Fabricación e instalación de inserciones dieléctricas preformadas para protección contra rayos.

Un procedimiento de fabricación (100) para proporcionar una superficie relativamente lisa (12) de materiales compuestos (14) unida con al menos un elemento de fijación (10),

donde el al menos un elemento de fijación se inserta en un orificio (20) en la superficie (12), definiendo un área entre una superficie superior del elemento de fijación y dicha superficie (12) de dichos materiales compuestos (14) un rebaje, siendo el rebaje la porción del orificio (20) no ocupada por el elemento de fijación (10), estando asociada la superficie lisa (12) asociado con una protección contra rayos, comprendiendo dicho procedimiento:

recubrir (106) al menos uno de una cabeza (16) del elemento de fijación (10) y una inserción preformada dieléctrica (50) con un adhesivo (30);

insertar (108) el inserto dieléctrico preformado (50) en el rebaje de tal manera que el adhesivo (30) se acopla con ambos contornos del orificio (20) y el inserto dieléctrico preformado (50); y

retirar (112) cualquier exceso de adhesivo (30) de la superficie del material compuesto (14) y una superficie superior de la pieza de inserción (50).

Fabricación e instalación de inserciones dieléctricas preformadas para protección contra rayos Antecedentes La presente invención se refiere en general a protección contra rayos, y más específicamente, a la fabricación e instalación de inserciones dieléctricas preformadas.

Hay miles de elementos de fijación empotrados en una superficie típica de un avión. En un ejemplo de ala de avión, estos elementos de fijación penetran desde el exterior del revestimiento y se extienden al depósito de combustible. Un plan de fabricación contemplado actualmente es la aplicación de un sellador no curado sobre los elementos de fijación como parte de un sistema integrado de protección contra rayos. El sellador se cura en posición, a continuación se corta con un cortador para su enrasado con el revestimiento de ala circundante. En las estructuras de aeronave compuestas, el sellador funciona como una capa aislante dieléctrica, que aísla los elementos de fijación de los rayos.

Se conocen dispositivos mecánicos con cuchillas de metal de movimiento alternativo, y se utilizan para cortar una porción superior de un material de sellado dieléctrico curado en posición, de manera que es sustancialmente a nivel con una superficie. Sin embargo, estos dispositivos no pueden ser utilizados en ciertos entornos de producción. En un ejemplo, el número de posiciones a cortar en un área determinada puede impedir el uso del dispositivo mecánico. En otro ejemplo, la superficie donde el sellador se ha colocado puede ser contorneada, que tampoco puede ser fácilmente compatible con el proceso de corte descrito.

El proceso descrito anteriormente requiere una mano de obra intensiva, y el curado en posición y el corte del sellador dieléctrico puede afectar a las tolerancias dimensionales aerodinámicas. Otra cuestión es que la aplicación del sellador es una etapa integral en el proceso de montaje, en lugar de antes o simultáneamente con el proceso de montaje (es decir, más mano de obra, tiempo, e interferencia con otras etapas de producción) .

El documento US 4.630.168 divulga un elemento de fijación que se fija a un revestimiento externo de material compuesto de una estructura de aeronave a otra estructura. El elemento de fijación tiene una cabeza y un eje metálicos, y una tapa dieléctrica que cubre una porción superior de la cabeza. La cabeza y la tapa se alojan en un orificio avellanado en el revestimiento. La tapa es elástica y llena el vacío entre la parte superior de la cabeza y las paredes laterales interiores del orificio. La tapa forma, con el revestimiento, una superficie aerodinámica que es suficientemente continuo para recibir y mantener una capa de pintura libre de grietas que tiene un grosor uniforme. La parte superior de la tapa del elemento de fijación que gira internamente es una capa integral de espesor uniforme. La parte superior de la tapa del elemento de fijación incluye una capa uniforme que cubre la superficie superior de la cabeza alrededor de un rebaje de recepción de una herramienta y un cuerpo de rebaje de relleno de material y situado en su interior después de la fijación de las estructuras.

Por consiguiente, hay un esfuerzo continuado en la técnica para mejorar en lo que respecta a la instalación de materiales dieléctricos en ciertas aplicaciones.

Sumario 45 Según la presente invención, se proporciona un procedimiento de fabricación para proporcionar una superficie relativamente lisa y una estructura tal como se reivindica en las reivindicaciones adjuntas.

En un aspecto, se proporciona un procedimiento de fabricación de acuerdo con la reivindicación 1.

En otro aspecto, se proporciona una estructura de acuerdo con la reivindicación 11.

Breve descripción de los dibujos 55 Las figuras 1A y 1B son vistas lateral y superior, respectivamente, de un elemento de fijación empotrado respecto a una superficie superior del elemento que se sujeta. Las figuras 2A y 2B son vistas lateral y superior, respectivamente, del conjunto de la figura 1, con una capa de adhesivo depositada sobre una superficie superior del elemento de fijación. Las figuras 3A y 3B son vistas lateral y superior, respectivamente, de una inserción dieléctrica preformada con soporte extraíble. Las figuras 4A y 4B son vistas lateral y superior, respectivamente, de la pieza de inserción dieléctrica preformada insertada en el rebaje y que contacta con el adhesivo que se muestra en la figura 2. Las figuras 5A y 5B son vistas lateral y superior respectivamente del soporte extraíble que se retira de la inserción dieléctrica preformada.

Las figuras 6A y 6B son vistas lateral y superior, respectivamente, del conjunto completado, incluyendo el elemento de fijación, el adhesivo, y el inserto dieléctrico preformado.

La figura 7 es una vista lateral de una capa de adhesivo depositado sobre las superficies expuestas de una inserción dieléctrica preformada.

La figura 8 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento asociado con la utilización de inserciones dieléctricas preformadas.

La figura 9 es un diagrama de flujo que describe la fabricación de inserciones dieléctricas.

Descripción detallada Los procedimientos y aparatos descritos en este documento están relacionados con una inserción dieléctrica preformada que se aplica sobre elementos de fijación empotrados, tales como los utilizados en fuselaje de aeronaves y en la fabricación de alas. La utilización de inserciones dieléctricas preformadas, en lugar de sellador curado en posición, reducen el tiempo de instalación y de inspección, residuos, posibilidades de dañar el material de la superficie de aeronaves, por ejemplo, material compuesto. Las inserciones dieléctricas preformadas también aumentan la precisión en el cumplimiento de las tolerancias dimensionales para proporcionar una mejor protección contra rayos. Al hacer referencia a elementos de fijación utilizados en la fabricación de aeronaves y de alas de avión, esencialmente enterrando los elementos de fijación bajo el material dieléctrico, se cree que el rayo tenderá a ser atraído hacia las áreas que están mejor configuradas para disipar la carga eléctrica que está presente en un rayo.

Las figuras 1A y 1B son vistas lateral y superior, respectivamente, de un elemento de fijación empotrado 10 respecto a una superficie superior 12 del elemento 14 que se fija. El elemento 14, en una aplicación particular, es una porción de un conjunto de bastidor de avión, pero es representativo de cualquier elemento que podría ser utilizado en conjunción con uno o más elementos de sujeción empotrados 10. En una realización particular, el elemento de fijación 10 tiene una porción superior 16 que está configurada para acoplarse con una porción en forma de conexión de orificio 20 en el elemento 14, causando al menos una parte del acoplamiento entre el elemento de fijación 10 y el

punto 14. La porción superior 16 del elemento de fijación 10 incluye una superficie superior 22 del elemento de fijación. En la figura 1, la porción del orificio 20 y la porción superior 16 del elemento de fijación 10 son a la vez de forma troncocónica, pero otras geometrías para elementos de fijación y orificios son conocidas. En diversas realizaciones, el elemento de fijación 10 es un remache, un perno, un tornillo, u otro dispositivo de fijación.

Las figuras 2A y 2B son vistas lateral y superior, respectivamente, del conjunto de la figura 1. Una capa de adhesivo 30 se ha depositado sobre la superficie superior 22 del elemento de fijación 10. En diversas realizaciones, el adhesivo 30 es un plástico termoendurecible, o un elastómero termoplástico, o un adhesivo sensible a la presión. Ejemplos de adhesivos termoestables incluyen un material polimérico a base de polisulfuro o a base de politioéter basado en sistema de resina de polímero. En una realización específica, el polisulfuro tiene una estructura de cadena principal que contiene una funcionalidad - (CH2CH2-O-CH2-O-CH2CH2) -donde C, H y O representan la presencia de átomos de carbono, hidrógeno, y oxígeno, respectivamente.

Las figuras 3A y 3B son vistas lateral y superior, respectivamente, de una inserción 50 y un material de soporte extraíble 52 opcional. En una realización particular, la inserción 50 es una inserción dieléctrica preformada. En la vista lateral de la figura 3A, la inserción 50 (y el material de soporte extraíble 52) se muestra en una posición por encima de la combinación del elemento de fijación 10 y del adhesivo 30. Como es evidente a partir de la ilustración, la inserción 50 está formada para tener una forma sustancialmente complementaria a la porción de orificio 20 que no está ocupada por el elemento de fijación 10. Cabe señalar que... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de fabricación (100) para proporcionar una superficie relativamente lisa (12) de materiales compuestos (14) unida con al menos un elemento de fijación (10) , donde el al menos un elemento de fijación se inserta en un orificio (20) en la superficie (12) , definiendo un área entre una superficie superior del elemento de fijación y dicha superficie (12) de dichos materiales compuestos (14) un rebaje, siendo el rebaje la porción del orificio (20) no ocupada por el elemento de fijación (10) , estando asociada la superficie lisa (12) asociado con una protección contra rayos, comprendiendo dicho procedimiento:

recubrir (106) al menos uno de una cabeza (16) del elemento de fijación (10) y una inserción preformada dieléctrica (50) con un adhesivo (30) ; insertar (108) el inserto dieléctrico preformado (50) en el rebaje de tal manera que el adhesivo (30) se acopla con ambos contornos del orificio (20) y el inserto dieléctrico preformado (50) ; y retirar (112) cualquier exceso de adhesivo (30) de la superficie del material compuesto (14) y una superficie superior de la pieza de inserción (50) .

2. Un procedimiento de fabricación de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además:

seleccionar (102) una inserción dieléctrica preformada (50) basada en las dimensiones de la inserción y las dimensiones de la cavidad en la que la inserción (50) se va a colocar, e inspeccionar (104) las superficies de la inserción dieléctrica (50) para inconsistencias estructurales.

3. Un procedimiento de fabricación de acuerdo con la reivindicación 1, donde la selección (102) de las inserciones dieléctricas preformadas (50) también comprende la utilización de al menos uno de un material de soporte de color

codificado e inserciones dieléctricas preformadas codificadas con color para identificar las dimensiones de la inserción dieléctrica preformada.

4. Un procedimiento de fabricación de acuerdo con la reivindicación 1, donde la inserción (108) de la inserción dieléctrica preformada (50) comprende además aplicar presión a la inserción dieléctrica (50) , de tal manera que una cantidad del adhesivo (30) se sale del orificio (20) , provocando de este modo que el adhesivo (30) llene las disparidades entre la inserción dieléctrica (50) y el rebaje.

5. Un procedimiento de fabricación de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además:

inyectar (154) un material dieléctrico no curado en un molde; aplicar (156) un material de soporte extraíble al material dieléctrico; curar (158) el material dieléctrico; y retirar (158) el material dieléctrico curado del molde.

6. Un procedimiento de fabricación de acuerdo con la reivindicación 5, donde la inyección (154) de un material dieléctrico no curado en un molde comprende la inyección de al menos uno de un material cerámico, un material termoendurecible, y un material termoplástico en el molde.

7. Un procedimiento de fabricación de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende además la inspección (160) 45 del material dieléctrico curado para inconsistencias estructurales y requisitos dimensionales antes de la instalación.

8. Un procedimiento de fabricación de acuerdo con la reivindicación 1, donde la retirada (112) de cualquier exceso de adhesivo (30) comprende limpiar el área de superficie del material compuesto (14) y una superficie expuesta de la inserción dieléctrica (50) antes de que se seque el adhesivo.

9. Un procedimiento de fabricación de acuerdo con la reivindicación 1, donde el recubrimiento (106) de al menos uno de una cabeza (16) del elemento de fijación (10) y una inserción preformada dieléctrica (50) con un adhesivo (30) comprende la aplicación de al menos uno de un adhesivo termoestable, un adhesivo de elastómero termoplástico, y un adhesivo sensible a la presión.

10. Un procedimiento de fabricación de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además la fabricación de una inserción dieléctrica (50) que es complementaria en dimensión con el rebaje en el que se va a colocar.

11. Una estructura configurada para protección contra rayos, que comprende:

un primer elemento mecánico (14) que comprende una superficie (12) que tiene al menos un orificio (20) en su interior; al menos un elemento de fijación (10) configurado para la inserción en el orificio, un área entre una superficie superior del elemento de fijación y dicha superficie de dicho primer elemento mecánico que define un rebaje,

siendo el rebaje parte del orificio (20) no ocupado por el elemento de fijación (10) ; fijando el elemento de fijación (10) dicho primer elemento mecánico a un segundo elemento mecánico; una inserción preformada dieléctrica (50) que tiene una forma sustancialmente complementaria con el rebaje; y un adhesivo (30) , dicho adhesivo estando aplicado a al menos uno del elemento de fijación (10) y la inserción dieléctrica preformada (50) , insertándose dicha inserción preformada dieléctrica en el rebaje de tal manera que dicho adhesivo se acopla en el orificio (20) y en la inserción (50) .

12. Una estructura de acuerdo con la reivindicación 11, donde dicho adhesivo (30) comprende al menos uno de un plástico termoendurecible, un elastómero termoplástico, y un adhesivo sensible a la presión.

13. Una estructura de acuerdo con la reivindicación 11, donde dicha inserción dieléctrica preformada (50) 10 comprende al menos un material dieléctrico en contacto con la superficie superior del elemento de fijación.

14. Una estructura de acuerdo con la reivindicación 11, donde dicha inserción dieléctrica preformada (50) comprende una pluralidad de capas, al menos una capa de material dieléctrico y al menos otra capa que tiene una conductividad diferente de la al menos una capa de material dieléctrico.

15. Una estructura de acuerdo con la reivindicación 11, donde dicha inserción dieléctrica preformada (50) comprende al menos uno de un material cerámico, un material termoendurecible, y un material termoplástico.

16. Una estructura de acuerdo con la reivindicación 11, donde dicho adhesivo (30) se dispersa entre dicha inserción 20 (50) y el orificio (20) , de tal manera que cualquier disparidad entre dicha inserción y el orificio se llena.

17. Una estructura de acuerdo con la reivindicación 11, donde dicha inserción dieléctrica preformada (50) comprende una superficie que tiene un contorno tal que después de la instalación, dicha inserción y un área de superficie que rodea el rebaje en el que está instalada dicha inserción son sustancialmente lisas.