(57)【要約】 システムは、複合構造及びブッシングを含む。複合構造は、そこを介して画定される開口を含む。ブッシングは、締り嵌めの開口内部に固定されるようにサイズが決定される円筒体を含み、複合構造の電磁効果防御の提供を促進する。円筒体は、伝導材料から製造される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合構造の電磁効果防御を提供する方法であって、前記方法は、
伝導材料から製造される円筒体を含むブッシングを提供すること、及び
前記ブッシングが締り嵌めの開口内部に固定され、前記複合構造の前記電磁効果防御の提供を促進するように、前記ブッシングを前記複合構造で画定される前記開口内部に挿入することを含む、方法。
【請求項２】
金属と金属との接触が間に存在するように継手を前記ブッシングに結合することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ブッシングを開口内部に挿入することは、前記円筒体が前記複合構造と前記継手との間に電磁効果を伝送するように、前記ブッシングを位置付けることをさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記継手と前記複合構造との間にシール機構を位置付けることをさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
炭素繊維強化ポリマー材料から製造される複数の繊維から製造される前記複合構造を提供することをさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ブッシングを開口内部に挿入することは、前記ブッシングを少なくとも前記円筒体の長さに沿って前記複合構造と強固に接触するように位置付けることをさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
そこを介して画定される開口を含む複合構造、
前記複合構造の電磁効果防御の提供を促進するために、締り嵌めの前記開口内部に固定されるようにサイズが決定される円筒体を含むブッシングであって、前記円筒体は伝導材料から製造される、ブッシング、及び
前記ブッシングに結合される継手アセンブリを備える、システム。
【請求項８】
前記円筒体は、前記複合構造と前記継手との間に電磁効果を伝送するように構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記継手と前記複合構造との間に位置付けられるシール機構をさらに含む、請求項７又は８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ブッシングが可燃性蒸気から略隠れるように、前記シール機構は前記ブッシング周囲を囲む、請求項７から９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記複合構造は、複数の繊維を含み、前記複数の繊維は、前記複合構造の前記開口の内表面で略クリーンで、むき出しであり、かつ伝導性である、請求項７から１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ブッシングの外表面は略クリーンで、むき出しであり、かつ伝導性である、請求項７から１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記複合構造は炭素繊維強化ポリマー材料から製造される、請求項７から１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記円筒体は長さを有し、前記ブッシングは前記長さの少なくとも一部分に沿って前記複合構造と強固に接触するように位置付けられる、請求項７から１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ブッシングはフランジを含む、請求項７から１４のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してブッシングに関し、より具体的には、複合構造の電磁防御を提供するブッシングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくともいくつかの既知の航空機翼燃料タンクは、可燃性蒸気の存在下でのスパーキング及び／又はアーキングのように、見込まれる燃料発火源が、航空機の電磁効果（ＥＭＥ）の結果として生じることを防ぐように設計される。動作中に、航空機は、多くの異なる源からＥＭＥにさらされるかもしれない。例えば、航空機環境におけるＥＭＥの誘因は、装置障害から生じる電流、燃料補給又は飛行からの降水空電、並びに／若しくは直接照明効果及び間接照明効果（ｄｉｒｅｃｔ  ａｎｄ  ｉｎｄｉｒｅｃｔ  ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ  ｅｆｆｅｃｔｓ）を含むが、これらに限定されない。
【０００３】
複合翼燃料タンクのＥＭＥ障害の脅威は、複合材料の不均一な特性及び／又は複合構造の低い真性伝導率のために金属翼燃料タンクよりも通常は深刻であり、それら双方が、（１）低下した外板伝導率に起因するサブ構造及び／又は内部システムの高い誘導雷電流、並びに／若しくは（２）スパーキングせずに電流に耐える複合材料を含む接合及び／又は相互接続の低い閾値を結果としてもたらすかもしれない。インシステム設置から生じる発火源のリスクを減らすために使用される二つの構造種類は、低インピーダンスシステム及び高インピーダンスシステムを含む。
【０００４】
既知の低インピーダンスシステムは、電流がシステム内を自由に伝導できるようにする。金属翼燃料タンク内に設置される少なくともいくつかの既知の低インピーダンスシステムにおいて、システムに誘導される雷電流は、金属構造の高い電気伝導率により制限され、システムを金属構造の可燃性領域内部に設置することを可能にする。他方で、複合翼燃料タンクに設置されるシステムに誘導される雷電流は、概して高い。ゆえに、複合翼燃料タンクに設置される低インピーダンスシステムは、スパーキングせずに比較的高い電流に耐えるように構成されるべきである。
【０００５】
高インピーダンスシステムは、システム全域の電流の流れを遮断する。少なくともいくつかの既知の高インピーダンスシステムは金属構造及び／又は複合構造の中に低減された電流を有するが、そのようなシステムを設置するために使用される少なくともいくつかの金属結合部（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ）は、タンク外側の低インピーダンスシステムにも結合される、タンク侵入における高インピーダンスシステムの金属コンポーネントの結合部のように、比較的大きな誘導雷電流を伝導することができる。ゆえに、そのようなシステムを設置するために使用される結合部は、可燃性蒸気の存在下でスパーキングせずに比較的高い電流に耐えるように構成されるべきである。少なくともいくつかの既知の高インピーダンスシステムは、システムコンポーネントと構造との間で高電圧を発生させる。さらに、そのようなシステム内部で利用できる接地経路の数は制限されているので、静電荷が少なくともいくつかの既知の高インピーダンスシステム内部で増大する。さらにまた、少なくともいくつかの既知の高インピーダンスシステムでは、システムコンポーネントが、複雑さ、コンポーネント数／部品数、及び／又は全重量を増加させるタンク構造から積極的に分離される必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、上述した問題の少なくとも一部と、起こりうる他の問題とを考慮するシステムを有することが有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一つの態様では、複合構造の電磁効果防御を提供する際に使用するための方法が提供される。方法は、伝導材料から製造される円筒体を含むブッシングを提供することを含む。前記ブッシングが締り嵌めの開口内部に固定され、前記複合構造の電磁効果防御の提供を促進するように、前記ブッシングは、前記複合構造で画定される前記開口内部に挿入される。
【０００８】
別の態様では、システムが提供される。システムは、そこを介して画定される開口を含む複合構造を含む。ブッシングは、締り嵌めの前記開口内部に固定されるようにサイズが決定される円筒体を含み、前記複合構造の電磁効果防御の提供を促進する。前記円筒体は、伝導材料から製造される。
【０００９】
本明細書で説明した特徴、機能及び利点は、本発明の様々な実施形態で独立して実現することが可能であるか、以下の説明及び図面を参照してさらなる詳細が理解されうる、さらに別の実施形態で組み合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例示的な航空機の平面図である。
【図２】図１に示される航空機とともに使用される、複合構造を含む、例示的なシステムの断面図である。
【図３】図２に示される複合構造の電磁効果防御を提供するために実行される例示的方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
種々の実施形態の具体的な特徴が一部の図面には示され他の図面には示されないことがあるが、このような図解は便宜的に行われているにすぎない。任意の図面の任意の特徴は、他の任意の図面の特徴と組み合わせて参照及び／又は特許請求されることがある。
【００１２】
ここで述べられる主題は概してブッシングに関し、より具体的には、複合構造の電磁効果（ＥＭＥ）防御を提供するために使用されるブッシングシステムに関する。一つの実施形態では、ブッシングを収容する複合構造は、そこを介して画定される開口を含む。ブッシングは、締り嵌めの複合構造開口内部に固定されるようにサイズが決定される外表面を有する円筒体を含む。円筒体は、ＥＭＥを複合構造へ及び／又は複合構造から伝送するように構成され、ゆえに複合構造のＥＭＥ防御の提供を促進する伝導材料から製造される。
【００１３】
本明細書において、「１つの」という語から始まる単数形の要素又はステップは、複数の要素又はステップを除外することが明示的に記載されていない限り、複数の要素又はステップを除外しないと理解すべきである。さらに、本発明の「一つの実施形態」及び／又は「例示的な実施形態」への言及は、記載されている特徴も取り込む他の実施形態の存在を除外するものではない。
【００１４】
図１は、本体１１０を含む例示的な航空機１００の平面図である。例示的な実施形態では、本体１１０は、胴体１２０及び一対の翼１３０を含む。例示的な実施形態では、各翼１３０は、胴体１２０から翼幅方向に延び、飛行荷重を運び及び／又は翼１３０の重量を支持する桁（図２に示される）を含む。
【００１５】
図２は、桁２１０のＥＭＥ防御を提供するために使用される例示的なシステム２００の断面図である。例示的な実施形態では、桁２１０は、複数の繊維２２０から製造される複合構造である。より具体的には、例示的な実施形態において、桁２１０は、炭素繊維強化ポリマー（ＣＦＲＰ）材料を含むがこれに限定されない複合材料から製造される構造である。別の方法では、桁２１０は、システム２００をここで述べられるように機能可能にする任意の材料又は材料の組み合わせから製造される。
【００１６】
例示的な実施形態では、継手２３０は、桁２１０に装着される及び／又は結合される。より具体的には、例示的な実施形態において、桁２１０は、そこを介して画定され、継手２３０及び継手２３０を桁２１０に結合する際に使用するためのブッシング２５０を受けるようにサイズが決定される、開口２４０を含む。例えば、例示的な実施形態では、ブッシング２５０は、継手２３０周囲を略囲み、かつ継手２３０と桁２１０との間に放射状に位置付けられ、ファスナー３００は、継手２３０周辺に位置付けられ、継手２３０の桁２１０への結合を促進する。
【００１７】
例示的な実施形態では、ブッシング２５０は、外表面２７０を含みかつ長さ２８０を有する円筒体２６０を含む。例示的な実施形態において、円筒体２６０は、締り嵌めの開口２４０内部に固定されるようにサイズが決定される。より具体的には、例示的な実施形態において、ブッシング２５０は、長さ２８０の少なくとも一部分に沿って桁２１０と強固に接触するように、高圧締り嵌めの開口２４０内部に放射状に固定される。すなわち、円筒体２６０が開口２４０内部に完全に挿入されると、外表面２７０は、長さ２８０に沿って内表面２９０と接触する接合面において高圧下で略一致する。例えば、円筒体２６０が複合構造（例えば、桁２１０）と継手２３０との間で低い電気抵抗で電磁効果を伝送するように、ブッシング２５０は位置付けられる。例示的な実施形態では、ブッシング２５０と桁２１０との間の金属と繊維との接触は、誘発雷電流の転移中にアーキング及び／又はスパーキングの抑制を促進する低い電気抵抗を有する。別の方法では、円筒体２６０は、システム２００をここで述べられるように機能可能にする任意のサイズ及び／又は形状を有することができる。
【００１８】
さらに、例示的な実施形態において、ブッシング２５０は、締り嵌めの桁２１０内部の開口２４０に設置され、ブッシングと開口との間に高圧接触及び低電気抵抗を提供し、ブッシング２５０と桁２１０との間の所望の程度の締め代（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）がシステム２００の動作温度範囲に略維持できるようにする熱膨張率（ＣＴＥ）を有する。例えば、例示的な実施形態では、ブッシング２５０がシステム２００の動作温度範囲で開口２４０内部に完全に挿入されると、少なくとも、ブッシング２５０と桁２１０との間にはおよそ２，０００ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）などの圧力の数値的下限、及び／又はブッシング２５０と桁２１０との間には例えば１０ミリオームなどの電気抵抗の数値的上限が存在する。例えば、ブッシング２５０は、一又は複数のブッシングから一又は複数の複合構造（例えば、継手２３０、桁２１０など）に直接、高圧の、締り嵌めの、低抵抗（低インピーダンス）電気結合経路を提供し、一又は複数の複合構造へのマトリクス損傷を最小化する。別の方法では、円筒体２６０は、任意のＣＴＥを有することができ、及び／又は締り嵌めは、システム２００をここで述べられるように機能可能にする任意の圧力を有することができる。
【００１９】
例示的な実施形態では、桁２１０の円筒体２６０の外表面２７０及び開口２４０の内表面２９０は略むき出しである。すなわち、例示的な実施形態では、桁２１０の繊維２２０は露出され及び／又は円筒体２６０の外表面２７０と強固に接触し、ブッシング２５０と桁２１０との間の高圧及び低電気抵抗での金属と繊維との接触増加を促進する。別の方法では、円筒体２６０及び／又は桁２１０は、システム２００をここで述べられるように機能可能にする、潤滑油、グリース、及び／又はシーリング材を含むがこれらに限定されない任意の物質を間に有することができる。
【００２０】
例示的な実施形態では、少なくとも一つの固定機構３００が、桁２１０及びブッシング２５０に対して適所で継手２３０を固定するために使用される。例えば、例示的な実施形態では、固定機構３００は、ジャムナットである。別の方法では、固定機構３００は、システム２００をここで述べられるように機能可能にする任意のデバイス及び／又は機構である。例示的な実施形態では、ブッシング２５０は、継手２３０及び／又は固定機構３００と強固に接触するように、開口２４０内部に軸方向に固定される。さらに、例示的な実施形態では、ブッシング２５０は、円筒体２６０に結合され及び／又は円筒体２６０から延びるフランジ３１０を含む。例示的な実施形態では、フランジ３１０は、ブッシング２５０と固定機構３００との間の金属と金属との接触増加を促進する。
【００２１】
例示的な実施形態では、ブッシング２５０は、伝導材料から製造される。より具体的には、例示的な実施形態において、円筒体２６０及び／又はフランジ３１０は、金属及び／又は金属材料から製造される。それゆえ、例示的な実施形態では、円筒体２６０及び／又はフランジ３１０は、桁２１０、継手２３０及び／又は固定機構３００との間に低抵抗電気結合経路を提供する。より具体的には、例示的な実施形態において、ブッシング２５０は、繊維２２０と継手２３０（例えば、油圧継手）との間でＥＭＥ移動を促進するコンジットを提供する。別の方法では、ブッシング２５０は、システム２００をここで述べられるように機能可能にする任意の材料又は材料の組み合わせから製造される。一つの実施形態では、ブッシング２５０は、スパーキングの燃料タンクへの侵入防止を促進する複数の層を含む。例えば、そのような実施形態では、表面処理がブッシング２５０、桁２１０、及び／又は継手２３０に適用され、伝導性の増加及び／又はそこを介する電磁効果の伝送を促進する。
【００２２】
例示的な実施形態では、継手２３０と桁２１０との間で画定されるインターフェースが有害な燃料又は流体の漏出に略影響されないように、少なくとも一つのシール機構（図示されず）が継手２３０と桁２１０との間に位置付けられる。シールデバイスは、位置付けられると、ブッシング２５０の周囲を取り囲み、ブッシング２５０を有害な燃料及び／又は燃料蒸気を含む領域から分離する。例示的な実施形態において提示されるように、シールデバイス及びブッシング２５０は、一般的な基準に従い有害な燃料蒸気による発火源防止のシステムとして、設置に対して防御を重ねるシステムを表す。ゆえに、システム２００は、例えば、航空機の船外複合翼の燃料タンクの複合隔壁貫通における油圧継手用など、燃料用途及び／又は油圧用途での使用に適している。例えば、例示的な実施形態において、シール機構は、フィレットシール（ｆｉｌｌｅｔ  ｓｅａｌ）及び／又はＯリングである。別の方法では、シール機構は、システム２００をここで述べられるように機能可能にする任意のデバイス及び／又は機構であってもよい。  
【００２３】
図３は、桁２１０（図２に示される）のＥＭＥ防御を提供するために実行される例示的な方法４００のフローチャートである。例示的な実施形態において、例えば限定されないが、金属及び／又は金属材料などの誘電材料から製造される円筒体２６０（図２に示される）を含むブッシング２５０（図２に示される）が提供される４１０。例示的な実施形態では、ブッシング２５０が桁２１０で画定される開口２４０（図２に示される）内部に挿入される４２０。より具体的には、例示的な実施形態では、ブッシング２５０は、継手２３０を桁２１０に結合するように位置付けられる。
【００２４】
先ほどより詳細に述べられたように、例示的な実施形態において、ブッシング２５０は、締り嵌めの開口２４０内部に固定されるようにサイズが決定される。例えば、例示的な実施形態において、ブッシング２５０は、限定されないが、スマート材料及び／又はマンドレル拡管、相数変換、並びに／若しくはプレス嵌め／締り嵌めの方法を使用して設置される。別の方法では、ブッシング２５０は、システム２００をここで述べられるように機能可能にする任意の材料、システム及び／又は方法を使用して設置される。ゆえに、例示的な実施形態では、ブッシング２５０は、継手２３０と桁２１０との間にＥＭＥを伝導するように位置付けられる。例えば、継手２３０から、固定機構３００及び／又はブッシング２５０を介して、桁２１０に、電流が伝送される。別の方法では、システム２００をここで述べられるように機能可能にする任意の方向に、電流経路が延びる。
【００２５】
ここで述べられる主題は概してブッシングに関し、より具体的には、複合構造の電磁効果防御の提供を促進するブッシングシステムに関する。ここで述べられる実施形態は、可燃性燃料蒸気の存在下におけるアーキング及び／又はスパーキングなどの発火源を防止するための一般的な規制基準に従って多数の保護機能を有する。システム内部において、一又は複数のブッシングは、アーキング及び／又はスパーキングを抑止し、システムが規制基準に従って発火源防止を可能にする保護機能のうちの一つを含む。ここで述べられる実施形態により、複合桁及びインピーダンスシステムと関連付けられた恩恵が得られる。例えば、ここで述べられる実施形態は、複合構造の部品数、重量、及び／又はドリル穴の数の削減を促進する。したがって、ここで述べられる実施形態は、材料コスト、設置コスト、及び／又は保守コストの削減を促進する。さらに、ここで述べられる実施形態により、ブッシングシステムと複合構造との間での電気接触を増加させることができる。ゆえに、ここで述べられる実施形態は、雷電流と関連付けられる加熱及び／又はスパーキングの減少を促進する。
【００２６】
電磁効果防御を提供する際に使用するためのシステム及び方法の例示的な実施形態が、上で詳細に述べられている。このシステム及び方法は、本明細書に記載されている具体的な実施形態に限定されることはなく、むしろ、システムのコンポーネント及び／又は方法のステップは、本明細書に記載されている他のコンポーネント及び／又はステップから分離されて独立して使用可能である。各コンポーネント及び各方法のステップは、他のコンポーネント及び／又は方法のステップと組み合わせて使用することもできる。種々の実施形態の具体的な特徴が一部の図面には示されて他の図面には示されないことがあるが、このような図解は便宜的に行われているにすぎない。図面の任意の特徴は、他の任意の図面の任意の特徴と組み合わせて参照及び／又は特許請求されることがある。
【００２７】
ここに記載した説明では、ベストモードを含む実施形態を開示し、且つ当業者が任意のデバイスやシステムの作成及び使用、並びに組込まれた任意の方法の実施を含め、これらの実施形態を実行することを可能にするために実施例を使用している。本発明の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって定義されるもので、当業者であれば想起する他の実施例も含みうる。このような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文字言語から逸脱しない構造要素を有する場合、あるいは、それらが特許請求の範囲の文字言語との有意でない相違を有する同等の構造要素を含んでいる場合は、特許請求の範囲の範囲内にあることを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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