ткани. Композитный слой расположен на слое ткани. Композитный слой и слой ткани формируют структуру. Слой ткани выполнен с возможностью рассеивания электрического заряда на поверхности структуры.

Кроме того, слой ткани может быть выполнен с возможностью уменьшения или предотвращения потока электрического заряда, который может возникать в ответ на разные события. Кроме того, слой ткани также может быть выполнен с возможностью уменьшения электрохимической коррозии, которая может возникнуть в структуре, находящейся в контакте с другой структурой.

Таким образом, разные предпочтительные варианты осуществления могут обеспечивать рассеяние электрических зарядов, таким образом, что это приводит к снижению стоимости, уменьшению сложности и сокращению времени на воплощение по сравнению с текущими доступными системами.

Например, в результате формирования системы рассеяния электрического заряда одновременно со структурой дополнительные операции по добавлению системы рассеяния электрического заряда могут быть исключены.

Кроме того, при использовании одного или больше композитных слоев, выполненных с возможностью рассеяния электрического заряда, разные предпочтительные варианты осуществления могут иметь уменьшенный вес и сложность по сравнению с другими типами систем рассеяния электрического заряда. Например, система рассеяния электрического заряда в других иллюстративных примерах может быть интегрирована, как часть самой структуры. Добавление покрытий, таких как грунтовка или другие материалы на поверхности структуры, может быть исключено при использовании разных предпочтительных вариантов осуществления.

Описание различных предпочтительных вариантов осуществления было представлено с целью иллюстрации и описания, и его не следует рассматривать как исчерпывающее или ограниченное вариантами осуществления в раскрытой форме. Множество модификаций и вариантов будут понятны для специалистов в данной области техники. Другие, разные предпочтительные варианты осуществления могут обеспечивать другие преимущества по сравнению с другими предпочтительными вариантами осуществления. Выбранные вариант осуществления или варианты осуществления выбраны и описаны для наилучшего пояснения принципов вариантов осуществления, практического применения и для обеспечения возможности для других специалистов в данной области техники понять раскрытие различных вариантов осуществления с различными модификациями, которые пригодны для конкретного рассмотренного использования.

1. Конструктивный элемент (302), способный рассеивать электрический заряд, содержащий первый композитный слой (318) и второй композитный слой (320), взаимосвязанный с первым композитным слоем (318), при этом второй композитный слой (320) обладает электропроводностью, которая обеспечивает рассеяние электрического заряда на поверхности (312) конструктивного элемента (302), причем второй композитный слой (320) содержит волокна (412), которые формируют армирование (408), и смолу (414), которая формирует матрицу в армировании (408), при этом волокна (412) включают в себя покрытие из электропроводного материала (422) и/или электропроводный материал, находящийся в волокнах (412), и указанный конструктивный элемент (302) представляет собой первый конструктивный элемент, при этом второй композитный слой (320) выполнен с возможностью уменьшения электрохимической коррозии первого конструктивного элемента, которая возникает, когда второй конструктивный элемент, являющийся металлическим конструктивным элементом (340), находится в контакте с первым конструктивным элементом (302).

2. Конструктивный элемент по п. 1, в котором смола содержит проводящий материал (424).

3. Конструктивный элемент по п. 1 или 2, который содержит слой грунтовки (712) на стороне второго композитного слоя, противоположной первому композитному слою.

4. Конструктивный элемент по п. 1 или 2, который содержит слой уплотнителя на стороне слоя грунтовки, противоположной второму композитному слою, причем слой уплотнителя выполнен таким образом, что образует внутреннюю поверхность конструктивного элемента.

5. Конструктивный элемент по п. 1, в котором второй композитный слой (320) выполнен таким образом, чтобы уменьшать нежелательный электрический разряд во внутренней части (313) конструктивного элемента (302).

6. Конструктивный элемент по п. 1, в котором второй композитный слой (320) расположен рядом с внутренней частью (313) конструктивного элемента (302) и выполнен таким образом, чтобы уменьшать нарушения целостности в конструктивном элементе (302).

7. Конструктивный элемент по п. 1, дополнительно содержащий: множество композитных слоев, расположенных между первым композитным слоем (318) и вторым композитным слоем (320).

8. Конструктивный элемент по п. 1, в котором волокна (412) второго композитного слоя состоят из материала, выбранного из по меньшей мере одного из следующих материалов: стекло, углерод, керамика, кремнезем, органические материалы, пластик, полимер, нейлон и металл.

9. Конструктивный элемент по п. 1, в котором смола (414) выполнена с возможностью обеспечения электропроводности, которая обеспечивает рассеяние электрического заряда на поверхности (312) конструктивного элемента (302).

10. Конструктивный элемент по п. 1, в котором указанный конструктивный элемент представляет собой топливный бак, который расположен в объекте, выбранном в одном из следующих объектов: мобильная платформа, стационарная платформа, структура, установленная на земле, структура на воде, космическая структура, самолет, надводный корабль, резервуар, устройство для перевозки персонала, поезд, космический корабль, космическая станция, спутник, подводная лодка, автомобиль, электростанция, мост, плотина, производственный объект и здание.

11. Конструктивный элемент по п. 10, в котором первый и второй композитные слои расположены таким образом, что второй композитный слой образует внутреннюю поверхность топливного бака, а первый композитный слой образует наружную поверхность топливного бака.

12. Способ изготовления конструктивного элемента, способного рассеивать электрический заряд, характеризующийся тем, что помещают первый композитный слой (318) и второй композитный слой (320) на пресс-форму, выполняют отверждение второго композитного слоя (320) и первого композитного слоя (318), при этом первый композитный слой (318) и второй композитный слой (320) образуют конструктивный элемент (302), причем второй композитный слой (320) выполнен таким образом, что обеспечивает рассеивание электрического заряда на поверхности (312) конструктивного элемента (302), а второй композитный слой (320) содержит волокна (412), которые формируют армирование (408), и смолу (414), которая формирует матрицу для армирования (408), при этом волокна (412) включают в себя покрытие из электропроводного материала (422) и/или электропроводный материал, находящийся в волокнах (412), а указанный конструктивный элемент (302) представляет собой первый конструктивный элемент, при этом второй композитный слой (320) выполнен с возможностью уменьшения электрохимической коррозии первого конструктивного элемента, которая возникает, когда второй конструктивный элемент, являющийся металлическим конструктивным элементом (340), находится в контакте с первым конструктивным элементом (302).

13. Способ по п. 12, в котором второй композитный слой (320) выполнен таким образом, чтобы уменьшать нежелательный электрический разряд во внутренней части (313) конструктивного элемента (302).

14. Способ по п. 12, в котором второй композитный слой (320) выполнен таким образом, чтобы уменьшать нарушения целостности в конструктивном элементе (302).

15. Способ по любому из пп. 12-14, в котором второй композитный слой образует внутреннюю поверхность топливного бака, а первый композитный слой образует наружную поверхность топливного бака.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствами защиты и предназначено для изменения орбиты массивных космических тел, угрожающих столкновением с Землей. Устройство состоит из корпуса, системы наведения и ориентации, лазерного дальномера.

Изобретение относится к космической технике. Космическое радиационное убежище (КРУ) включает сферический корпус жилого отсека из поглощающего радиацию легкоатомного материала, наклеенные на корпус сферические зеркала.

Изобретение относится к способам защиты космических аппаратов (КА) от столкновения на орбите с другими телами, в частности, космическим мусором. Способ включает импульсное расталкивание и разведение связанных тросом модулей, образующих КА, для их вывода из опасной зоны.

Изобретение относится к трансформируемым космическим структурам. Многослойная трансформируемая герметичная оболочка (МТГО) включает ЭВТИ с защитой от атомарного кислорода, противометеороидную защиту в виде защитных противометеороидных экранов с межэкранными разделителями, армирующий слой, герметизирующий слой, слой, защищающий от повреждений изнутри.

Изобретение относится к надувным развертываемым космическим конструкциям, преимущественно обитаемым модулям. Модуль включает в себя жесткий несущий отсек (1) в виде неравносторонней призмы с полезной зоной (2) постоянного объема.

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано для спасения космических аппаратов в случае возникновения внештатных ситуаций. Система аварийного спасения содержит двигатели разгонного блока, пиротехническую катапультирующую систему отделения от рабочих ступеней ракеты на базе устройства, содержащего нескольких стволов, соединенных синхронизирующим кольцевым газовым каналом со штоками, пиропатронами с электродетонатороми и веществом, обеспечивающим плавную постепенную детонацию, амортизаторами для смягчения динамического удара.

Изобретение относится к защитным средствам при транспортировке и стыковке/отделении изделий ракетно-космической техники и их частей, в частности применительно к аппаратуре (пикоспутнику - ПС) типа CubeSat.

Изобретение относится к изделиям космической техники и касается съемного технологического оборудования изделий космической техники, использующегося при наземной подготовке космических аппаратов (КА).

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано для защиты хвостовых отсеков ракет-носителей от газодинамического воздействия струй работающих жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).

Изобретение относится к космической технике и касается открытия и закрытия отверстия в бленде, которая обеспечивает защиту оптико-электронной аппаратуры космических аппаратов (КА) от воздействия внешних тепловых и световых факторов.

Изобретение относится к области авиационной техники, а именно к топливным системам летательных аппаратов и способам их заправки. Способ искробезопасной заправки топливных баков летательного аппарата (ЛА) топливом под давлением включает операцию подачи топлива в топливную систему с общей емкостью баков не менее 10000-50000 л, которую осуществляют при рабочем давлении 3,5-4,5 кгс/см2 с предельной объемной скоростью поступления топлива 1500-2500 л/мин из наземных заправочных средств к входным штуцерам поступления топлива на ЛА.

Изобретение относится к области безопасности топливных баков. .

Изобретение относится к области хранения, транспортировки или применения жидких, газообразных взрывоопасных или потенциально взрывоопасных веществ. .

Изобретение относится к области обеспечения безопасности при использовании опасных веществ. .

Изобретение относится к области авиации, а именно к способу испытания самолетной системы нейтрального газа для минимизации образования воспламеняемых паров топлива.

Изобретение относится к устройствам предотвращения проливов агрессивных, ядовитых и токсичных жидкостей и может быть использовано в системах защиты топливных баков воздушных и космических аппаратов.

Изобретение относится к области авиации, более конкретно к системе наддува топливных баков нейтральным газом, обеспечивающим создание взрывоопасной среды в надтопливном пространстве баков.

Группа изобретений относится к устройству и способу инертирования для топливного резервуара, топливный резервуар, летательный аппарат. Устройство инертирования содержит основной бак, отдельный сливной объем, генератор газа, обогащенного азотом, трубопровод, систему измерительных датчиков, электронный блок логики. Трубопровод имеет различные варианты клапанов для регулирования потока газа из генератора. Топливный резервуар летательного аппарата содержит основной бак, сливной объем, систему инертирования. Летательный аппарат содержит топливный резервуар, систему измерительных датчиков. Система измерительных датчиков содержит дифференциальный датчик давления, два датчика давления, датчик высоты летательного аппарата, датчик атмосферного давления, датчик температуры, датчик скорости снижения, датчик потребления топлива, датчики давления и температуры входного воздуха, питающего генератор, датчики расхода газа на выходе генератора и буферного резервуара, датчики концентрации газа на выходе генератора, буферного резервуара. Для инертирования топливного резервуара определяют разность давлений между внутренней частью сливного объема и наружной средой резервуара, при опускании значения разности ниже определенного порога подают обогащенный азотом газ в сливной объем. Обеспечивается защита топливного резервуара за счет его обогащения инертным газом. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх