Область техники
Настоящее изобретение касается конструкции, собранной из деталей из композитного материала. В особенности, настоящее изобретение касается конструкции, собранной из деталей из композитного материала, которые предназначены для изготовления рабочих авиационных конструкций и размещения электрической сети в летательном аппарате.
Предшествующий уровень техники
Использование композитных материалов в наши дни широко распространено в различных областях промышленности, в частности, в области авиационной и космической техники, где используются различные характеристики, которые свойственны этим материалам.
Композитные материалы используются, например, при изготовлении рабочих конструкций летательных аппаратов, в которых комбинация свойств легкости и механического сопротивления позволяют изготавливать более легкие рабочие конструкции, чем при использовании обычных материалов, но с эквивалентным механическим сопротивлением, и, таким образом, изготавливать летательный аппарат, который потребляет меньше энергии и выдерживает значительно более высокие полезные нагрузки.
Изготовление рабочих конструкций требует этапа определения конструктивных размеров, на котором идентифицированы напряжения, которым подвергнутся различные конструкции (механические, термические и т.д.) и определены характеристики составляющих их композитных материалов.
После изготовления рабочих конструкций устанавливаются различные системы, которые содержатся в летательных аппаратах. Летательный аппарат содержит обычно несколько типов систем, как, например, электрические/электронные системы, авиаэлектронные, сеть распределения мощности, либо также сеть передачи пассажирам аудио/видео сигналов системы развлечений.
Установка электрических/электронных систем, которые становятся все более многочисленными и сложными, требует использования множества пучков кабелей, которые размещаются, например, вдоль рабочих конструкций, где пучки подвержены возможным повреждениям.
Из патента US 7047349 известно встраивание всей электрической/электронной сети непосредственно в виде единой детали, выполненной из композитного материала, между слоями композитного материала в случае, когда самолет содержит, по существу, внешнюю деталь и внутреннюю деталь.
В патенте US 7047349 встраивание различных электрических/электронных элементов (кабелей, соединительных коробов и т.д.) между слоями композитного материала оказывает воздействие на однородность материала, следствием чего является уменьшение его механического сопротивления.
Кроме того, встраивание всей электрической сети в одну деталь неприменимо при изготовлении авиалайнеров значительных размеров, детали которых, в общем, состоят из множества соединенных между собой деталей из композитных материалов.
Встраивание электрических/электронных элементов в рабочие конструкции ставит, кроме того, проблему электромагнитной совместимости, например, защиту от молний элементов, которая является особо важной проблемой для летательных аппаратов, содержащих конструкции, выполненные из композитных материалов.
Краткое изложение существа изобретения
Настоящее изобретение касается жестких рабочих конструктивных деталей из композитных слоистых материалов, которые включают в себя кабельную сеть электрических проводников, которые играют конструктивную роль в детали. Предпочтительно, детали включают в себя также металлический слой для обеспечения опорного электрического сигнала для установки электрических/электронных систем. Металлический слой обеспечивает, кроме того, электромагнитную защиту кабельной сети электрических проводников. Детали собраны для создания рабочей конструкции, и каждая деталь содержит средства, позволяющие соединить кабельные проводники отдельных деталей для формирования в масштабе собранной конструкции электрической сети.
Жесткая конструктивная деталь рабочей конструкции из слоистого композитного материала по настоящему изобретению включает кабели электропроводов. Конструктивная деталь характеризуется тем, что она содержит:
- по меньшей мере, два конструктивных слоя, содержащих волокна, удерживаемые матрицей, выполненной из термоотверждающейся или термопластичной смолы,
- по меньшей мере, один проводящий слой сети, размещенный между двумя, по меньшей мере, из двух конструктивных слоев, содержащий сеть электропроводящих кабелей, при этом электропроводящие кабели размещены во всей конструктивной детали, по существу, равномерно и электрически изолированы от двух конструктивных слоев диэлектрическим материалом,
- средства электрического соединения для электрического соединения конструктивных деталей между собой, с которыми электрически соединены электропроводящие кабели, по меньшей мере, одного сетевого слоя.
При равномерном размещении проводящих кабелей во всей конструктивной детали механические характеристики конструктивной детали являются, по существу, однородными во всей детали. Проводящие кабели, кроме того, способны передавать электрические сигналы от одного средства соединения к другому.
В предпочтительном варианте воплощения конструктивная деталь содержит, по меньшей мере, три конструктивных слоя и, по меньшей мере, один проводящий слой опорного сигнала, размещенный между двумя, по меньшей мере, из трех конструктивных слоев. По меньшей мере, один проводящий слой опорного сигнала является проводящим во всех направлениях и соединен со средствами электрического соединения. По меньшей мере, один проводящий слой опорного сигнала играет конструктивную роль и способен проводить электрический опорный сигнал.
При изготовлении особенно жесткой конструктивной детали деталь содержит, по меньшей мере, четыре конструктивных слоя и, по меньшей мере, один слой материала ячеистого типа, размещенный между двумя конструктивными слоями для получения детали из материала типа сэндвича.
Проводящий слой опорного сигнала представляет собой металлический лист или решетку, выполненную их металлических или металлизированных кабелей, или слой металлического сетчатого материала.
В особом варианте осуществления изобретения средства электрического соединения представляют собой металлизированные отверстия, которые выходят на поверхность межсоединения конструктивной детали.
В другом варианте воплощения электрические соединительные средства представляют собой внешние соединения, установленные на поверхности межсоединения конструктивной детали.
Средства электрического соединения в другом варианте выполнения внутренних соединителей размещены в конструктивной детали и доступны с поверхности межсоединения или с края конструктивной детали.
Предпочтительно диэлектрический материал, электрически изолирующий электропроводящие кабели конструктивных слоев, выполнен из того же состава, что и термоотверждающаяся или термопластичная смола, используемая для изготовления конструктивных слоев.
При изготовлении жестких конструктивных слоев каждый конструктивный слой детали содержит углеродные волокна.
Изобретение касается также собранной рабочей конструкции, которая содержит, по меньшей мере, две жестких конструктивных детали из композитного материала, включающие в себя электропроводные кабели.
Рабочая конструкция отличается тем, что каждая конструктивная деталь содержит:
- по меньшей мере, два конструктивных слоя, содержащих волокна, удерживаемые матрицей, выполненной их термоотверждающейся или термопластичной смолы,
- по меньшей мере, один проводящий сетевой слой, размещенный между двумя, по меньшей мере, из двух конструктивных слоев, содержащий сеть электропроводящих кабелей, при этом электропроводящие кабели расположены, по существу, равномерно по всей конструктивной детали и электрически изолированы от двух конструктивных слоев диэлектрическим материалом,
- средства электрического соединения, которые электрически соединяют электропроводящие кабели, по меньшей мере, одного сетевого слоя.
Рабочая конструкция характеризуется также тем, что, по меньшей мере, две конструктивных детали электрически соединены с помощью средств соединения и образуют электрическую сеть, встроенную в рабочую конструкцию.
Предпочтительно каждая конструктивная деталь рабочей конструкции содержит, по меньшей мере, три слоя, и, по меньшей мере, проводящий слой опорного сигнала, размещенный между, по меньшей мере, двумя из трех конструктивных слоев, при этом, по меньшей мере, один проводящий слой опорного сигнала является проводящим во всех направлениях и соединен со средствами электрического соединения для обеспечения электрического опорного сигнала.
Предпочтительно средства соединения конструктивных деталей электрически соединены внешними средствами межсоединения, которые являются, например, съемными.
Такая собранная рабочая конструкция используется, например, для изготовления пола из композитного материала для транспортного средства, в частности, типа летательного аппарата, при этом пол содержит электрическую сеть, позволяющую связывать различное оборудование.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг. 1 схематично изображает вид в разобранном состоянии конструктивной детали из слоистого композитного материала в соответствии с первым вариантом воплощения изобретения;
фиг. 2 - вид в разобранном состоянии конструктивной детали из слоистого композитного материала в соответствии со вторым вариантом воплощения изобретения;
фиг. 3а и фиг. 3b - вид в разобранном состоянии конструктивных деталей из слоистого композитного материала в соответствии с третьим вариантом воплощения изобретения и вариантом этого третьего варианта;
фиг. 4а, фиг. 4b, фиг. 4с и фиг. 4d - общие виды различных вариантов воплощения изобретения средств электрического соединения конструктивной детали;
фиг. 5 - собранную рабочую конструкцию, содержащую множество конструктивных деталей.
Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
Настоящее изобретение касается конструктивных деталей из композитного материала для изготовления рабочих конструкций транспортных средств, в особенности, типа летательного аппарата, например панелей для изготовления полов.
Такие конструктивные детали выполнены из композитного материала типа содержащего волокна, удерживаемые матрицей, которая выполнена из термоотверждаемой смолы, наиболее часто, из эпоксидной смолы или из термопластичной смолы, например, смолы на основе полиэфирэфиркетона (РЕЕК), полиэфиркетонкетона (РЕКК), полиэфиримида (PEI), сульфида полифенилена (PPS) и т. д.
Такие конструктивные детали являются жесткими деталями.
Понятно, что конструктивные детали, в частности, когда они выполнены из композитного материала на термопластичной матрице, могут иметь определенную пластичность, когда они подвергаются воздействию высокой температуры, например, превышающей 100°С. Во всяком случае, конструктивные детали являются твердыми в условиях использования, называемых нормальными условиями, например, при температуре окружающей среды кабины летательного аппарата в случае панелей пола летательного аппарата.
Как изображено на фиг. 1, деталь из слоистого композитного материала содержит множество слоев, соединенных между собой соответствующим образом.
Конструктивная деталь 1 из композитного слоистого материала по изобретению содержит, по меньшей мере, первый конструктивный слой 11 и второй конструктивный слой 12. Конструктивные слои 11 и 12 имеют, по существу, одинаковые размеры и имеют формы, выполненные с возможностью формирования изготавливаемой конструктивной детали, например, простую форму, такую как прямоугольная панель для изготовления полов летательного аппарата.
Конструктивные слои 11 и 12 имеют предпочтительно одну природу, например, выполнены из стеклянных, углеродных или арамидных волокон, при этом волокна выполнены вытканными или однонаправленными, пропитанными термоотверждающейся или термопластичной смолой, образующей матрицу. Конструктивные слои выполнены, например, из предварительно пропитанных или сухих волокон, которые пропитываются смолой в процессе изготовления детали.
Первый электропроводящий слой, называемый сетевым слоем 15, размещен между конструктивными слоями 11, 12 и, по существу, имеет форму и размеры, одинаковые с конструктивными слоями.
Сетевой слой 15 образован слоем 150 диэлектрического материала, обеспечивающим связь с конструктивными слоями 11, 12. Слой 150 диэлектрического материала выполнен, например, на основе термоотверждающейся или термопластичной смолы, предпочтительно того же состава, что и смола, образующая матрицу слоистого композитного материала.
Слой 150 диэлектрического материала включает сеть проводящих кабелей 151а - 151с, которые не контактируют между собой и распределены, по существу, равномерно во всей конструктивной детали 1. Например, проводящие кабели являются, по существу, параллельными в соответствии, по существу, с равномерным шагом во всей конструктивной детали или в зонах конструктивной детали, таких, как зоны, которые не пересекаются фиксирующими элементами. Проводящие кабели 151а - 151с в предпочтительном варианте осуществления размещены попарно.
Проводящие кабели 151а - 151с являются, предпочтительно, металлическими кабелями, например, из алюминия, меди и т. д.
Проводящие кабели 151а - 151с имеют, предпочтительно, одинаковый диаметр. В особом варианте воплощения проводящие кабели имеют различные диаметры, например, два диаметра d0 и d1, и распределены равномерно в слое 150 диэлектрического материала, например, с равномерным попеременным расположением проводящих кабелей с диаметрами d0 и d1.
Каждый проводящий кабель 151а - 151с имеет два конца и размещен таким образом, что каждый конец кабеля расположен вблизи края сетевого слоя 15. Концы проводящего кабеля 151а - 151с находятся, предпочтительно, у различных краев, например, противоположных краев в случае сетевого слоя 15 прямоугольной формы.
Конструктивные слои 11 и 12 и сетевой слой 15 собраны для образования конструктивной детали 1 из композитного материала с использованием подходящего способа, например, методом переноса смолы либо автоклавным способом. В частности, в случае использования термоотверждающейся смолы способ включает этап нагрева, в процессе которого термоотверждающаяся смола отверждается.
Вследствие того, что проводящие кабели 151а - 151с и слой 150 диэлектрического материала, который обеспечивает связь с конструктивными слоями 11, 12, сетевой слой 15 играет конструктивную роль в детали 1 и обеспечивает механическое сопротивление детали.
Вследствие того, что, по существу, проводящие кабели 151а-151с равномерно распределены во всем слое 150 диэлектрического материала, механические характеристики конструктивной детали 1 являются, по существу, однородными в любой точке конструктивной детали.
Конструктивная деталь 1 вследствие того, что проводящие кабели 151а - 151с размещены внутри слоя 150 диэлектрического материала, способна передавать электрические сигналы с одного конца проводящего кабеля на другой, такие как информативные или контрольные сигналы, и/или проводить электрические токи в случае электропитания. В случае попарного расположения кабелей электрические сигналы могут быть, например, различными сигналами.
Ниже в описании будет рассматриваться только случай использования электрических сигналов.
Диаметр проводящих кабелей 151а - 151с определяется, например, в зависимости от характеристик предназначенных для передачи электрических сигналов, и расстояние между кабелями, предпочтительно, таково, что взаимодействия между кабелями минимально.
В особом варианте воплощения проводящие кабели выполнены в виде печатной платы для передачи электрических сигналов в различных направлениях и, по существу, равномерно распределены по всей конструктивной детали 1. Если механические характеристики конструктивной детали 1 ухудшены локально, то деталь, например, локально усиливается путем использования вставок и/или элементами жесткости для обеспечения, по существу, одинаковых механических характеристик в любой точке.
Вследствие наличия слоя 150 электрически изолирующего диэлектрического материала проводящие кабели 151а - 151с, передающие электрические сигналы, электрически изолированы от конструктивных слоев 11 и 12, что является особенно предпочтительным в случае электропроводящих конструктивных слоев, например, слоев, состоящих из углеродных волокон («carbon fiber composite» или CFC).
В сходном не представленном варианте воплощения сетевого слоя 15 проводящие кабели 151а - 151с вытканы на слое и каждый проводящий кабель содержит оболочку из диэлектрического материала 150, которая электрически изолирует кабель от конструктивных слоев конструктивной детали 1.
В особом варианте воплощения (не показан) деталь 1 из композитного слоистого материала содержит, по меньшей мере, второй сетевой слой 15'. В случае сетевых слоев 15 и 15', по существу, с параллельными проводящими кабелями проводящие слои имеют, предпочтительно, различные ориентации, например, такие, чтобы проводящие кабели различных слоев были, по существу, перпендикулярны.
Вследствие наличия второго сетевого слоя 15' механическое сопротивление детали 1 повышено. Механические характеристики конструктивной детали являются также более однородными вследствие различной ориентации двух сетевых слоев 15 и 15'.
Предпочтительно проводящие кабели различных проводящих слоев электрически связаны между собой. Например, проводящий кабель 151а и проводящий кабель 151а' сетевого слоя 15' связаны с помощью средства соединения, проходящего на уровне, где проводящие кабели, по существу, перпендикулярные, пересекаются. При соединении проводящих кабелей различных сетевых слоев один и тот же электрический сигнал передается в различных направлениях.
Фиг. 2 изображает второй вариант воплощения изобретения, в котором конструктивная деталь 1 содержит электропроводящий слой, называемый слоем 16 опорного сигнала, расположенный между конструктивным слоем 12 и конструктивным слоем 13.
Конструктивный слой 13 и слой 16 опорного сигнала имеют, по существу, одинаковую форму и те же размеры, что и конструктивные слои 11 и 12.
Слой 16 опорного сигнала является, по существу, металлическим слоем и образован, например, тонким металлическим листом или выткан из равномерно расположенных металлических или металлизированных волокон, либо в виде равномерной решетки из металлических или металлизированных кабелей.
Слой 16 опорного сигнала вследствие его металлической природы и равномерности участвует также в обеспечении, по существу, однородности механических характеристик конструктивной детали 1.
Слой 16 опорного сигнала является также вследствие его, в основном, металлической природы проводящим во всех направлениях. Под «проводящим во всех направлениях» понимают, что электрический сигнал, приложенный к любой точке слоя 16 опорного сигнала, передается в любую точку слоя опорного сигнала. Слой 16 опорного сигнала также предназначен для передачи электрического опорного сигнала, например, опорного сигнала, общего для всех электрических сигналов, передаваемых сетевым слоем 15, такого как электрическая масса.
Слой 16 опорного сигнала обеспечивает также защиту проводящих кабелей 151а - 151с сетевого слоя 15 от электромагнитных возмущений, источник которых находится со стороны поверхности слоя опорного сигнала, противолежащего сетевому слою. Электромагнитные возмущения могут быть, например, вызваны сильными электромагнитными полями, передаваемыми радарами, излучениями находящихся на борту электрических/электронных систем или молниями.
Фиг. 3а изображает третий вариант воплощения конструктивной детали 1 по изобретению типа сэндвича, в котором слой ячеистого материала 17, например, материала в виде пчелиных сот, вставлен между слоями, предпочтительно, конструктивными слоями. Например, ячеистый слой 17 размещен между конструктивным слоем 12 и конструктивным слоем 14, а слой 16 опорного сигнала размещен между конструктивными слоями 13 и 14.
Материалы типа сэндвича являются особенно предпочтительными вследствие повышенного отношения механическое сопротивление/вес, ячеистый слой 17 выполняют, например, из алюминия или Nomex®.
В сходном варианте воплощения конструктивной детали 1 из композитного материала типа сэндвича по изобретению, (фиг. 3b), сотовый слой 17, выполненный из электропроводящего материала, предпочтительно обеспечивает выполнение функций слоя 16 опорного сигнала.
Конструктивные слои 11-14 представляют собой особый вариант осуществления, образованный множеством слоев, как изображено на фиг. 1, 2, 3а и 3b. Число слоев, в основном, определяется механическими характеристиками и желаемой толщиной конструктивной детали 1.
В другом варианте осуществления (не показан), деталь 1 содержит два сетевых слоя 15 и 15' и слой 16 опорного сигнала, разделенные конструктивными слоями.
В общем, конструктивная деталь 1 содержит несколько сетевых слоев и несколько слоев опорного сигнала. Размещение сетевых слоев и опорного сигнала является, например, таким, что слой опорного сигнала размещен между двумя сетевыми слоями для уменьшения электромагнитных воздействий одного слоя на другой и наоборот, и/или таким, что сетевые слои все размещены между двумя слоями опорного сигнала для улучшения электромагнитной защиты сетевых слоев от воздействия от внешних электромагнитных полей или излучений от размещенных на борту электрических/электронных систем.
Конструктивная деталь 1 из слоистого композитного материала содержит также средства 18 электрического соединения, которые электрически подключены к проводящим кабелям сетевого слоя 15 и со слоем 16 опорного сигнала.
Средства 18 электрического соединения подключены к двум концам проводящих кабелей и, по меньшей мере, к двум точкам слоя 16 опорного сигнала. Описанные ниже примеры иллюстрируют только средства электрического соединения с одной стороны конструктивной детали 1, соединенные с одним концом каждого соответствующего проводящего кабеля, и подобные средства электрического соединения используются для второго конца каждого соответствующего кабеля и для второй точки слоя опорного сигнала.
Средства 18 электрического соединения являются либо внешними соединителями, установленными на поверхности конструктивной детали 1 на стороне межсоединения, либо внутренними соединителями, встроенными между слоями, образующими конструктивную деталь для соединения через поверхность межсоединения, или через строну конструктивной детали.
Средства соединения различных конструктивных деталей соединены непосредственно, то есть они геометрически выполнены с возможностью обеспечения электрического контакта путем механического соединения деталей или косвенно через средства 5 межсоединения, которые соединяют средства соединения различных конструктивных деталей, таких как коаксиальный кабель, информационный шлейф или любой тип электрического кабеля для передачи одного или нескольких электрических сигналов.
Фиг.4а представляет первый вариант выполнения средств 18 электрического соединения, в соответствии с которым средства соединения являются внутренними соединителями с использованием металлизированных отверстий 180a - 180d. Отверстия 180а - 180d выходят на поверхность межсоединения вблизи края конструктивной детали 1, и каждое отверстие 180а - 180d электрически соединяет электрический кабель 151а - 151с соответственно сетевого слоя 15 или проводящего слоя 16 опорного сигнала с поверхностью межсоединения.
Отверстия 180а - 180d, например, но не обязательно, выровнены относительно края конструктивной детали 1. В случае, когда отверстия 180а - 180d проходят насквозь конструктивной детали 1, слой 16 опорного сигнала содержит, предпочтительно, вырезы, с области отверстий, соответствующие проводящим кабелям, так чтобы не было электрической связи между проводящими кабелями 151а - 151с и слоем 16 опорного сигнала.
Посредством этих отверстий 180а - 180d и отверстий 280а -280d, выполненных в конструктивной детали 2, проводящие кабели 151а - 151с непосредственно подключены к кабелям 251а - 251с конструктивной детали 2, и слой 16 опорного сигнала непосредственно соединен со слоем 26 опорного сигнала конструктивной детали 2 с помощью средств 5 межсоединения, таких как U-образные перемычки (фиг.4а).
Фиг.4b представляет второй вариант выполнения средств 18 электрического соединения, в котором средства соединения являются внутренними соединителями 182, которые встроены между слоями конструктивной детали 1. Внутренние соединители 182 легко доступны через край конструктивной детали и геометрически стыкуются с внутренними соединителями 282, встроенными в конструктивную деталь 2, например, соединители типа штепсель-розетка, таким образом, что внутренние соединители 182 и 282 обеспечивают непрерывность электрической цепи, когда конструктивные детали 1 и 2 собраны край в край.
Фиг.4с представляет третий вариант средств 18 электрического соединения, в соответствии с которым средства соединения являются внешним соединителем 181, установленным на поверхности межсоединения конструктивной детали 1, вдоль стороны детали и с длиной, подобной длине стороны. Внешний соединитель 181 является, например, плоским многоконтактным соединителем, при этом каждый контакт соединен с проводящим кабелем 151а - 151с или с проводящим слоем 16 опорного сигнала. Внешний соединитель 181 геометрически стыкуется с внешним соединителем 281 на конструктивной детали 2, как соединение типа штепсель/розетка, для обеспечения непрерывности электрической цепи при сборке стык в стык двух конструктивных деталей 1 и 2.
Фиг. 4d изображает похожий вариант осуществления, в котором внешний соединитель 181 имеет внутренние размеры по длине стороны конструктивной детали 1, и проводящие кабели слоя 15 соединяются с точкой схождения, например, для использования подходящего внешнего соединителя.
Средства 18 электрического соединения не ограничиваются описанными средствами и могут быть использованы все подходящие внешние или внутренние соединители для электрического/электронного соединения.
Электрические кабели 151а - 151с сетевого слоя 15, которые все играют конструктивную роль в конструктивной детали 1, необязательно все соединены с соединительными средствами 18, то есть проводящие кабели необязательно все выполняют функцию передачи электрических сигналов. Соединительные средства 18, например, обеспечиваются для соединения проводящих кабелей.
В другом варианте осуществления все проводящие кабели 151а - 151с соединены со средствами 18 электрического соединения, даже если они не используются для передачи электрических сигналов.
Фиг. 5 изображает собранную рабочую конструкцию 8, содержащую множество жестких конструктивных деталей 1, 2 и 3, по существу прямоугольной формы. Электрическая сеть 6 образована вдоль рабочей конструкции, соединяющей конструктивные детали 1, 2 и 3 между собой с помощью средств электрического соединения соответственно 18а - 18b, 28а - 28с и 38а - 38b. Рабочая конструкция 8 является, например, полом транспортного средства типа летательного аппарата, который содержит электрическую сеть 6.
Электрическая сеть 6 связывает электрические/ электронные системы 90, 91 и 92, которые установлены в различных зонах летательного аппарата.
В примере на фиг. 5 первая система 90 связана со второй системой 91 конструктивными деталями 1, 2 и 3. Система 90 связана также с третьей системой 92 конструктивными деталями 1 и 2.
Система 90 электрически соединена со конструктивной деталью 1 (то есть с проводящими кабелями 151а - 151с сетевого слоя 15 и с проводящим слоем 16 опорного сигнала) посредством средств 18а соединения. Подобным образом системы 91 и 92 электрически соединены соответственно с деталями 3 и 2 через соответствующие средства 28b и 38а соединения.
Различные проводящие кабели конструктивных деталей 1, 2 и 3 изображены пунктирными линиями и в примере, изображенном на фиг.5, некоторые из проводящих кабелей играют только конструктивную роль, а другие играют одновременно конструктивную и проводящую роль и связаны со средствами соединения.
В предпочтительном варианте осуществления электрическая сеть 6 является разветвленной, то есть она содержит множество связей для передачи электрического сигнала от одной электрической/электронной системы к другой для обеспечения передачи электрического сигнала в случае отказа одной линии связи. Настоящее изобретения позволяет, таким образом, повысить механическое сопротивление конструктивной детали путем включения проводящих кабелей, ориентированных для увеличения механического сопротивления. Проводящие кабели используются также для передачи электрических сигналов и конструктивные детали по настоящему изобретению собираются для образования рабочей конструкции, вдоль которой образована электрическая сеть, соединяющая кабели различных деталей с помощью средств электрического соединения.
Настоящее изобретение касается конструкции, собранной из деталей из композитного материала, которые предназначены для изготовления рабочих авиационных конструкций и размещения электрической сети в летательном аппарате. Технический результат - обеспечение конструкций значительных размеров, имеющих электрическую сеть, путем электрического соединения конструктивных деталей между собой. Достигается тем, что жесткая конструктивная деталь (1) из слоистого композитного материала включает в себя электропроводные кабели и характеризуется тем, что содержит, по меньшей мере, два конструктивных слоя (11, 12), содержащих волокна, удерживаемые термоотверждающейся или термопластичной матрицей, при этом, по меньшей мере, один проводящий сетевой слой (15) размещен между двумя из, по меньшей мере, двух конструктивных слоев, причем, по меньшей мере, один проводящий сетевой слой содержит сеть электропроводных кабелей (151а - 151с), при этом электропроводные кабели размещены в конструктивной детали, по существу, равномерно и электрически изолированы от двух конструктивных слоев диэлектрическим материалом (150). Конструктивная деталь (1) содержит также средства (18) электрического соединения, с которыми электропроводные кабели (151а - 151с) и, по меньшей мере, один сетевой слой (15) электрически соединены для формирования электрической сети (6) посредством сборки нескольких конструктивных деталей. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 9 ил.
1. Жесткая конструктивная деталь (1) рабочей конструкции летательного аппарата из слоистого композитного материала, включающая в себя электропроводные кабели, отличающаяся тем, что содержит: по меньшей мере, два конструктивных слоя (11, 12), содержащих волокна, удерживаемые матрицей, выполненной из термоотверждающейся или термопластичной смолы, по меньшей мере, один проводящий сетевой слой (15), размещенный между, по меньшей мере, двумя конструктивными слоями, при этом, по меньшей мере, один проводящий сетевой слой содержит сеть электропроводных кабелей (151а - 151с), которые размещены во всей конструктивной детали, по существу, равномерно и электрически изолированы от двух конструктивных слоев диэлектрическим материалом (150), средства (18) электрического соединения для электрического соединения конструктивных деталей между собой, которые электрически соединяют электропроводные кабели (151а - 151с), по меньшей мере, одного сетевого слоя (15).
2. Конструктивная деталь по п.1, содержащая, по меньшей мере, три конструктивных слоя (11-13) и, по меньшей мере, один проводящий слой (16) опорного сигнала, размещенный между двумя, по меньшей мере, из трех конструктивных слоев, при этом, по меньшей мере, один проводящий слой опорного сигнала является проводящим во всех направлениях и соединен со средствами (18) электрического соединения.
3. Конструктивная деталь (1) по п.2, в которой, по меньшей мере, один проводящий слой (16) опорного сигнала выполнен в виде металлического листа или решетки, выполненной из металлических или металлизированных кабелей.
4. Конструктивная деталь (1) по п.2, в которой, по меньшей мере, один слой (16) опорного сигнала выполнен из металлического ячеистого материала.
5. Конструктивная деталь (1) по п.2, содержащая, по меньшей мере, четыре конструктивных слоя (11-14) и, по меньшей мере, один слой (17) из материала ячеистого типа, размещенный между двумя, по меньшей мере, из четырех конструктивных слоев.
6. Конструктивная деталь (1) по п.3, содержащая, по меньшей мере, четыре конструктивных слоя (11-14) и, по меньшей мере, один слой (17) из материала ячеистого типа, размещенный между двумя, по меньшей мере, из четырех конструктивных слоев.
7. Конструктивная деталь (1) по п.4, содержащая, по меньшей мере, четыре конструктивных слоя (11-14) и, по меньшей мере, один слой (17) из материала ячеистого типа, размещенный между двумя, по меньшей мере, из четырех конструктивных слоев.
8. Конструктивная деталь (1) по любому из пп.1-7, в которой средства (18) электрического соединения выполнены в виде металлизированных отверстий (180а - 180d), открывающихся на сторону межсоединений конструктивных деталей.
9. Конструктивная деталь (1) по любому из пп.1-7, в которой средства (18) электрического соединения являются внешними соединителями (181), установленными на поверхности на стороне межсоединений конструктивной детали.
10. Конструктивная деталь (1) по любому из пп.1-7, в которой средства (18) электрического соединения являются внутренними соединителями (182), размещенными в конструктивной детали и доступными со стороны межсоединений или с края конструктивной детали.
11. Конструктивная деталь (1) по любому из пп.1-7, в которой диэлектрический материал (150) имеет тот же состав, что и термоотверждающаяся или термопластичная смола конструктивных слоев (11, 14).
12. Конструктивная деталь (1) по п.8, в которой диэлектрический материал (150) имеет тот же состав, что и термоотверждающаяся или термопластичная смола конструктивных слоев (11-14).
13. Конструктивная деталь (1) по п.9, в которой диэлектрический материал (150) имеет тот же состав, что и термоотверждающаяся или термопластичная смола конструктивных слоев (11-14).
14. Конструктивная деталь (1) по п.10, в которой диэлектрический материал (150) имеет тот же состав, что и термоотверждающаяся или термопластичная смола конструктивных слоев (11-14).
15. Конструктивная деталь (1) по любому из пп.1-7, в которой каждый конструктивный слой (11-14) содержит углеродные волокна.
16. Конструктивная деталь (1) по п.8, в которой каждый конструктивный слой (11-14) содержит углеродные волокна.
17. Конструктивная деталь (1) по п.9, в которой каждый конструктивный слой (11-14) содержит углеродные волокна.
18. Конструктивная деталь (1) по п.10, в которой каждый конструктивный слой (11-14) содержит углеродные волокна.
19. Конструктивная деталь (1) по п.11, в которой каждый конструктивный слой (11-14) содержит углеродные волокна.
20. Рабочая конструкция (8) летательного аппарата, содержащая, по меньшей мере, две жесткие конструктивные детали (1, 2) из слоистого композитного материала, включающие в себя электропроводящие кабели, отличающаяся тем, что каждая конструктивная деталь (1, 2) содержит: по меньшей мере, два конструктивных слоя (11, 12), содержащих волокна, удерживаемые матрицей, выполненной из термоотверждающейся или термопластичной смолы, по меньшей мере, один проводящий сетевой слой (15), размещенный между двумя, по меньшей мере, из двух конструктивных слоев, причем, по меньшей мере, один проводящий сетевой слой содержит сеть электропроводных кабелей (151а - 151с), которые размещены во всей конструктивной детали, по существу, равномерно и электрически изолированы от двух конструктивных слоев диэлектрическим материалом (150), средства (18) электрического соединения, которые электрически соединяют электропроводящие кабели (151а - 151с), по меньшей мере, одного сетевого слоя (15), по меньшей мере, две конструктивные детали (1, 2) электрически соединены со средствами электрического соединения и образуют электрическую сеть (6), встроенную в собранную рабочую конструкцию.
21. Рабочая конструкция (8) по п.20, в которой каждая конструктивная деталь (1, 2) содержит, по меньшей мере, три конструктивных слоя (11-13) и, по меньшей мере, один проводящий слой (16-26) опорного сигнала, размещенный, по меньшей мере, между двумя из трех конструктивных слоев, при этом, по меньшей мере, один проводящий слой опорного сигнала является проводящим во всех направлениях и соединен со средствами (18-28) электрического соединения.
22. Рабочая конструкция (8) по любому из пп.20 или 21, в которой средства соединения (18-28) конструктивных деталей (1, 2) электрически соединены средствами (5) межсоединений.
