[发明专利]电子单元的雷电防护装置

说明书

技术领域

本发明涉及航空器的雷电防护装置，用于将由雷击造成的雷电流从安装到航空器的空气动力整流罩的电子单元进行转移。

背景技术

在航空器构造中，复合材料，特别是层状复合材料，用于减轻航空器的重量。在这方面，所谓的CFRP夹层板是广泛使用的组件，其具有由树脂浸渍纸组成的蜂窝状结构的中间层。该蜂窝状结构的中间层在各种情况下被由碳纤维增强塑料材料组成的至少一层封装在两侧上。这种类型的CFRP夹层板的特点在于机械稳定性高且重量轻。

在航空器中，各种电子组件，特别是天线、信号灯、照明设备以及传感器和测量元件，被安装到航空器机身的外壳。针对不同的功能，例如，为了航空器的导航或者为了与地面站进行通信，提供各种天线。这种天线的实例是V/UHF(甚/超高频)天线、TACAN(战术空中导航)天线和GADIRS(GPS大气数据惯性基准系统)天线。这些天线必须在距彼此最近的距离处，以便从一个天线辐射出的信号不会阻隔另一天线的接收信号，从而在这里造成干扰的信号。安装在航空器机身的外壳上的通常是多于二十个的电子组件或单元，例如，天线、信号灯、传感器等等。因此，尽管在某种程度上需要最近距离，但附接这种电子组件的区域受到限制。特别地，在相对小的客机以及机翼或翼安置在航空器机身的顶部上的航空器(上单翼航空器)的情况下，可用于电子组件的区域被减小。

EP 0 790 182 B1公开了特别用于保护航空器上的扫描器的避雷针片。在这方面，避雷针片的一侧附接到要保护免受雷电的表面，并且避雷针片的另一侧暴露给雷电。这些已知的避雷针片由填充有导电颗粒的热塑性聚合物组成。

DE 1 296 539描述了由塑料部件制造的用于机动车身的雷电防护装置。例如由铜网织物制成的电导体被布置在塑料材料组件上或嵌入塑料材料组件中。这些电导体以导电方式在连接点处连接至机动车的其它部件上。

图1示出了根据现有技术的航空器，其中机翼安置在航空器机身上。在这方面，安装了流形空气动力整流罩WFF(机翼机身整流罩)以减少空气阻力。为了避免不必要的重量，该空气动力整流罩WFF传统上由CFRP夹层板形成。

为了允许电子组件安装到航空器机身的外壳上，必须提供足够的防御雷击的保护，以便在航空器遭受雷击期间相应电子单元的功能能力不会被削弱乃至被破坏。传统CFRP夹层板还在机翼与航空器机身之间的过渡区域中用于图1中示出的的空气动力整流罩，其不允许电子单元附接到其上，这是因为虽然该夹层板的上CFRP层和下CFRP层是导电的，但它们只具有很高的用于转移由雷击产生的过电压和电子流的过渡电阻。在传统的CFRP夹层板中，由至少一层CFRP薄板组成的CFRP层的厚度较薄，所以导电率也相对较低。由于它的材料特性，由纤维复合材料组成的结构与由金属材料组成的结构相比在雷击期间以不同方式表现。至于导电率，纤维复合材料是各向异性的(CFRP/BFRP)或非导电性的(GFRP/SFRP)。纤维复合材料的电阻率比金属的电阻率高十的几次幂。这意味着纤维复合材料自身并不适合作为高的雷电流的导体。在雷击的情况下，由于纤维复合材料低的但是存在的导电率而未能阻止雷电流穿透材料内部。这个的结果是相当多的热量还有机械能被相对高的电阻率释放，这可能严重损害纤维复合材料结构。因此，甚至具有高介电强度的纤维复合材料的结构也可能被雷电穿透。当诸如雷达装置、电子装置、天线、发电机和金属底部结构之类的具有局部高电势的装置位于雷击位置附近时，这尤其如此。当电子组件或电子单元被直接附接时，用于例如图1所示的WFF空气动力整流罩的传统的CFRP夹层板，不能确保足够的雷电防护，这是由于CFRP夹层板的过渡电阻太大。传统CFRP夹层板的作为板尺寸和层结构的函数的过渡电阻大于100mΩ。然而，足够的雷电电阻要求至机身最多5mΩ的过渡电阻。

因此，在使用CFRP夹层板的传统航空器的情况下，不可能为CFRP夹层板装备电子单元，例如天线，因为没有足够的雷电防护或电结合(电连接)。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于保护电子单元免受由雷击造成的损害以及用于对雷击进行转移的装置，该装置使该电子单元可以附接至CFRP夹层板。

该目的根据本发明由具有权利要求1中陈述的特征的雷电防护装置来实现。该雷电防护装置考虑电结合的需求和可替换性的需求。