(57)【要約】      （修正有）【課題】滑らかな表面を作る事のできる、導電性相互接続部によって抵抗的に接続する複数の導電性シートを含む電磁エネルギー保護システムおよび方法を提供する。【解決手段】複数の層と、隣接導電性シート２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃ，２０８Ｄ，２０８Ｅの間の間隙によって画定される電気的切断領域を形成する導電層２０８と、隣接導電性シート２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃ，２０８Ｄ，２０８Ｅの間にオーミック接続を作成する導電性材料を備える相互接続部２１０とを備える。導電性相互接続部は、金属堆積工程によって形成される金属であってもよく、金属堆積工程はプラズマ堆積工程を含んでもよい。導電性相互接続部は、隣接導電性シートを物理的にまたは電気的にのいずれかで接続する際に起こり得る、隆起部などの表面変形の形成を防止することができる。【選択図】図２Ａ
2015110401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の層と、
前記複数の層と同一平面上に、かつ近接して配列される導電層（２０８）であって、前記導電層（２０８）の隣接導電性シート（２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃ，２０８Ｄ，２０８Ｅ）の間の間隙によって画定される電気的切断領域（３３３）を形成する前記導電層（２０８）と、
前記電気的切断領域（３３３）における間隙を埋めるために、前記導電層（２０８）の前記隣接導電性シート（２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃ，２０８Ｄ，２０８Ｅ）の間にオーミック接続を作成する導電性材料を備える相互接続部（２１０Ａ，２１０Ｂ）とを備える、航空機部品。
【請求項２】
前記隣接導電性シートは金属を備える、請求項１に記載の航空機部品。
【請求項３】
前記隣接導電性シート（２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃ，２０８Ｄ，２０８Ｅ）はエキスパンデッドメタル箔部を備える、請求項２に記載の航空機部品。
【請求項４】
前記相互接続部（２１０Ａ，２１０Ｂ）は金属を備える、請求項１に記載の航空機部品。
【請求項５】
前記複数の層は、
表面層（２０６）と、
分離層（２１２）と、
支持コア（２１４）と、
前記支持コア（２１４）を被包する複数のカーボンプライ（２１６，２１８）とを備える、請求項１から４に記載の航空機部品。
【請求項６】
前記相互接続部（２１０Ａ，２１０Ｂ）は、隣接導電性シート（２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃ，２０８Ｄ，２０８Ｅ）と実質的に面一である、請求項１から５に記載の航空機部品。
【請求項７】
航空機部品のための複合材構造の形成方法であって、
複数の層を形成することと、
導電層（２０８）であって、前記導電層（２０８）の隣接導電性シート（２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃ，２０８Ｄ，２０８Ｅ）の間の間隙によって画定される電気的切断領域（３３３）を形成する前記導電層（２０８）を、前記複数の層と同一平面上に、かつ近接して敷設することと、
前記電気的切断領域（３３３）における間隙を埋めるために、前記導電層（２０８）の前記隣接導電性シート（２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃ，２０８Ｄ，２０８Ｅ）を抵抗的に接続する導電性材料を備える相互接続部（２１０Ａ，２１０Ｂ）を配置することで、前記隣接導電性シート（２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃ，２０８Ｄ，２０８Ｅ）の間の間隙の少なくとも一部分を充填することとを含む、方法。
【請求項８】
前記複数の層の形成は、
表面層（２０６）を供給することと、
分離層（２１２）を供給することと、
支持コア（２１４）を供給することと、
前記支持コア（２１４）を被包する複数のカーボンプライ（２１６，２１８）を供給することとを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
複数の層を備える航空機部品のための前記複合材構造を供給することと、
第１導電性シート（２０８Ａ）および第２導電性シート（２０８Ｂ）を備える前記複数の層において導電層を供給することと、
プラズマ堆積工程を使用して配置される相互接続部（２１０Ａ，２１０Ｂ）であって、前記第１導電性シート（２０８Ａ）を前記第２導電性シート（２０８Ｂ）に抵抗的に接続する導電性材料を備える前記相互接続部（２１０Ａ，２１０Ｂ）を供給することと、
前記相互接続部（２１０Ａ，２１０Ｂ）を通して、前記第１導電性シート（２０８Ａ）上の電磁ストライクを前記第２導電性シート（２０８Ｂ）へルーティングすることとをさらに含む、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１から６のいずれか一項に記載の航空機部品を備える、航空機。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
民間航空機および軍用機は、それらの動作の様々な段階での落雷に対して脆弱である。嵐などの高電荷の大気中を移動する際、航空機は、航空機に落雷を促す擾乱を引き起こす可能性がある。アルミニウムなどのめっき層を有する従来の航空機において、落雷から航空機の表面上に与えられた電気エネルギーは、主にめっきの表面に沿って伝導され、様々な技術を使用して航空機から放熱される。
【０００２】
航空機の様々な部品を形成する複合マトリックスを使用して構設された航空機において、複合材構造を形成する高分子材料は、金属ほど効率的に電気エネルギーを放熱することがないため、複合材料を有する航空機は様々な落雷保護技術を装備している。いくつかの技術としては、これらに限定されないが、電気を肝要な航空機部品から除くために、航空機のめっき表面上でかみ合うか、あるいは複合材構造に埋め込まれる一連のワイヤを含む。その他の技術としては、グラファイト布およびアルミニウムプライの１つ以上の層が使用される。様々な金属部品を複合材料から構設された航空機構造に埋め込む従来の技術では、滑らかな表面を作るために補償される必要が生じ得る表面欠陥を引き起こす可能性がある。
【０００３】
これは、本明細書に述べる開示が示す前述の事項および他の考慮すべき事項に関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
様々な金属部品を複合材料から構設された航空機構造に埋め込む従来の技術では、滑らかな表面を作るために補償される必要が生じ得る表面欠陥を引き起こす可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
なお、この発明の概要は、以下の発明を実施するための形態においてさらに説明される、簡略化した形式で概念の選択を案内するために提供されることが理解されるべきである。この発明の概要は、請求する主題の範囲を限定するために使用されるものではない。
【０００６】
本明細書に述べる開示の一態様に従って、航空機部品が提供される。航空機部品は１つ以上の層および導電層を含んでもよい。導電層は１つ以上の層と同一平面上に、かつ近接して配列されてもよい。導電層は、導電層の隣接導電性シートの間の間隙によって画定される電気的切断領域を形成してもよい。航空機部品はまた、相互接続部を含むことができる。相互接続部は、電気的切断領域における間隙を埋めるために、導電層の隣接導電性シートの間にオーミック接続を作成する導電性材料を含むことができる。
【０００７】
その他の態様に従って、航空機部品のための複合材構造の形成方法が提供される。この方法は、１つ以上の層の形成と、導電層の１つ以上の層と同一平面上に、かつ近接した敷設とを含んでもよい。導電層は、導電層の隣接導電性シートの間の間隙によって画定される電気的切断領域を含んでもよい。この方法はまた、相互接続部の配置による隣接導電性シートの間の間隙の少なくとも一部分の充填を含んでもよい。相互接続部は、電気的切断領域における間隙を埋めるために、導電層の隣接導電性シートの間を抵抗的に接続する導電性材料を含んでもよい。
【０００８】
さらにその他の態様に従って、航空機部品における電磁エネルギーストライク保護をもたらす方法が提供される。この方法は、航空機部品のための複合材構造の供給を含んでもよい。複合材構造は、１つ以上の層を含んでもよい。この方法はまた、１つ以上の層における導電層の供給を含んでもよい。導電層は、第１導電性シートおよび第２導電性シートを含んでもよい。この方法は、プラズマ堆積工程を使用して堆積された相互接続部の供給をさらに含んでもよい。相互接続部は、第１導電性シートを第２導電性シートに抵抗的に接続する導電性材料を含んでもよい。この方法はまた、第１導電性シート上の電磁ストライクを、相互接続部を通して第２導電性シートへルーティングすることを含んでもよい。
【０００９】
さらに、本開示は以下の項目に従う実施形態を備える。
【００１０】
項目１．航空機部品であって、
複数の層と、
複数の層と同一平面上に、かつ近接して配列される導電層であって、導電層の隣接導電性シートの間の間隙によって画定される電気的切断領域を形成する導電層と、
電気的切断領域における間隙を埋めるために、導電層の隣接導電性シートの間にオーミック接続を作成する導電性材料を備える相互接続部とを備える。
【００１１】
項目２．項目１．に記載の航空機部品であって、隣接導電性シートは金属を含む。
【００１２】
項目３．項目２．に記載の航空機部品であって、金属は銅、アルミニウム、金、銀、チタン、またはそれらの合金を含む。
【００１３】
項目４．項目２．に記載の航空機部品であって、隣接導電性シートはエキスパンデッドメタル箔部を備える。
【００１４】
項目５．項目１．に記載の航空機部品であって、相互接続部は金属を含む。
【００１５】
項目６．項目５．に記載の航空機部品であって、金属はアルミニウム、銅、金、銀、またはそれらの合金を含む。
【００１６】
項目７．項目５．に記載の航空機部品であって、金属はプラズマ堆積工程から形成される。
【００１７】
項目８．項目１．に記載の航空機部品であって、複数の層は、
表面層と、
分離層と、
支持コアと、
支持コアを被包する複数のカーボンプライとを備える。
【００１８】
項目９．項目１．に記載の航空機部品であって、相互接続部は隣接導電性シートと実質的に面一である。
【００１９】
項目１０．航空機部品のための複合材構造の形成方法であって、
複数の層を形成することと、
導電層であって、導電層の隣接導電性シートの間の間隙によって画定される電気的切断領域を備える導電層を、複数の層と同一平面上に、かつ近接して敷設することと、
電気的切断領域における間隙を埋めるために、導電層の隣接導電性シートを抵抗的に接続する導電性材料を備える相互接続部を配置することで、隣接導電性シートの間の間隙の少なくとも一部分を充填することとを含む。
【００２０】
項目１１．項目１０．に記載の方法であって、隣接導電性シートは金属を含む。
【００２１】
項目１２．項目１１．に記載の方法であって、金属は銅、アルミニウム、金、銀、またはそれらの合金を含む。
【００２２】
項目１３．項目１１．に記載の方法であって、隣接導電性シートはエキスパンデッドメタル箔部を備える。
【００２３】
項目１４．項目１０．に記載の方法であって、相互接続部は金属を含む。
【００２４】
項目１５．項目１４．に記載の方法であって、金属はアルミニウム、銅、金、銀、またはそれらの合金を含む。
【００２５】
項目１６．項目１４．に記載の方法であって、金属はプラズマ堆積工程から形成される。
【００２６】
項目１７．項目１０．に記載の方法であって、複数の層の形成は、
表面層を供給することと、
分離層を供給することと、
支持コアを供給することと、
支持コアを被包する複数のカーボンプライを供給することとを含む。
【００２７】
項目１８．航空機部品における電磁エネルギーストライク保護を設ける方法であって、
複数の層を備える航空機部品のための複合材構造を供給することと、
第１導電性シートおよび第２導電性シートを備える複数の層において導電層を供給することと、
プラズマ堆積工程を使用して配置される相互接続部であって、第１導電性シートを第２導電性シートに抵抗的に接続する導電性材料を備える相互接続部を供給することと、
相互接続部を通して、第１導電性シート上の電磁ストライクを第２導電性シートへルーティングすることとを含む。
【００２８】
項目１９．項目１８．に記載の方法であって、第１導電性シートまたは第２導電性シートはエキスパンデッドメタル箔部を備える。
【００２９】
項目２０．項目１８．に記載の方法であって、相互接続部は金属である。
【００３０】
項目２１．航空機は、項目１．から９のいずれかに記載の航空機部品を備える。
【００３１】
説明された特徴、機能および利点は、本開示の様々な実施形態において個別に達成することができるか、あるいは、さらにその他の実施形態において組み合わされてもよい。以下、説明および図面を参照して詳述する。
【００３２】
本明細書に示される実施形態は、詳細な説明および添付の図面からより完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】表面欠陥を表した従来の複合航空機構造の断面図である。
【図２Ａ】本実施形態に従う複合航空機構造の断面図である。
【図２Ｂ】本実施形態に従う代替複合航空機構造の断面図である。
【図３】本実施形態に従う航空機の翼における導電性シートの上面図である。
【図４Ａ】相互接続部の堆積前の隣接導電性シートの側断面図である。
【図４Ｂ】本実施形態に従う相互接続部の堆積後の隣接導電性シートの側断面図である。
【図５】本実施形態に従う、金属堆積を使用した導電性シート間のオーミック接続の形成方法の論理フローチャートを示している。
【図６】本実施形態に従う、航空機部品における電磁エネルギーストライク保護を設ける方法の論理フローチャートを示している。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本明細書に開示の態様は、相互接続部を使用した電磁エネルギーの表面保護を可能にする。電磁エネルギー（ＥＭＥ）保護層を形成する際、導電性シートは表面層または他の適切な層の上に敷設されてもよい。導電性シートは、ＥＭＥに対する導管として作用することで様々な航空機部品をＥＭＥストライクから保護するように設計されている。導電性シートの敷設の際、１枚の導電性シートの縁部に沿う長さは、電気的切断領域を形成する隣接導電性シートの縁部と完全に接触しなくてもよい。電気的切断領域は、導電性シートの間の間隙によって画定され、１枚の導電性シートの後縁部および隣接導電性シートの前縁部を含むことができる。これにより、１枚の導電性シートからのＥＭＥが隣接導電性シートへ伝導されない位置を作成することができる。この位置は、ＥＭＥ保護の有効性を低減することができる。ＥＭＥはまた、本明細書で使用されるように、電磁効果のフィールドに対するより一般的な応用を含んでもよい。
【００３５】
本明細書に述べる概念および技術は、隣接導電性シートの間のオーミック接続を作成する相互接続部を使用している。相互接続部は、電気的切断領域における間隙を埋めてもよい。一形態において、オーミック接続は電気的切断位置に導電性材料を堆積することで作成される。一形態において、導電性シートは金属箔シートであり得る。その他の構成において、金属箔シートはエキスパンデッドメタル箔シートであり得る。なお、本明細書に述べる概念および技術は、導電性シートの特定の構造または構成に限定されないことが理解されるべきである。本明細書の記載は、エキスパンデッドメタル箔部を例示の目的のみに使用してもよいが、本開示の主題の範囲をエキスパンデッドメタル箔に限定するものではない。
【００３６】
上述の通り、相互接続部は電気的切断位置へ堆積されてもよい。いくつかの形態において、相互接続部は金属であり得る。さらなる形態において、相互接続部は様々な堆積技術を使用して電気的切断位置に堆積されてもよい。これらおよび他の形態は、有効なＥＭＥストライク保護を設けるために導電性シート間のオーミック接続の作成を支援してもよい。いくつかの形態において、導電性シートの作製のためのプラズマ堆積金属の使用は、落雷によって起こり得る損傷に対する保護を設けながら滑らかな表面形状を作成することができる。本明細書に示す様々な態様は、航空機において重要な物理的部品または電気的部品に適切な電気的絶縁を供給するような方法で、導電性シートを電気的にかつ物理的に接続することができる。本明細書に示すいくつかの態様は、より良好な複合材構造層を蓄積させる表面形状を供給してもよい。
【００３７】
エキスパンデッドメタル箔部の間の物理的接続性および電気的接続性を提供するために、エキスパンデッドメタル箔または他の導電性材料が電気的絶縁機構として使用される、いくつかの従来の航空機部品構造物において、一般的に、金属箔部の縁部は互いに重なり合う。いくつかの実施において、金属箔部の縁部の重なりは、セクション間の電気的導通を確保することがある。これは図１の例によって示されている。図１において、導電性シート１００の縁部が隣接導電性シート１０２の縁部と重なることで、導電性シート１００は、隣接導電性シート１０２に物理的および電気的に接続される。この重なりは隆起部１０４を作成する。従来の航空機部品設計において、該隆起部は、隆起部１０４のような表面欠陥が比較的無い滑らかな表面を作成するために考慮されるべきであろう。
【００３８】
隆起部１０４などの隆起部が考慮されなければ、次の複合層が導電性シート上に適用される際に、隆起部のサイズは航空機での使用に適切であるとは許容し難い形状に拡大される場合がある。隆起部が研磨または圧縮などの技術を使用して考慮されたとしても、隆起部の内部および周辺の物理的構造および分子構造は、複合材構造を形成する複合層の周辺部分よりも異なる場合がある。なぜなら、隆起部に添加された材料を残りのエキスパンデッドメタル箔部層と同じ高さに圧縮することは、隆起部からの添加材料が原因で、添加された材料を周辺部分よりも高密度にし得るからであろう。したがって、重複エキスパンデッドメタル箔縁部に関する技術を使用した従来のシステムにおいて、航空機部品の設計者は、複合材料に見られる様々な密度が引き起こす様々な構造的特徴を考慮する必要があるだろう。
【００３９】
本明細書に述べる概念および技術は、導電性シートの縁部の重なりを最小限にしながら、隣接導電性シートの電気的切断部分の間のオーミック接続を形成する相互接続部を使用することで、表面形状の欠陥が引き起こす構造的矛盾を低減または排除することができる。以下に詳細に示す通り、相互接続部を堆積するために様々な金属堆積技術を使用してもよい。
【００４０】
図２Ａは、航空機部品複合材構造２００の断面図である。なお、複合材構造２００は単なる例示であり、本明細書に述べる開示の範囲を同一または類似の構造物の複合材構造に限定するものではないことが理解されるべきである。複合材構造２００は、硬化時に航空機での用途に適した一体構造を形成する複数の層から形成される。例えば、限定を目的としないが、複合材構造２００は、航空機の翼、航空機の胴体、水平尾翼または垂直尾翼であるか、これらの一部を形成することができる。本明細書に述べる開示は、特定の航空機または車両部品のいずれにも限定されない。
【００４１】
複合材構造２００は航空機部品の「上部」を形成する表面層２０６を含む。換言すれば、表面層２０６は、航空機部品に完成した外観を与えるために、上に塗料が塗布され得る層である。いくつかの実施例において、表面層２０６は、樹脂含浸ガラス繊維または他の樹脂プライの１枚以上のシートから形成される。複合材構造２００はまた、導電層２０８を含む。いくつかの形態において、表面層２０６は導電層２０８を含むか組み込んでもよい。他の形態において、表面層２０６は、導電層２０８から分離した層として考慮されてもよい。本明細書に述べる開示は、表面層２０６を含む要件を含む、特定の層構成のいずれにも限定されない。
【００４２】
いくつかの形態において、導電層２０８は、金属材料のロールとして構成され得る。製造において、材料は特定の長さに伸ばされ、導電性シートを作製するために切断され、ロールはその後にその他のシートに再利用される。場合によっては、導電性シートはエキスパンデッドメタル箔とすることができる。エキスパンデッドメタル箔は、一般的には金属箔シートに入った一連の切り込みを有する金属シートである。わずかな引圧が金属箔シートに与えられ、金属箔シートは切り込みが原因で拡大する。したがって、同量の金属のために、金属箔の被覆領域は増大し得る。
【００４３】
導電層２０８は、導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｅとして図示する個別の導電性シートから構設され得る。導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｅは、互いに同一平面上の形態で、かつ表面層２０６に近接して配置され得る。本明細書で使用される通り、「近接」は、その他の位置に近いか、隣か、あるいは接触している位置を意味する。導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｅは、電気的接触の際に、ＥＭＥ保護層または導電層２０８を形成する支援をする。製造工程において敷設する際、隣接導電性シートが接触しないか、あるいはオーミック接続を形成する隣接導電性シートの間に、図４Ａに示し、かつ以下に述べる間隙や電気的切断位置によって画定される電気的切断領域があってもよい。電気的切断位置は、相互接続部２１０を使用して低減されるかあるいは除外されてもよい。相互接続部２１０は、電気的切断位置に堆積される金属または金属合金などの導電性材料であってもよい。この堆積は、互いに隣接する導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｅの間のオーミック接続を作成することができる。
【００４４】
様々な種の金属が導電性シートおよび相互接続部のために使用され得る。いくつかの実施形態において、導電性シートまたは相互接続部は、アルミニウム、金、銀、チタンまたは銅、またはこれらの様々な合金などの金属であってもよいが、これらに限定されない。金属の選択は、構設される航空機部品に関する特定の特徴またはコストに応じて異なる場合がある。例えば、金や酸化電位の低い高伝導金属からなるエキスパンデッドメタル箔を使用して、非常に繊細な部品を電磁エネルギーから保護してもよい。しかし、金のコストおよび使用重量は実用的でないことがある。したがって、アルミニウムまたは銅などの十分な導電性を有するより安価な金属からなるエキスパンデッドメタル箔部を使用して、同様の部品および他の部品を保護してもよい。本明細書に述べる概念および技術は、特定の金属のどの設計上の選択にも限定されない。
【００４５】
複合材構造２００はまた、所望の実装に従う任意の数および種の材料層を含むことができる。例えば、分離層２１２は、樹脂強化繊維ガラスプライの１つ以上の層を含んでもよい。分離層２１２は、電解腐食の防止を支援し、複合材構造２００の塗料および他のパーツの劣化を引き起こし得る、熱膨張不整合の影響の改善を支援することができる。複合材構造２００はまた、カーボンプライ２１６および２１８の層によって被包される支持コア２１４を含んでもよい。支持コア２１４は、カーボンプライ２１６および２１８とともに複合材構造２００の構造的剛性の増加を支援することができる。
【００４６】
図２Ｂは、代替構成での航空機部品複合材構造２００の断面図である。いくつかの形態において、表面層２０６および導電層２０８は、積層工程に先立って共に結合されてもよい。積層工程に先立って共に結合する際、表面層２０６は、表面層２０６の継ぎ目を減少または排除するために様々な位置で重なることができる。継ぎ目は、水または他の混入物が構造物に入り、下層の複合材構造２００を損傷させることを許容することがある。図２Ｂの形態において、表面層２０６は、共に表面層２０６を形成する表面部２０６Ａ，２０６Ｂおよび２０６Ｃとして図示されたセクションに敷設される。さらに、図２Ｂの形態において、導電層２０８は、共に導電層２０８を形成する導電部２０８Ａ，２０８Ｂおよび２０８Ｃとして図示された表面部２０６Ａ，２０６Ｂおよび２０６Ｃの上のセクションに敷設される。
【００４７】
積層の構造を成す場合、様々なセクションの間に電気的開放があり得る。例えば、表面部２０６Ｂが導電部２０８Ａと導電部２０８Ｂとの間に位置するため、導電部２０８Ａは導電部２０８Ｂと電気的に接触しない場合がある。図２Ｂに示す構成において電気的接続性を提供するために、相互接続部２１０Ａおよび２１０Ｂは、表面部２０６Ａ，２０６Ｂおよび２０６Ｃ、および導電部２０８Ａ，２０８Ｂおよび２０８Ｃのそれぞれの重なりを埋めるために構成される。なお、様々な図示された部品の物理的配置は、本明細書に述べる概念および技術を単に図示するためのものである。本明細書に述べる概念および技術は、複合材構造２００を形成する層が敷設または配置される特定の方法のいずれにも限定するものではないことが理解されるべきである。
【００４８】
図３は、部分的に構設された複合航空機の翼３００の上面図である。航空機の翼３００は、導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｃから形成された電磁エネルギーバリアを含む。導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｃは、航空機の翼３００の導電層２０８を形成するために互いに近接して配列される。隣接導電性シートの縁部がオーミック接続する可能性を高めるために、相互接続部２１０Ａおよび２１０Ｂは、導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｃのそれぞれの端部の間に配列される。相互接続部２１０Ａおよび２１０Ｂは、以下に述べる様々な金属堆積技術を使用して堆積された金属から形成され得る。
【００４９】
相互接続部２１０Ａおよび２１０Ｂは、部品を電磁エネルギーから保護し、かつその電磁エネルギーを消散させるための連続電気導管を作製するために、導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｃを互いに電気的に接続することができる。相互接続部２１０Ａおよび２１０Ｂはまた、導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｃを互いに物理的に固定することができる。完全に形成され、かつ固定された航空機の翼３００の複合材構造が、導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｃを部分的または完全に固定することがあるにもかかわらず、相互接続部２１０Ａおよび２１０Ｂを使用して導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｃをさらに固定することは、ある形態において有益な場合がある。
【００５０】
図４Ａおよび図４Ｂを、様々な実施形態に従う金属相互接続部２１０堆積工程を説明するために使用する。図４Ａは、互いに隣接し、かつ近接して堆積される導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｃを示す側断面図である。導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｃは、表面層２０６上でロールから敷設され得る。相互接続部２１０Ａおよび２１０Ｂを形成する金属の堆積に先立って、導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｃの縁部は互いに近接して配置される。例えば、縁部３２０に倣う金属箔部２０８Ａは縁部３２２に先行する導電性シート２０８Ｂに近接して配置される。また、電気的切断部３３２が図示されている。電気的切断部３３２は、電気的切断領域３３３として表される後縁部３２０と前縁部３２２との間の間隙である。１つの実施において、電気的切断領域３３３は、後縁部３２０と前縁部３２２との間の電気的切断部３３２を含む領域として定義され得る。
【００５１】
上述した通り、相互接続部２１０Ａは、電気的切断領域３３３において電気的切断部３３２を埋めるために、後縁部３２０と前縁部３２２との間でオーミック接続を作成することができる。後縁部３２０または前縁部３２２は、相互接続部２１０Ａを形成する堆積した金属を受けるために準備され得る。例えば、堆積した金属をより容易に受け入れて結合してもよい粗い表面を作成するために、プラズマまたは固体粒子を使用して後縁部３２０または前縁部３２２の表面を変更することができる。他の縁部表面技術を使用してもよく、本開示の範囲内であると見なされる。
【００５２】
導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｃが互いの接続に適した位置に配置され、後縁部３２０または前縁部３２２の表面が堆積した金属を受け入れる用意が整うと、金属堆積動作が開始される。図４Ａに図示された形態において、金属はプラズマ堆積を使用して堆積されてもよい。プラズマ堆積の一例としては、金属粒子を金属板から放出するホットプラズマが挙げられる。いくつかの実施において、ホットプラズマは弧の形状を成してもよい。金属粒子は電気的切断部分に向けられている。他の堆積技術を使用してもよく、本開示の範囲内であると見なされる。プラズマ堆積工程は、本明細書において便宜的にのみ説明される。さらに、本明細書に述べるプラズマ堆積工程は、一般的なプラズマ堆積工程と見なされるものであり、いずれの特定の実施形態または構成は単に便宜的なものである。
【００５３】
図４Ａに続いて、プラズマ堆積ツール３２４を使用してプラズマ堆積動作が開始される。プラズマ堆積ツール３２４は、図４Ｂの例として示す通り、金属相互接続部２１０Ａを形成するために電気的切断部３３２内に堆積されるべき金属を提供する金属板３２６を含む。上述の通り、金属板３２６を形成する金属は、特定の応用のための設計検討に応じて異なることがある。プラズマ３２８は、金属板３２６の粒子３３０が落下して電気的切断部３３２に向けて移動する要因となるように形成される。いくつかの形態において、金属板３２６は電極であり得る一方で、第２電極（図示せず）は電気的切断部３３２に近接して堆積され得る。この２つの電極は、プラズマ３２８の形成を引き起こし、粒子３３０を電気的切断部３３２へ向けて加速させるように構成される。
【００５４】
ある期間にわたって、図４Ｂに示す通り、粒子３３０は金属相互接続部２１０Ａを形成するために電気的切断部３３２に集まる。金属相互接続部２１０Ａを形成するために電気的切断部３３２に集められる粒子３３０の量は、特定の実施形態の設計パラメータに応じて異なることがある。例えば、いくつかの実施において、高度な電気的接続性または物理的接続性が必要とされることがある。そのような実施形態において、比較的多量の粒子３３０が電気的切断部３３２に集められる。
【００５５】
他の実施形態において、比較的低度な電気的接続性または物理的接続性が必要とされることがある。そのような実施形態において、比較的少量の粒子３３０が電気的切断部３３２に堆積される。さらなる形態において、粒子３３０の量は、相互接続部２１０Ａが導電性シート２０８Ａおよび導電性シート２０８Ｂと面一であるか実質的に面一であるように電気的切断部３３２に集められてもよい。本明細書において使用される通り、「面一」は、導電性シート２０８Ａおよび２０８Ｂと相互接続部２１０Ａとから形成される表面形状と最小表面欠陥とが少なくとも実質的に平坦であることを意味する。さらなる形態において、粒子３３０の量は、相互接続部２１０Ａが導電性シート２０８Ａおよび２０８Ｂの頂面よりも十分に高くなるように電気的切断部３３２に集められてもよい。なお、本明細書に述べる概念および技術は、任意の特定の外形、量または相互接続部２１０Ａを形成するための堆積金属の形状に限定するものではない。
【００５６】
さらに、上述の通り、粒子３３０は、金属相互接続部２１０Ａを形成する金属の混合物を作製する１つ以上の金属から形成されてもよい。これらおよび他の構成が本開示の範囲内であると見なされる。電気的切断部３３２の充填と同様の方法において、電気的切断部３３４を同様に充填することができる。いくつかの実施形態において、電気的切断部３３２および電気的切断部３３４は、同時にまたは別の順序で充填され得る。例えば、図３の翼３００などの複合材構造は、粒子３３０を一度に受けるために位置してもよい。これらおよび他のプラズマ堆積技術は、本開示の範囲内であると見なされる。
【００５７】
図５に戻って、部分複合材構造のエキスパンデッドメタル箔部に隣接した抵抗的な接続のためのルーチン図が詳細に説明される。別段の表示が無い限り、本明細書で図示および述べたものよりも、多くの動作または少ない動作を行ってもよいことが理解されるべきである。さらに、別段の表示が無い限り、これらの動作を本明細書で述べたものと異なる順序で行ってもよい。
【００５８】
ルーチン５００は、表面層２０６が形成される動作５０２から開始する。いくつかの実施において、表面層２０６は、ガラス繊維または他の材料の１つ以上の層を含む。ある実施において、表面層２０６は、構造を完成させるために塗料が塗布される複合材構造の外側部分を形成する。動作５０２から、ルーチン５００は、複数の導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｃが表面層２０６上に敷設される動作５０４へと続く。いくつかの実施形態において、導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｃは製造者によってロール状で供給され、それにより、航空機部品の製造は、表面層２０６上のストリップ内へ導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｃを広げる。導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｃは、プラズマ堆積工程に適切であるように互いに関連した位置に配置され得る。なお、導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｃ、例えば、銅箔または拡張銅箔は、表面層２０６との結合システムとして敷設されてもよいことが理解されるべきである。そのような形態において、プラズマ堆積工程からの金属の堆積は、バットジョイントの代わりに段階を超えてもよい。
【００５９】
動作５０４から、ルーチン５００は、相互接続部２１０Ａおよび２１０Ｂを形成するための金属のプラズマ堆積が開始される動作５０６へと続く。上述の通り、金属の堆積は様々な金属堆積技術を使用して行われてもよい。プラズマ堆積の使用は、単なる例示および説明を目的とする。いくつかの形態において、金属は、導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｃの隣接する縁部の少なくとも一部分に抵抗的に接続するような態様で堆積される。他の形態において、金属は、導電性シート２０８Ａ〜２０８Ｃの隣接する縁部の少なくとも一部分に物理的に接続するような態様で堆積され得る。
【００６０】
動作５０６から、ルーチン５００は、相互接続部２１０Ａおよび２１０Ｂを形成するための金属の堆積が停止する動作５０８へと続く。様々な金属または他の成分の合金を含む金属の量および種は、様々な設計検討に基づいて決定される。上述の通り、金属相互接続部を形成する金属の量は、比較的強い物理的または電気的接続をもたらすために変化することができる。動作５０８から、ルーチン５００は、複合材構造の残りの部分が形成される動作５１０へと続く。例えば、図２は、分離層２１２および支持コア２１４を有する複合材構造２００を図示している。いくつかの形態において、支持コア２１４はカーボンプライ２１６および２１８によって被包される。
【００６１】
ここで図６に戻って、航空機部品における電磁エネルギーストライク保護を設けるためのルーチン図が詳細に説明される。別段の表示が無い限り、本明細書で図示および述べたものよりも、多くの動作または少ない動作を行ってもよいことが理解されるべきである。さらに、別段の表示が無い限り、これらの動作を本明細書で述べたものと異なる順序で行ってもよい。
【００６２】
ルーチン６００は、航空機部品のための複合材構造が供給される動作６０２から開始する。場合によっては、複合材構造は表面層を有する。動作６０２から、ルーチン６００は、複数の導電性シートが供給される動作６０４へと続く。いくつかの形態において、導電性シートは表面層に近接しているか、あるいは接触している。他の実施において、導電性シートは、金属シートである。さらなる形態において、導電性シートは、エキスパンデッドメタル箔のシートまたはメッシュである。導電性シートの敷設の際、２つの導電性シートの間には電気的切断部が存在する場合がある。電気的切断部は、導電性シート間の間隙または空間であり得る。動作６０４から、ルーチン６００は、複数の導電性シートの少なくとも１つの導電性シート上の電磁気ストライクが、少なくとも１つの相互接続部を介して、複数の導電性シートの第２導電性シートへルーティングされる動作６０６へと続く。いくつかの形態において、相互接続部は、電気的切断部に堆積された導電性材料である。いくつかの形態において、相互接続部は、プラズマ堆積工程を使用して堆積した金属であり得る。
【００６３】
上述した主題は、図示の目的にのみ提供され、限定であると解釈されるべきではない。図示および説明された例示的な実施形態および応用に従うことなく、かつ、以下の請求項に述べた本開示の真の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に述べる主題に様々な変型および変更がなされてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１００，２０８Ｄ，２０８Ｅ  導電性シート
１０２  隣接導電性シート
１０４  隆起部
２００  航空機部品複合材構造
２０６  表面層
２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｃ  表面部
２０８  導電層
２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃ  導電性シートまたは導電部
２１０，２１０Ａ，２１０Ｂ  金属相互接続部
２１４  支持コア
２１６，２１８  カーボンプライ
３００  航空機の翼
３２０  後縁部
３２２  前縁部
３２４  プラズマ堆積ツール
３２６  金属板
３２８  プラズマ
３３０  粒子
３３２，３３４  電気的切断部
３３３  電気的切断領域
５００，６００  ルーチン
５０２，５０４，５０６，５０８，５１０，６０２，６０４，６０６  動作
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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2015110401000002.pdf
2015110401000003.pdf
2015110401000004.pdf