Detección de impactos de rayos.

Una aeronave que comprende:

una estructura compuesta (120, 130, 140, 150, 160);

una pluralidad de pequeños dispositivos que se puedensondear o interrogar portátiles ligeros (220) para proporcionar cobertura de detección de impactos de rayo enuna región de la estructura, donde cada dispositivo se hace inoperativo si está al menos próximo a lacorriente del rayo, caracterizado por que los dispositivos están organizados en una disposición repetitivaque permite localizar los daños de la corriente del rayo.

Detección de impactos de rayos ANTECEDENTES Las aeronaves de la aviación en general y los grandes reactores comerciales son vulnerables a los rayos. A diferencia de sus antagonistas metálicos, las estructuras compuestas en estos aviones no conducen fácilmente hacia el exterior las extremas corrientes eléctricas y fuerzas electromagnéticas generadas por los rayos.

El documento US 2007/0159346 A1 describe un único dispositivo que se puede sondear o interrogar en cada aspa de una turbina eólica. El documento US 4 156 182 A describe una aeronave con medios de detección de impactos de rayos, que miden la corriente del rayo.

Las aeronaves con estructuras compuestas pueden estar equipadas con una protección contra rayos (LSP) . Por ejemplo, pueden disponerse medios conductores sobre una superficie o una estructura para desviar y distribuir la corriente del rayo.

Existe un problema con la determinación de si una corriente ha viajado a través de una región particular de una aeronave. Un rayo podría acoplarse o desacoplarse en lugares separados, y la corriente del rayo podría seguir los caminos LSP o caminos impredecibles entre ellos. Pero como ejemplo, el rayo podría acoplarse en el morro del fuselaje, seguir caminos hacia la popa del fuselaje, y desacoplarse en un lugar aleatorio sobre un estabilizador horizontal. Pueden ocurrir daños en los lugares donde el rayo se acopla y desacopla. También pueden ocurrir daños en el material compuesto a lo largo de los caminos tomados por la corriente del rayo.

El daño originado por el rayo podría estar oculto, o podría no ser evidente por inspección visual. Para detectar el daño originado por un rayo, tendrían que examinarse zonas muy grandes de la estructura de la aeronave. Sin embargo, la inspección no destructiva (NDI) en zonas muy grandes consume tiempo y es costosa. Además, se pueden omitir zonas específicas (por ejemplo, zonas que contienen hoyuelos en la superficie y daños en la pintura) si se ha de inspeccionar una zona muy grande.

SUMARIO De acuerdo con un modo de realización de la presente invención, una aeronave incluye una estructura compuesta y una pluralidad de pequeños dispositivos ligeros que se pueden sondear o interrogar de comunicaciones, para proporcionar la cobertura de detección de impactos de rayos de una región de la estructura, como se define en la reivindicación 1. Cada dispositivo se vuelve inoperativo si está al menos próximo a la corriente del rayo.

De acuerdo con otro modo de realización, un método de detección de caminos de los rayos en una aeronave incluye interrogar a una pluralidad de dispositivos de comunicaciones que cubren una región de la aeronave, identificando aquellos dispositivos que están inoperativos, e identificando cualquier zona de inspección de los dispositivos inoperativos, como se define en la reivindicación 10.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es una ilustración de una aeronave.

Las figuras 2a y 2b son ilustraciones de diferentes patrones de dispositivos de comunicaciones, para proporcionar la cobertura de detección de impactos de rayos en una aeronave.

La figura 3 es una ilustración de un dispositivo de comunicaciones que está montado superficialmente sobre la estructura de la aeronave.

La figura 4 es una ilustración de un dispositivo de comunicaciones que está embutido en la estructura de la aeronave.

La figura 5 es una ilustración de un dispositivo de comunicaciones transportado por la decoración de la aeronave.

La figura 6 es una ilustración de un método de detección de un impacto de un rayo.

La figura 7 es una ilustración de un dispositivo de comunicaciones inalámbricas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Se hace referencia a la figura 1, la cual ilustra una aeronave 110 que tiene una pluralidad de estructuras compuestas. Algunas estructuras compuestas pueden estar hechas totalmente de un material compuesto, tal como el plástico reforzado con fibra de vidrio o fibra de carbono (CFRP) . Otras estructuras podrían ser una combinación de materiales compuestos y metales. Por ejemplo, una estructura compuesta podría incluir material compuesto, sujeciones de metal, puentes de unión eléctrica y metales para la protección contra rayos.

Algunas de las estructuras compuestas de una aeronave son más susceptibles que otras a los rayos. En una aeronave comercial grande, algunas de las estructuras más susceptibles incluyen góndolas 120, puntas 130 de las

alas y estabilizadores verticales y horizontales, y cúpulas 140 de radar. El fuselaje 150 de la aeronave y otras estructuras 160 podrían ser también altamente susceptibles.

Un rayo podría acoplarse y desacoplarse en lugares separados de la aeronave 110, y la corriente podría viajar por un camino LSP o seguir un camino impredecible que podría estar oculto o podría no ser evidente por inspección visual.

Se hace referencia a la figura 2a, que ilustra una pluralidad de pequeños dispositivos ligeros que se pueden sondear

o interrogar 220 de comunicaciones, para proporcionar la cobertura de detección de impactos de rayos en una región 210 de una estructura susceptible. Cada dispositivo 220 se hace inoperativo si es sacudido por un rayo o está próximo a un rayo. SI durante una tormenta uno de los dispositivos 220 se hace inoperativo, se puede suponer una corriente de un rayo en la región 210. Si se hace inoperativo un camino de dispositivos 220, no solamente se puede suponer una corriente de un rayo en la región 210, sino que puede identificarse un posible camino de la corriente.

La operatividad de un dispositivo 220 puede ser determinada interrogándolo. Por ejemplo, un dispositivo 220 conectado y en comunicación con una red podría ser interrogado mediante una llamada. Un dispositivo 220 que esté operativo responderá a la llamada, Un dispositivo 220 que esté fundido o con alimentación excesiva no responderá.

Los dispositivos 220 conectados a un bus cableado pueden ser interrogados simplemente leyendo un “valor discreto de estado” (por ejemplo, operativo/inoperativo) del dispositivo. Como el valor discreto siempre estará disponible para un proceso de interrogación, no habría necesidad de esperar una respuesta desde tal dispositivo interrogado 220.

Los dispositivos 220 pueden estar organizados en un patrón. Una región 210 puede ser cubierta por dispositivos 220 dispuestos con un patrón de rejilla, tal como el patrón de rejilla ilustrado en la figura 2a, o en un patrón radial, tal como el patrón radial ilustrado en la figura 2b (los círculos concéntricos de la figura 2b son solamente para referencia) , o en algún otro patrón repetitivo.

Una región 220 puede cubrir toda la estructura o solamente una parte de la estructura. Por ejemplo, se puede usar el patrón de rejilla de la figura 2a para cubrir las puntas de las alas, mientras que el patrón radial de la figura 2b se puede utilizar para proporcionar cobertura para la punta de la cúpula del radar (mirando frontalmente hacia la aeronave) . Puede cubrirse más de una estructura por medio de los dispositivos 220 de comunicaciones. Se pueden cubrir múltiples regiones de una estructura por medio de los dispositivos 220 de comunicaciones. Se pueden cubrir las estructuras susceptibles de recibir rayos, y también se pueden cubrir las estructuras no susceptibles de recibir rayos.

La “densidad” de los dispositivos 220 en una región 210 se refiere al número de dispositivos 220 distribuidos por unidad de superficie. El número de dispositivos 220 por unidad de superficie podría depender de factores tales como el coste y el peso de añadir dispositivos, la criticidad de la estructura, la probabilidad de que se acoplen o desacoplen los rayos (es decir, la susceptibilidad de recibir rayos) , la resolución deseada, la redundancia, etc.

Los dispositivos 220 pueden usar componentes que se encuentran en un dispositivo de identificación de radiofrecuencia (RFID) . Un solo dispositivo 220 puede proporcionar la identificación (por ejemplo, un número de identificación) o alguna otra información rudimentaria (por ejemplo, lugar, número de modelo, fecha de instalación, número de pieza del componente estructural supervisado de la aeronave, o cifrado de seguridad o clave de autenticación) , cuando son interrogados.

En algunos modos de realización, todos los dispositivos 220 de una región 210 pueden tener el mismo umbral de recepción de rayos. Es decir, todos los dispositivos 220 que fallan en un cierto umbral.

Sin embargo, en otros modos de realización, los distintos dispositivos 220 pueden tener umbrales diferentes. Esto es, algunos dispositivos 220 pueden ser capaces de soportar una corriente... [Seguir leyendo]

1. Una aeronave que comprende:

una estructura compuesta (120, 130, 140, 150, 160) ; una pluralidad de pequeños dispositivos que se pueden sondear o interrogar portátiles ligeros (220) para proporcionar cobertura de detección de impactos de rayo en una región de la estructura, donde cada dispositivo se hace inoperativo si está al menos próximo a la corriente del rayo, caracterizado por que los dispositivos están organizados en una disposición repetitiva que permite localizar los daños de la corriente del rayo.

2. La aeronave de la reivindicación 1, en la que la estructura es una entre una góndola (120) , una cúpula de radar (140) , la punta de un ala (130) , la punta de un estabilizador horizontal (130) y la punta de un estabilizador vertical (130) .

3. La aeronave de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que los dispositivos operables solamente proporcionan información de identificación cuando son interrogados.

4. La aeronave de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que al menos alguno de los dispositivos (220) tiene diferentes umbrales de corriente y tensión, de manera que se puede determinar la direccionalidad o los 20 gradientes de magnitud del rayo.

5. La aeronave de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que los dispositivos (220) son dispositivos inalámbricos.

6. La aeronave de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que los dispositivos (220) son etiquetas de RFID.

7. La aeronave de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que al menos algunos de los dispositivos (220) están montados en la superficie de la estructura compuesta. 30

8. La aeronave de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que al menos algunos de los dispositivos (220) están embutidos en la estructura compuesta.

9. La aeronave de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que al menos algunos de los dispositivos 35 (220) son transportados en la decoración de la estructura compuesta.

10. Un método para detectar caminos de impacto de los rayos en una aeronave (110) , comprendiendo el método:

interrogar una pluralidad de dispositivos (220) de comunicaciones que cubren una región de la aeronave,

donde los dispositivos están organizados en una disposición repetitiva que permite localizar los daños por la corriente del rayo; identificar aquellos dispositivos que están inoperativos; identificar cualquier zona de inspección entre los dispositivos inoperativos.

11. El método de la reivindicación 10, que comprende además efectuar una inspección no destructiva sobre cualquier zona de inspección, para los daños causados por la corriente del rayo.

12. El método de la reivindicación 10 u 11, en el que una zona de inspección incluye al menos uno entre un lugar de acoplamiento del rayo, un lugar de desacoplamiento del rayo y un lugar a lo largo del camino tomado por la corriente 50 del rayo.

13. El método de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que la zona de inspección es identificada en vuelo.

14. El método de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en el que la zona de inspección es identificada en tierra.