[发明专利]紧固件锁定构件

说明书

一种诸如螺母或轴环的紧固件的锁定构件，包括杆部和凸缘部、延伸杆部和凸缘部并且包括位于杆部内的第一内部和位于凸缘部内的容纳腔的孔、以及界定容纳腔的内壁。容纳腔的内径大于孔的第一内部的内径。容纳腔的内壁包括平/线性面、凹面和凸面中的一个或组合。

相关申请的交叉引用

本申请涉及并且要求共同拥有且共同尚待审决的、2015年8月27日提交的、标题为“轻量级弹性螺母和轴环(LIGHTWEIGHT RESILIENT NUT AND COLLAR)”的美国临时专利申请No.62/210,677的权益，该专利申请的全部通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于紧固件的锁定构件，并且更具体地涉及紧固件螺母和轴环。

背景技术

连续纤维增强复合物被广泛用于主要和次要的航空器部件，以适用主要关注重量轻、更高强度和耐腐蚀性的多种应用。复合物典型地由定向为特定方向并且被包围在支持性聚合物基质中的细碳纤维组成。由于该复合材料的层片以多种角度排列，并且依赖于主要负荷的方向，由此产生的结构典型地是一种高度各向异性并且异质的堆叠层压结构。该复合结构的主要部分被制造为近净成形(near net-shape)，但被钻孔以有助于使用机械紧固件来接合部件。由于单个碳纤维以不规则的角度断裂并且在紧固件和孔之间形成微孔，在复合物中钻出的紧固件孔无法与铝或钢的均匀性相比。随着切削工具的磨损，表面碎屑增加并且未切削的纤维或树脂和分层的量增加。包含这样的缺陷的复合物微观结构被称为“加工引起的微观质地(machining-induced micro texture)”。

紧固件在复合物结构中的安装也显示出其本身的挑战性，伴有引起层片之间分层的附加风险，这个问题不会出现在同质的金属结构中。层片之间分层的一个原因是在安装过程中复合结构与紧固件的干涉(interference)太大。另一个原因是由于高紧固件安装负荷导致的分层，其中层片与匹配的环氧树脂在安装过程中受到损坏，并且由此影响复合结构的机械完整性。

除了它们的机械加工和安装挑战之外，航空器中的复合结构相比于金属结构更易受雷电损害的影响。在某种程度上，这是由于复合结构固有的电传导性、它们的多层构造、以及它们的各向异性特性。由于这些原因以及航空器结构的混合特性和在这些结构中使用的各种元素的相对导电性，复合航空器的雷电保护可以变得非常复杂。

诸如翼的复合结构通常由金属元素和与金属紧固件接合在一起的复合结构元素构成。虽然金属元素是高效地消散高电流的良好的电导体，但复合元素是低效的电导体。与对混合结构(如航空器)雷击相关联的电场分布和由此得到的电流密度分布增加了对航空器进行充分雷电管理的重要性和必要性。

一些评估显示，平均来说，每架服役中的商用航空器每年被雷击至少一次。金属紧固件经常是雷电附着的优选点和雷击电流的主要路径也已被确定。在雷雨或者雷雨周围飞行的航空器经常遭受直接的雷电附着和产生于航空器上其它部位的雷击电流附着和由此得到的横跨航空结构界面的雷击电流流动的间接的雷电效应。这经常导致多个附着点，以及间接地与紧固件而不是主要和次要附着点相互作用的雷击电流。

紧固件经常作为雷击电流从航空器的蒙皮到诸如翼梁或翼肋的支撑结构的传导路径。如此，随着电流密度局部地显著增大，两种附着模式可以导致对紧固件和紧固件周围的结构区域的损害。被雷击的紧固件经常以引起热粒子从紧固件/结构界面喷出的方式与周围的结构相互作用。这种情况通常被称为热粒子喷射(Hot Particle Ejection)或“HPE”。HPE可以由直接和间接的雷电效应引起，但一般认为与直接效应相关联的风险更高。HPE可以发生于复合的、混合的或铝结构中。