具有電磁效應保護特性的自對準套筒式凸頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開的實施例總體涉及用于在復合結構中采用的金屬緊固件的緊固件技術的領域，且更特別地涉及具有球形頭部的緊固件，其中該球形頭部被成形使得其與球形墊圈配合，該球形墊圈包含機械地附接到其底座的聚合環(huán)，以在閃電條件期間產生阻止熱粒子噴射和邊緣火花的含壓系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]使用復合材料的結構制造仍需要緊固件，用于許多裝配操作。金屬緊固件是導電的，從而產生閃電攻擊和其它EME問題的電磁效應(EME)設計考慮。必須針對閃電條件設計緊固件點火模式，該閃電條件包括緊固件頭的外表面和其它結構或緊固件套筒之間的熱粒子噴射(HPE)和電弧。
[0003]當閃電攻擊碳纖維增強聚合物(CFRP)結構時，一顯著部分的電流可能通過緊固件進入到附近的結構中。當電能在兩個表面之間經過時，接觸電阻加熱可能分解材料并在孔中或在緊固件和關聯(lián)的內螺紋緊固件(諸如，螺母或易碎的襯圈)之間的空間中產生熱氣體(或等離子體)。如果產生的壓力足夠大，則氣體可以找到低壓路徑并從緊固件系統(tǒng)逸散到加燃料區(qū)域。該路徑有時在凸出的緊固件頭下面的表面中。這些逸散氣體可能足夠熱以隨著其逸散而腐蝕金屬零件(緊固件或結構)，從而產生被稱為HPE的粒子或液滴。
[0004]因為閃電攻擊電能在結構接頭之間傳導，所以能量穿過金屬緊固件。特定緊固件的凸出的緊固件頭已經經歷緊固件頭的邊緣和與該頭接觸的結構之間的電弧。電弧可以存在于緊固件頭和該結構之間，如果正在使用套筒式緊固件，則可以存在于緊固件頭和套筒之間。
[0005]現(xiàn)有緊固件系統(tǒng)通常需要緊固件的安裝外加在緊固件頭上預制帽的安裝的時間和勞動密集型過程或其它程序，諸如從緊固件頭的暴露表面移除電介質涂層。
[0006]因而，期望的是提供一種適用于復合結構應用的緊固件系統(tǒng)，其克服HPE和電弧兩者同時克服現(xiàn)有技術緊固件安裝程序的缺點。

【發(fā)明內容】

[0007]本文公開的實施例提供用于復合結構的緊固件系統(tǒng)，該緊固件系統(tǒng)提供包含自對準頭(SAH)緊固件和自對準自封閉(SASS)墊圈的電磁能量保護，該SAH緊固件具有帶有球形接合表面的頭部和從頭部延伸以便通過復合結構中的孔插入的柄，該SASS墊圈具有容納該柄的喉部和與頭部的球形接合表面結合的球形配合表面。
[0008]實施例允許一種EME保護緊固件系統(tǒng)的安裝方法，其識別復合結構中用于插入緊固件的孔并將套筒的主體插入孔中，其中凸緣接觸該結構的表面。密封件然后插入SASS墊圈中的密封缺口(seal relief)中且在孔和套筒凸緣上方定位SASS墊圈，其中齒槽底面(bottom land)與套筒凸緣接觸。SAH緊固件插入套筒中，從而膨脹套筒以便于套筒主體和SAH緊固件柄以及套筒主體和復合孔兩者之間的過盈配合。SAH緊固件的頭部上的球形接合表面與SASS墊圈上的球形配合表面結合以適應由于孔的非正交性產生的SAH緊固件中的角偏差。內螺紋緊固件然后在SAH緊固件的末端中的螺紋上扭轉?？梢酝ㄟ^提供帶有位于其上的拔銷的SAH緊固件柄來完成EME保護緊固件系統(tǒng)的實施例的制造。在柄的第一末端上形成螺紋且在柄的第二末端上提供具有球形接合表面的頭部?？砂鈩勇耦^孔被提供在柄中，用于提供反抗轉矩且阻止SAH緊固件的旋轉。SAH緊固件具有電介質涂層。SASS墊圈具有用來容納SAH緊固件的柄的喉部和用來容納SAH緊固件頭部的接合表面的球形配合表面。喉部中的喇叭口(flare)適應柄的角位移。提供密封缺口以容納密封件。齒槽底面被提供在密封缺口內側的SASS墊圈上，用于接觸套筒凸緣。電介質涂層被提供在不含齒槽底面的SASS墊圈上。提供具有凸緣以接觸SASS墊圈的齒槽底面和具有主體以便插入結構孔中并容納SAH緊固件的柄的套筒。
[0009]根據本發(fā)明的一個方面，提供一種用于制造EME保護緊固件系統(tǒng)的方法，該方法包含:提供SAS緊固件柄；在柄上提供拔銷；在柄的第一末端上形成螺紋；在柄的第二末端上提供具有球形接合表面的頭部；在柄中提供可扳動埋頭孔以便于SAH緊固件的扭轉；提供具有電介質涂層的SAH緊固件；提供具有喉部以容納SAH緊固件的柄的SASS墊圈；提供具有球形配合表面以容納SAH緊固件頭的接合表面的SASS墊圈；在喉部中提供喇叭口以適應柄的角位移；提供密封缺口以容納密封件；在密封缺口內側的SASS墊圈上提供齒槽底面，用于接觸套筒凸緣；在不含齒槽底面的SASS墊圈上提供電介質涂層；以及提供具有凸緣以接觸SASS墊圈的齒槽底面和具有主體以便插入到結構孔中并容納SAH緊固件的柄的套筒。
[0010]已經討論的特征、功能和優(yōu)點可以在本公開的各種實施例獨立地實現(xiàn)，或可以在另一些實施例相被組合，參考下列描述和附圖能夠了解其進一步的細節(jié)。
【附圖說明】
[0011]圖1是飛行器生產和服務方法的流程圖。
[0012]圖2是飛行器的框圖。
[0013]圖3是用于EME保護的緊固件的第一實施例的側剖視圖。
[0014]圖4A是自對準頭緊固件元件的等距視圖。
[0015]圖4B是自對準頭緊固件元件的側剖視圖。
[0016]圖5A是用于圖3的第一實施例的自對準自密封配合墊圈的等距剖視圖。
[0017]圖5B是圖5A的自對準自密封配合墊圈的側剖視圖。
[0018]圖6A是套筒的等距視圖。
[0019]圖6B是套筒的側剖視圖。
[0020]圖7A是圖5A和圖5B的自對準自密封配合墊圈采用的密封件的等距視圖。
[0021]圖7B是圖7A的密封件的側剖視圖。
[0022]圖8是用于EME保護的緊固件的第二實施例的側剖視圖。
[0023]圖9A是圖8的實施例中的自對準自密封配合墊圈的等距視圖。
[0024]圖9B是圖9A的自對準自密封配合墊圈的側剖視圖。
[0025]圖1OA是用于圖9A和圖9B的自對準自密封配合墊圈的密封件的等距視圖。
[0026]圖1OB是圖1OA的密封件的側剖視圖。
[0027]圖11是實施具有EME保護的緊固件的示例實施例的方法的流程圖。
[0028]圖12是用于制造具有EME保護的緊固件系統(tǒng)的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0029]本實施例提供具有球形頭部的凸頭EME緊固件，該球形頭部被成形以與球形墊圈配合，該球形墊圈包含機械地附接到球形墊圈的底座的聚合環(huán)。配合件產生含壓系統(tǒng)以阻止在閃電條件期間的HPE(高能量火花)和邊緣點火。此外，當前實施例中說明的緊固件能夠安裝到以大于O度的角度(即，非正交于表面)鉆孔的結構中的孔中。配合件的球形幾何結構可以包含更多材料厚度以適應較大的角度(即，+/ — 6° )或容納重量減輕的更少的材料以適應較小的角度(即，+/ — 2° )。球形幾何結構減少向上夾固期間的點載荷且因此防止目前可能的電氣結合路徑問題一配合件的掉肩。無附加密封或處理要求的緊固件的安裝滿足閃電要求。
[0030]更具體地參考附圖，本公開的實施例可以在如圖1所示的飛行器加生產和服務方法100和如圖2所示的飛行器102的背景下描述。在預生產期間，示例性方法100可以包括飛行器102的規(guī)范和設計104和材料采購106。在生產期間，發(fā)生飛行器102的組件和子配件加工108和系統(tǒng)整合110。此后，飛行器102可以經歷認證和交付112，以便投入使用114。當由顧客使用時，飛行器112被安排用于日常維護和維修116(這也可以包括修改、重新配置、翻新等)。
[0031]可以通過系統(tǒng)集成商、第三方和/或操作者(例如，顧客)執(zhí)行或實施方法100的每個過程。出于本描述的目的，系統(tǒng)集成商可以包括但不限于任何數量的飛行器加工商和主系統(tǒng)分包商；第三方可以包括但不限于任何數量的外包商、分包商和供應商；并且操作者可以是航空公司、租賃公司、軍事單位、服務組織等