專利名稱：用于航空器或者航天器的纖維復合物部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于航空器或者航天器的纖維復合物部件。
背景技術(shù)：
雖然本發(fā)明以及其所基于的問題可應(yīng)用到任何的纖維復合物部件，但是，在下文 中將參照碳纖維塑料材料(CFRP)部件(也稱作纖維復合物部件)進行說明，所述碳纖維塑 料材料(CFRP)部件例如為航空器的機身、機翼或者方向舵單元。纖維復合物部件被廣泛應(yīng)用在航天器構(gòu)造中。例如，通過用于將基質(zhì)(例如環(huán)氧 樹脂)引入到纖維半成品中的真空注入工藝并通過隨后的固化來生產(chǎn)它們。與其它已知的 用于生產(chǎn)纖維復合物部件的工藝(例如預浸料坯工藝)相比，由于注入工藝允許使用更便 宜的纖維半成品，所以它是節(jié)約成本的。機翼的特定區(qū)域，例如成形突緣和前邊緣和/或表面在一定的環(huán)境狀況下可能結(jié) 冰，并且可能顯著地改變航空器的空氣動力升力和重量。用于抵制冰的形成的措施，特別 地，包括例如這樣的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有包含用于吹掉冰形成物的可膨脹區(qū)域的成形突緣。其 它裝置采用直接地或者間接地(感應(yīng)地)由電能供應(yīng)的電加熱元件。還有一種解決方案為 使熱氣穿過部件上的大量的開口吹出到表面上。所有這些解決方案的共同點是，一方面，它 們以提供線路和裝置的方式給航空器增加了額外的重量，和/或另一方面，在生產(chǎn)過程中 產(chǎn)生了進一步的成本。

發(fā)明內(nèi)容
針對該背景，本發(fā)明的目的是提供一種纖維復合物部件，其消除了或者顯著地減 少了上述缺陷。根據(jù)本發(fā)明，通過具有權(quán)利要求1的特征的纖維復合物部件實現(xiàn)了該目的。根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于航空器或者航天器的纖維復合物部件，其具有至少在 部分中配置的導電纖維。該導電纖維可與電源連接，用于充電，以加熱所述纖維，和/或以 測量所述纖維的電阻。在從屬權(quán)利要求中提供了本發(fā)明的有利的實施方式和改進。本發(fā)明的基本思想是在預浸料坯或者注入部件中使用涂覆有金屬層的碳纖維、天 然纖維、硼纖維和/或玻璃纖維作為導電材料。上述纖維由于所述金屬涂層而具有好的導 電性。該材料可在鋪帶工藝(ATL，AFP)中被加工，該工藝也用于加工纖維復合物部件的其 它材料。因此，與開始提到的方法相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢，特別地，非常薄的金屬涂層 提供了重量方面的優(yōu)勢。電源可構(gòu)成為提供預先可確定的電能，用于加熱所述至少部分的導電纖維。例如， 所述電能可來自于航空器或者航天器本身的電源。電源和至少部分的導電纖維的間接連接 也可能采用電感耦合，該電感耦合例如具有聯(lián)合地安裝在纖維復合物部件上或者其內(nèi)的感應(yīng)環(huán)線。電源可構(gòu)成為提供預先可確定的測量電流和/或預先可確定的測量電壓，并且能 與測量裝置連接，用于測量至少部分的導電纖維的、由外力作用引起的長度上的改變。因 此，視纖維復合物部件中的導電纖維的連接和配置的情況，有可能測量出在所有運行狀態(tài) 下的、導電纖維的金屬涂層的電阻，以之作為在航空器或者航天器的操作過程中施加的力 的函數(shù)，并且以此來評估例如部件的或者部件的特定部分的負載，以向航空器飛行員指示 結(jié)果，和/或自動觸發(fā)合適的措施，用于控制各自的負載情況。 另一個實施方式設(shè)置為至少部分的導電纖維被配置成用于連接到航空器和航天 器的雷電保護系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)已有技術(shù)，為了在具有該類復合物部件的航空器或者航天器中進行雷電保 護，預浸漬了樹脂的銅或者青銅網(wǎng)、或者箔被引入到復合物部件中作為第一層。EP 0 248 122 Bl提供了這樣的例子。在預浸料坯部件中，材料的厚度(與碳纖維預浸料坯相比)特 別在具有重疊的情況下具有負作用。在這種情況下，經(jīng)常形成褶皺或者波浪，這導致進行重 加工過程。此外，網(wǎng)的重量相對較大。處理網(wǎng)狀材料時需要特別注意，因為較大坯料的扭接 或者卷曲也可能導致部件中出現(xiàn)顯著的波浪。至今，僅能夠手工處理該材料。本發(fā)明能夠 克服這些缺陷。此外，還可以構(gòu)思出在復合物部件的表面上的編織織物或者UD預浸料坯與鍍金 屬的纖維的結(jié)合。因此，通過在不同方向上的纖維的金屬層的電阻，能夠確定遍及縱向纖維 材料的結(jié)構(gòu)強度、用于加熱的好的傳導性、當連接到雷電保護系統(tǒng)時的雷電突擊能量的好 的分布、以及通過改變導電纖維相對于纖維復合物部件的縱軸和橫軸的取向來確定纖維復 合物部件上的負載。同樣，與玻璃織物進行的結(jié)合也是可能的。可以像現(xiàn)有的預浸料坯或者干材料那 樣，以每單位面積各種重量來提供該涂覆金屬的材料。在下文中，將參照附圖中的各圖基于實施方式詳細說明本發(fā)明。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的作為航空器或者航天器的翼型部分的纖維復合物部件的一 個實施方式的透視圖；圖2是沿著圖1的線A-A的放大的示意性截面圖；和圖3是具有金屬層的導電纖維的一個實施方式的放大的橫截面圖。
具體實施例方式附圖中，除非另外指出，否則相同的附圖標記指代相同的或者功能等同的部件。圖1是根據(jù)本發(fā)明的作為航空器或者航天器(未圖示)的翼型部分的纖維復合物 部件1的一個實施方式的透視圖。翼型部分在圖示的橫截面15中具有特定的輪廓，該特定的輪廓具有圍繞所述橫 截面15的前邊緣1和表面3。在航空器或者航天器運行的過程中，空氣完全圍繞該翼型部 分流動，對于翼型部分的前邊緣2和表面3的特定區(qū)域來說，在某些環(huán)境狀況下，可能結(jié)冰。 在這些區(qū)域，例如在前邊緣2的來流區(qū)域10(橫截面中的陰影線)、一個或者更多個縱向或者橫向區(qū)域11、12中，或者在區(qū)域范圍13中，纖維復合物部件1在相關(guān)表面3中(參見圖 2)具有導電纖維6，該導電纖維6被連接到電源，例如被連接到航空器或者航天器的電氣系 統(tǒng)，用于產(chǎn)生熱。
作為環(huán)境狀況的函數(shù)，這種連接可以是可轉(zhuǎn)換的，在這種情況下，例如，使用多個 參數(shù)(空氣流動速度、壓力和溫度)作為作用變量?？梢灾苯油ㄟ^連接線(未圖示)來進行這種連接或者間接通過配置在纖維復合物 部件1內(nèi)部的對應(yīng)于待加熱的各自區(qū)域的感應(yīng)元件14來進行這種連接。在各自區(qū)域中的導電纖維6(參見圖2)也能被連接到或者可連接到配置成供應(yīng)測 量電流的電源，使用該測量電流能夠測量導電纖維6的電阻。針對該目的，導電纖維6可沿 纖維復合物部件1的縱向方向配置在縱向區(qū)域11中或者沿纖維復合物部件1的橫向方向 配置在橫向區(qū)域12中，用于確定由施加的力產(chǎn)生的并且相應(yīng)于這些方向的負載。通過改變 導電纖維6的長度，這些力改變了所述導電纖維6的電阻，其可用在合適連接的測量裝置 中，在該測量裝置中，該電阻值被加工處理以指示特定區(qū)域的負載。為了該目的，也可能使用單獨的局部區(qū)域，該單獨的局部區(qū)域此處僅示意性地示 出為區(qū)域范圍13。圖2是纖維復合物部件1的沿著圖1的線A-A的放大的示意性截面圖。該纖維復合物部件1包括多個層，該多個層此處示意性示出為表面3上的下基準 層5和上層4。如圖1所示，導電纖維6沿纖維復合物部件1的縱向方向在上層中伸展。當 然，也可以是其它方向。這種類型的導電纖維6的一種示例在圖3中以放大的橫截面示出。例如由碳或者 玻璃制成的纖維7被涂覆有一層附著力促進劑8，該附著力促進劑確保金屬層9附著到纖 維7的整個外圍?？刹捎貌煌に囃坎荚摻饘賹樱@些工藝在此將不進行說明。材料優(yōu)選 為具有好的導電特性的金屬或者金屬合金。雖然本發(fā)明目前已經(jīng)基于優(yōu)選實施方式進行了說明，不局限于該優(yōu)選實施方式， 但是本發(fā)明可以以許多不同的方式進行改進。例如，也可以采用微波發(fā)生器來代替感應(yīng)元件。導電纖維6既可以單向地(UD tape)配置又可以配置成織物形式。對于織物來說， 在相對于纖維復合物部件1的縱軸和橫軸的其它方向上也可能進行電阻的測量。特別在連接到雷電保護系統(tǒng)的情況下，由于相鄰和疊置的纖維6互相接觸，從而 可獲得整個相應(yīng)區(qū)域的好的傳導性，這例如在織物帶的情況下也是可能的。導電纖維6也可能以附加的方式布置，或者僅布置在基準層5的內(nèi)部，或者布置在 纖維復合物部件1的內(nèi)表面上。在碰撞和振動的情況下，導電纖維6在重量和空間方面具有特別的優(yōu)勢。在用于航空器或者航天器的纖維復合物部件1至少在部分上具有導電纖維6的情 況下，纖維6與電源連接，用于充電來加熱纖維6，和/或用于測量纖維6的電阻。附圖標記的目錄1纖維復合物部件2 前邊緣3 表面
4 上層5基準層6 導電纖維7 纖維8附著力促進劑9 金屬層10來流區(qū)域11縱向區(qū)域12橫向區(qū)域13區(qū)域范圍14感應(yīng)元件 15橫截面
權(quán)利要求
一種用于航空器或者航天器的纖維復合物部件(1)，其至少部分地具有導電纖維(6)，該導電纖維與電源連接，用于充電來加熱所述纖維(6)和/或來測量所述纖維(6)的電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維復合物部件(1)，其特征在于，所述纖維(6)由導電材料 構(gòu)成和/或被涂覆有金屬層(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的纖維復合物部件(1)，其特征在于，所述纖維(6)包括碳纖 維、天然纖維、硼纖維和/或玻璃纖維。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個所述的纖維復合物部件(1)，其特征在于，所述電 源構(gòu)成為提供預先可確定的電能，用來加熱至少部分的導電纖維(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的纖維復合物部件(1)，其特征在于，所述電源與所述至少部分 的導電纖維(6)的間接連接是電感耦合。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個所述的纖維復合物部件(1)，其特征在于，所述電 源構(gòu)成為提供預先可確定的測量電流和/或預先可確定的測量電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的纖維復合物部件(1)，其特征在于，所述電源與測量裝置連 接，用于測量所述至少部分的導電纖維(6)的由外力作用引起的長度的改變。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的纖維復合物部件(1)，其特征在于，所述測量裝置構(gòu)成為用于 測量所述纖維(6)的所述金屬層(9)的電阻。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個所述的纖維復合物部件(1)，其特征在于，所述至 少部分的導電纖維(6)構(gòu)成為用于與航空器或者航天器的雷電保護系統(tǒng)連接。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個所述的纖維復合物部件(1)，其特征在于，所述至 少部分的導電纖維(1)至少部分地被配置在所述纖維復合物部件(1)的上層(4)中。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個所述的纖維復合物部件(1)，其特征在于，所述纖 維復合物部件(1)由至少部分地包括作為單向帶和/或織物帶的導電纖維(6)的預浸料坯 和/或注入部件制備。
全文摘要
公開了用于航空器或者航天器的纖維復合物部件(1)，在至少一些部分中包括導電纖維(6)。所述纖維(6)與電源連接，用于供電以加熱所述纖維(6)、和/或測量所述纖維(6)的電阻。
文檔編號B64D15/12GK101970217SQ200980103306
公開日2011年2月9日 申請日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月29日
發(fā)明者豪克·倫斯費爾德 申請人:空中客車運營有限公司