[发明专利]针对闪电提供保护的设备

说明书

技术领域

本发明涉及用在高温环境下的针对闪电提供保护的领域。本发明的特别但非唯一的领域是用于太空或作战等目的的发射器的推进器或航空发动机中存在的热部件的针对闪电提供保护的领域。

背景技术

所述发射器中发现的推进器或航空发动机的艉部部件在飞行时可能被闪电击中。当被闪电击中的部件由非导体材料(例如复合材料)制成时，或者当被闪电击中的部件覆盖在介电材料中时，它们的结构可能被通过闪电产生的电弧的脉冲和连续分量而严重损坏。

已经存在用于针对闪电提供保护的各种技术，并且它们主要着手于促进闪电的电力通过保护件而不是通过待保护的结构流动，因此迅速增加闪电弧的根部或“终端”的尺寸从而减少其热应力和机械应力。

在现存的解决方案中，发现用于针对闪电提供保护的涂层，所述涂层由如下组成：

·金属织物，所述金属织物紧固至待保护的部件的表面；

·金属格栅，所述金属格栅从具有狭槽并且伸展的金属片展开从而形成格栅，所述格栅同样地紧固至待保护的部件的表面；

·导电层，所述导电层通过在待保护的部件的表面上沉积金属颗粒(例如镍颗粒)而制成从而增加其导电性；和

·金属纤维，所述金属纤维直接纺织在待保护的复合材料部件的增强件的纤维组织中从而在部件的表面处形成多个适合于分散闪电弧的根部的小点。

然而，这些各种涂层存在一定的缺点，其中的主要缺点在于它们承受高温的能力较差。此外，这些涂层中的一些难以设置在形状复杂的结构上。

发明内容

因此，本发明的目的是提出用于非导体或覆盖在介电材料中的结构的针对闪电提供保护的解决方案，并且所述解决方案以在高温环境下可靠的方式进行。

出于该目的，本发明提出用于设置在待保护的结构上的闪电保护器设备，所述设备包括至少：

·表面涂层，所述表面涂层包括至少一个导电漆层；

·多个导电元件，所述导电元件以隔开的方式直接设置在待保护的结构上或者设置在表面涂层的导电层上，所述元件与导电漆层接触；和

·保护涂层，所述保护涂层设置在表面涂层上并且包括热绝缘并且导电的材料，所述保护涂层部分地覆盖导电元件。

这针对闪电击打提供有效的保护，特别是由于使用了导电元件，所述导电元件适合于在闪电击打的情况下迅速放出大量电力并且以这样的方式局部增大电磁场从而促进保护器设备上电弧的出现，因此保护了下面的结构。

此外，由于热绝缘保护涂层的存在，即使是当在经受大的热通量的结构上使用时，本发明的保护器设备的完整性仍然得以维持。由于保护涂层也是导电的，其通过在导电元件和导体漆之间提供电连续性从而有助于设备的整体电效率。

此外，设备的设计适合于适应任何类型的形状，甚至是复杂的形状。

在本发明的设备的第一个方面，导电元件包括金属条带，每个金属条带包括至少一个突出超过保护涂层的边缘。至少一个暴露在涂层外部的边缘的存在使得有可能产生点效应并且促进保护设备的元件上而不是待保护的结构上的电弧产生。出于该目的，金属条带可以特别地具有三角形、矩形或正方形截面。

在本发明的设备的第二个方面，导电元件的至少一些相互连接从而增加闪电保护器设备排出电流的能力。导电元件可以通过任何类型的电导体(例如电线、金属编结物或导体涂层)连接在一起。

本发明还提供对闪电敏感并且在高温环境下操作的结构，所述结构的特征在于其至少一部分设置有本发明的闪电保护器设备。所述结构特别对应于推进器的喷嘴、艉部或护罩。

本发明还提供用于在待保护的结构上设置闪电保护器设备的方法，所述方法包括至少：

·在待保护的结构上沉积表面涂层，所述涂层包括至少一个导电漆层；

·将多个隔开的导电元件紧固在表面涂层的导电漆层上或者在形成所述表面涂层之前将多个隔开的导电元件直接紧固在所述结构上；和

·在表面涂层上沉积保护涂层，所述保护涂层包括热绝缘并且导电的材料，所述保护涂层部分地覆盖导电元件。

在本发明的方法的第一个方面，所述方法包括例如通过粘合剂或通过机械紧固将金属条带直接紧固在所述结构上或者紧固在导电漆层上，从而形成导电元件，每个金属条带包括至少一个突出超过保护涂层的边缘。

在本发明的方法的第二个方面，金属条带具有三角形、矩形或正方形的截面。

在本发明的第三个方面，所述方法进一步包括将导电元件的至少一些连接在一起。

附图说明