[发明专利]使用集成雷电防护层的复合材料制备舱板的方法及其舱板

说明书

本发明旨在提供一种使用集成有雷电防护层的复合材料制备舱板的方法，其包括带导电层的条带。该方法特征在于其包括自动设置所述条带的步骤，所述条带(30、30’)宽度小于20mm，并且分成彼此平行且沿着第一设置方向设置的第一系列条带(30)和彼此平行且沿着与第一设置方向相交的第二设置方向设置的第二系列条带(30’)。本发明还旨在提供一种根据所述方法制备的由复合材料制成的舱板。

技术领域

本发明涉及一种使用集成雷电防护层的复合材料制备舱板的方法以及根据所述方法使用复合材料制成的舱板。

背景技术

已知的是，飞机机身包括并置的舱板或金属板材。在遭遇雷击的情况下，以法拉第笼的形式，该金属机身形成对设置在内部的元件(尤其是连接至飞机机身的电气系统)的保护，并且允许电流从机身前端流向后端。

为了减轻飞机的质量，机身舱板由复合材料制成，尤其是用CFRP或CRP(碳纤维加强的聚合物或碳纤维加强的塑料)型的碳纤维加强的复合材料。

复合材料制成的该舱板通过在模具上设置多层通常预浸润在支撑装置上的碳纤维而获得。一旦设置了所有层，随后使舱板进行固化或聚合。

除了质量增益之外，这种类型的复合材料具有良好的机械属性、不会腐蚀并且抗疲劳性能。

然而，与铝合金制成的金属舱板相反，复合材料制成的这些舱板具有弱导电性。

因此，需要向复合材料制成的这种舱板添加防雷电保护，称为LSP(雷电保护)。

这种雷电防护通常在固化或聚合之前进行，或者在设置纤维层之前直接位于模具上，或者在设置纤维层之后。

如图1B中所示，机身的舱板10包括沿着第一方向X的第一曲率半径以及沿着第二方向Y的第二曲率半径。

下文中，方向X对应于飞机的纵向(其从前向后延伸)，而方向Y对应于垂直于纵向X的横切方向。

复合材料制成的舱板10包括雷电防护层12。

根据一个实施方式，雷电防护层包括导电层(金属网、导电环氧树脂覆盖层或金属片)、支撑层和树脂薄膜。

根据一个操作方式，碳纤维层设置在第一位置处。随后，通过手动并置雷电防护条带14，而将雷电防护层设置在第二位置处。这些条带设置在单一方向上，并且边缘重叠以确保电连续性。

条带14在辊筒中切割，并且宽度可以达到900mm。

该操作模式能够控制将条带设置在具有曲率半径、甚至两个曲率半径的表面上，例如飞机机身舱板。

为了提高生产率，一种方案包括自动设置雷电保护条带。

第一方案包括使用ATL(“自动铺带”)型的自动铺设机。这种类型的机器能够设置宽度在150和300mm之间的条带。这种类型的机器能够确保条带边缘重叠，以确保电连续性。但是，其仅能用于将条带设置在平坦的支撑装置上，这并不是机身舱板的情况。即使能够预想将纤维层和雷电防护条带设置成平坦状，随后整体变形以获得弯曲舱板，但是在变形之后不再能够确保条带之间的电连续性。

第二方案包括使用AFP(“自动纤维设置”)类型的纤维设置机。这种类型的机器能够将条带设置在弯曲表面上，诸如机身舱板。但是，这种类型的机器仅能设置宽度不超过2英寸、约5cm的条带。

如图2中所示，雷电防护层包括设置在机身舱板10上的多根条带16，彼此平行并且沿着方向X设置。条带16的宽度不超过2英寸，以便于能够自动地设置在弯曲表面上。该情况下，沿着方向X的导电性与沿着方向Y的导电性不同(当导电性表达为单位面积的m欧姆时，比例为10)。这两个值之间的差值之大，减小了雷电防护的效率。此外，其不确保保护以该方式制备机身的飞机中的电气系统。

发明内容