[发明专利]由雷暴对飞行器放电产生的雷电电流的引流系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于引导由雷暴对复合材料制成的飞行器放电产生的雷电电流的系统。本发明还涉及该引流系统的一种安装方法。

本发明用于航空领域，特别用于保护飞行器和安装在飞行器外皮上的设备的领域。

背景技术

传统上，飞行器的结构(机身、头部、机翼等等)基于金属板实现，所述金属板围绕同样是金属的内部结构被安装和固定。这些金属板由同样是金属的固定装置组装并且在组装后构成飞行器的外皮，也称为机壳。

在该外皮上通常安装有航空电子设备，也称为电子设备，例如风速探测器、结霜状态检测器、无线电天线、导航天线、信号灯、外灯，等等。每个设备都有特定的作用。例如，安装在飞行器外皮上的天线有助于飞行器的射频系统和导航系统的运转，结霜状态检测器检测有利于产生霜冻的天气情况，以便把情况通知给领航站，风速探测器(获取静压力、空速管探测器等)测量(压力、温度、入射角等)参数，以便把导航信息(海拔、速度等)发给领航站……。

这些设备应被安装在飞行器外部。它们被安装在一个被称为加固板的金属支架上。这些设备在飞行器外皮上的安装具有不同的约束条件，即：

-应遵守空气动力学约束条件，从而不对设备性能造成干扰且不产生多余的迎面阻力；

-应遵守敷金属约束条件，以便对检验和维护要求(在安全性、维修成本、飞行器静止成本等方面)而言，结构损坏是可接受的；

-与预防雷电间接影响相关的约束条件，由此限制雷电电流传输通过连接到这些设备的电网。

实际上，飞行器在飞行中遭受雷击的概率在世界上雷电最频繁的地区等于每1000飞行小时就有1小时。因此可以理解为，为了保护飞行器及其空勤人员和飞行器上的乘客，重要的是保护飞行器和航空电子设备整体免受可能使之遭受损害的雷电电流。

为此，如同对于要防雷的任何电气系统，已知把飞行器的所有设备设置成相同电位，并以所述飞行器的金属部件使所有这些设备“敷金属”，从而引导直接或间接雷电电流。“敷金属”是指保证电连接的动作，以便使全套部件具有相同电位。

在传统的飞行器，即金属结构飞行器中，当飞机在飞行中遭受雷击时，金属结构的优点在于实现法拉第笼的作用。实际上，已知法拉第笼是保护壳体内部免受电危害的防电场的密封壳。因此，可以理解为，当飞行器结构是金属时以及当安装在该结构外部的航空电子设备也是金属且通过金属连接装置被固定在该结构上时，飞行器结构构成法拉第笼。在该类型金属结构飞行器中，外皮本身用于引导雷电电流。

在图1A和1B中已示出安装在金属结构飞行器的外皮上的航空电子设备的示例。该航空电子设备例如是与气动力板7一起安装的探测器2，该气动力板用来封闭孔6并保证飞行器轮廓的连续性。借助于浮动式系留螺帽(écrou  à rivet)4和加固板3和8，探测器2被固定在飞行器的金属皮1上。在所述加固板中，存在被称为中间板的第一金属板8，以及被称为支撑板或衬板(doubler)的第二金属板3。更确切地，探测器2被固定在中间板8上，其作用在于确保可从飞行器外部拆卸探测器2。中间板8本身被固定在衬板3上，其作用在于强化探测器2穿过的结构孔6。衬板被设置在外皮1下方。其具有楼梯形状。中间板8的形状与衬板3互相匹配。该中间板呈迭瓦状排列在衬板3、探测器2和气动力板7之间。

在该示例中，探测器2通过金属螺丝5被保持在中间板8上。气动力板7通过金属螺丝9被固定在中间板8上。衬板3则被铆接在飞行器的金属皮1上。此外，衬板3还通过螺丝10被固定在金属皮1上。以此方式，探测器在飞行器的外皮上被“敷金属”，即其与衬板、外皮、金属板、金属螺丝和浮动式螺帽一起构成金属的且因此导电的连续整体。

因此，可理解，在该示例中，飞行器的所有外部结构，从探测器到外皮都被敷金属。以此方式，如果探测器遭受雷电F的雷击，如图1B示意，由雷电产生的电流将沿着与图1B标出并以箭头指出的路径C1和C1′相对应的行进路径。例如，如果探测器接收到雷电F的电流，则该电流将流经两条可能的路径：

-或者为C1，即流经气动力板7、然后固定螺丝9、中间板8、浮动式螺帽4、衬板3以及最后经过螺帽10，直到金属外皮1；

-或者为C1′，即流经气动力板7、探测器2、螺丝5、中间板8、浮动式螺帽4、衬板3和螺丝10以及最后到达金属外皮1。

雷电电流因此被位于探测器附近的金属部件引向飞行器的金属外皮，从而几乎没有电流被注入飞行器内部。