用于形成閃電保護(hù)系統(tǒng)的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)的領(lǐng)域總體上涉及一種閃電保護(hù)系統(tǒng)(lightning protect1n system),并且更具體地涉及通過(guò)額外的制造技術(shù)被應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的閃電保護(hù)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在某些運(yùn)行狀況下，至少一些熟知的航空器容易受到閃電襲擊。近來(lái)，已由諸如碳纖維增強(qiáng)聚合物(CFRP)的非金屬?gòu)?fù)合材料的多層片狀結(jié)構(gòu)制作至少一些熟知的航空器部件。不同于由金屬材料所制造的航空器部件，復(fù)合部件一般不會(huì)輕易將由閃電襲擊所產(chǎn)生的極端電流和電磁力引導(dǎo)至遠(yuǎn)處。為了確保飛行安全，實(shí)施復(fù)合部件的航空器可配備有閃電襲擊保護(hù)(LSP)組件(feature)。例如，導(dǎo)電介質(zhì)可被設(shè)置在復(fù)合部件的表面上或嵌入在復(fù)合部件中，以使電流轉(zhuǎn)移遠(yuǎn)離金屬緊固件或其他飛行關(guān)鍵部件。
[0003]可以以各種配置制造至少一些已知的導(dǎo)電介質(zhì)，并隨后設(shè)置在復(fù)合部件的板層(ply)的表面上或嵌入其間。然而，當(dāng)應(yīng)用于復(fù)合部件的表面時(shí)，導(dǎo)電介質(zhì)與復(fù)合部件之間表面不一致可能需要在導(dǎo)電介質(zhì)上應(yīng)用過(guò)量的面楽材料(surfacer material)以確保部件的表面基本上是均勻的。此外，至少一些已知的導(dǎo)電介質(zhì)容易受到諸如其定向電阻率不均勻的其他制造問(wèn)題的影響。在至少一些CFRP系統(tǒng)中，至少一些已知的導(dǎo)電介質(zhì)還可能容易受到微裂紋(microcracking)的影響。因而，用于閃電襲擊保護(hù)系統(tǒng)的導(dǎo)電介質(zhì)的現(xiàn)有制造方法會(huì)增加制造出的航空器的重量或制造時(shí)間、會(huì)難以整合在復(fù)合部件中和/或可能具有使復(fù)合部件的使用壽命減少的一個(gè)或多個(gè)特性。
[0004]針對(duì)這些和其它考慮提出了本文中所創(chuàng)作的公開(kāi)內(nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個(gè)方面中，提供了一種形成供航空器使用的閃電保護(hù)系統(tǒng)的方法。該方法包括選擇應(yīng)用于航空器的部件的至少一個(gè)導(dǎo)電材料層的配置，其中，基于向所述部件提供的閃電保護(hù)的量來(lái)選擇配置。該方法還包括通過(guò)附加制造技術(shù)將至少一個(gè)導(dǎo)電材料層應(yīng)用于該部件。
[0006]在另一方面中，提供了一種用于形成供航空器使用的閃電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)備。閃電保護(hù)系統(tǒng)包括應(yīng)用于航空器的部件的至少一個(gè)導(dǎo)電材料層。該設(shè)備包括端部執(zhí)行器(endeffector)以及親接至該端部執(zhí)行器的印刷裝置(printing device)。該印刷裝置被配置為朝向該部件釋放金屬膏(metal paste)或楽料(metal paste)材料的流體(flow)以在該部件上形成至少一個(gè)導(dǎo)電材料層。
[0007]在又一個(gè)方面中，提供了一種修復(fù)耦接至部件的閃電保護(hù)系統(tǒng)的方法。該方法包括識(shí)別該閃電保護(hù)系統(tǒng)的損壞部分；選擇在損壞部分的位置處應(yīng)用于該部件的至少一個(gè)導(dǎo)電材料層的配置；以及通過(guò)附加制造技術(shù)將該至少一個(gè)導(dǎo)電材料層應(yīng)用于該部件。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是示例性航空器制造和保養(yǎng)方法的流程圖。
[0009]圖2是示例性航空器的框圖。
[0010]圖3是示例性航空器的俯視平面圖。
[0011]圖4是可以與在圖3中所示出的航空器一起使用的示例性部件的示意性截面圖。
[0012]圖5是用于在形成圖4中所示出的閃電保護(hù)系統(tǒng)的過(guò)程中所使用的示例性附加制造設(shè)備的不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]例如，在本文中所描述的實(shí)施方式涉及形成供航空器使用的閃電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)備和方法。更具體地，閃電保護(hù)系統(tǒng)包括通過(guò)附加制造技術(shù)將至少一個(gè)導(dǎo)電材料層應(yīng)用于航空器的部件。利用附加制造技術(shù)施加導(dǎo)電材料使得制造商能夠選擇要施加于航空器的層的位置和/或配置。例如，選擇在沿著航空器的不同位置處的導(dǎo)電材料的材料和/或設(shè)計(jì)，以確保在不同位置處提供預(yù)定量的閃電保護(hù)。因而，在本文中所描述的設(shè)備和方法的示例性技術(shù)效果包括下列各項(xiàng)中至少一個(gè):a)具有基于欲向其提供的期望的閃電保護(hù)的量而在航空器的預(yù)定區(qū)域上印刷閃電保護(hù)組件的能力；b)改善導(dǎo)電材料層中的表面均勻性；c)通過(guò)減少要施加于導(dǎo)電材料的當(dāng)下的平滑層上的表層涂料的量來(lái)減輕航空器的總重量；d)具有直接在航空器上印刷高度不可延展的(immalleable)并且通常難以共同工作的導(dǎo)電材料的能力；e)增大導(dǎo)電材料層的定向電阻率的均勻性；以及f)以例如便于減少層的微裂紋的用戶設(shè)計(jì)來(lái)印刷導(dǎo)電材料層。在本文中所描述的設(shè)備和方法還可用于修復(fù)現(xiàn)有的閃電保護(hù)系統(tǒng)。
[0014]如上所述，當(dāng)與先前已知的閃電保護(hù)系統(tǒng)相比，在本文中所描述的設(shè)備和方法的技術(shù)效果是減少施加于導(dǎo)電材料層上的表層涂料的量。例如，至少一些先前已知的導(dǎo)電介質(zhì)(諸如金屬箔)具有這樣的粗糙度和厚度:使施加在金屬箔上的面漿材料的單位重量處于約每平方英尺0.03鎊與約每平方英尺0.06鎊之間的范圍內(nèi)，并且厚度處于約0.005英寸與約0.008英寸之間的范圍內(nèi)。利用附加制造技術(shù)來(lái)施加導(dǎo)電材料總體上會(huì)使將要施加于本文中所描述的導(dǎo)電介質(zhì)上的面漿材料的單位重量減小至約每平方英尺0.01鎊與約每平方英尺0.02鎊之間的范圍內(nèi)，并且厚度處于約0.001英寸與大約0.002英寸之間的范圍內(nèi)。此外，在一些實(shí)施方式中，諸如當(dāng)由鈦基材料制作導(dǎo)電介質(zhì)時(shí)，可以完全省略面漿材料。
[0015]參照附圖，可以在(圖1中示出的)航空器制造和保養(yǎng)方法100的上下文中并且通過(guò)(在圖2中示出的)航空器102來(lái)描述本公開(kāi)的實(shí)施方式。在預(yù)制造期間，可以使用包括航空器102的規(guī)格(specificat1n)和設(shè)計(jì)104數(shù)據(jù)，在制造過(guò)程期間，可以采購(gòu)106與機(jī)身相關(guān)聯(lián)的其他材料。在生產(chǎn)過(guò)程中，在航空器102進(jìn)入它的驗(yàn)證與交付過(guò)程112之前，進(jìn)行航空器102的部件和子組件制造108以及系統(tǒng)集成110。當(dāng)成功滿足并完成機(jī)身驗(yàn)證時(shí)，航空器102可以投入使用114。當(dāng)由用戶使用時(shí)，對(duì)航空器102進(jìn)行周期性的、例行的以及有計(jì)劃的維修和保養(yǎng)116，例如，包括任何改進(jìn)、重配置和/或整修。在可替換的實(shí)施方式中，可以通過(guò)除了航空器之外的平臺(tái)來(lái)實(shí)施制造和保養(yǎng)方法100。
[0016]可以通過(guò)系統(tǒng)集成商(system integrator)、第三方和/或操作者(例如用戶)執(zhí)行或者完成與航空器制造和/或保養(yǎng)100有關(guān)的各個(gè)部分和過(guò)程。為了該描述的目的，系統(tǒng)集成商可包括但不限于任意數(shù)量的航空器制造商和主系統(tǒng)分包商；第三方可包括但不限于任意數(shù)量的承包商、分包商以及供應(yīng)商；并且運(yùn)營(yíng)商可以是航空公司、租賃公司、軍事企業(yè)、服務(wù)機(jī)構(gòu)等。
[0017]如在圖2中所示，通過(guò)方法100所生產(chǎn)的航空器102可以包括具有多個(gè)系統(tǒng)120的機(jī)身118以及內(nèi)部122。高級(jí)系統(tǒng)120的實(shí)例包括推進(jìn)系統(tǒng)124、電力系統(tǒng)126、液壓系統(tǒng)128和/或環(huán)境系統(tǒng)130中的一個(gè)或多個(gè)。任意數(shù)量的其他系統(tǒng)可以被包含在內(nèi)。
[0018]可以在方法100的任何一個(gè)或多個(gè)階段期間采用本文中所實(shí)例化的設(shè)備和方法。例如，在航空器102投入使用114時(shí)，可以以與已生產(chǎn)的部件或者子組件相類似的方式制備或者制造與部件和子組件生產(chǎn)過(guò)程108相對(duì)應(yīng)的部件或者子組件。此外，例如，可以通過(guò)顯著加快航空器102的組裝和/或降低航空器102組裝成本而在生產(chǎn)階段108和110期間利用一個(gè)或多個(gè)設(shè)備實(shí)施方式、方法實(shí)施方式或其組合。類似地，可以在對(duì)航空器102進(jìn)行保養(yǎng)或維護(hù)時(shí)，例如在有計(jì)劃的維護(hù)和保養(yǎng)116過(guò)程中利用一個(gè)或多個(gè)設(shè)備實(shí)施方式、方法實(shí)施方式或其組合。
[0019]如本文中使用的，所述術(shù)語(yǔ)“航空器”可以包括但不限于僅包括飛機(jī)、無(wú)人飛行器(UAV)、滑翔機(jī)、直升機(jī)和/或任何在空中行駛的其它物體。此外，在可替換的實(shí)施方式中，可以在任何制造和/或保養(yǎng)操作中使用本文中所描述的航空器制造和保養(yǎng)方法。
[0020]圖3是航空器102的俯視平面圖。在示例性實(shí)施方式中，航空器102包括多個(gè)區(qū)域，諸如機(jī)翼區(qū)域132、翼梢區(qū)域134、機(jī)頭區(qū)域136、機(jī)身區(qū)域138、尾部區(qū)域140以及引擎機(jī)艙(engine nacelle) 142。如下面將更詳細(xì)地描述，一個(gè)或多個(gè)這些