复合材料飞机蒙皮防雷的四种主要类型介绍

有许多不同的解决方案的复合防雷已经使用了相当一段时间。这些包括膨胀金属箔，交织线，导电涂料和涂层，以及镀纤维。在本文中，我们可以了解四种防雷方案。

那么，我们如何为飞机和风力涡轮机的复合结构提供保护，使其免受雷击损害呢？

有四种方法主要的防雷设计方案来保护进行复合系统结构可以免受雷击损坏：延展性金属箔；交织线；导电油漆和涂料；电镀碳纤维；复合材料结构分析通常指的是碳纤维，玻璃纤维和Kevlar板。

碳纤维已被证明是一种非常轻巧而坚固的材料，从重量强度比的角度来看，玻璃纤维远不那么理想。

复合飞机雷电解决方案1: 延性金属箔

韧性金属箔被切片并拉伸成菱形或其他图案，在飞机防护应用中，其厚度通常在0.05-0.25毫米之间。

延展的形状可以允许金属网拉伸以适应环境复杂的轮廓加工表面。

常用的金属网种类

延性金属箔在飞机进行复合结构材料主要部件上拉伸，然后通过使用一种粘合剂粘合到位。常用的金属有：铜、铝、磷青铜取决于市场需求的其它一些金属，金属箔本身安全防护工作效果也是非常重要有效，但需要一个顶部的油漆为薄层。“薄“是这里的关键：理想的油漆层厚是0.13-0.25毫米，因为较厚的油漆会降低企业下面这些金属箔的性能。

复合材料飞机防雷解决方案2：交织线

第二种最常见的复合材料飞机防雷类型是交织线材（IWWF）。

碳纤维织物制造商将金属丝交织成碳纤维层（有时也采用玻璃纤维）。金属丝通常使用0.1毫米直径的电线。这种工艺的好处是它增加的重量非常小，因为与延性金属箔不同，粘合剂不是将电线粘合到碳纤维上所必需的。

交织的金属丝织物通常由铝或磷青铜制成，两者在防雷方面都非常有效。当涂覆在顶部的涂料和油漆厚度为0.13-0.25毫米时，这种解决方案效果最佳。与延性金属箔一样，较厚的油漆层不适合交织线应用。

交织线的工作原理

雷电电流被传导成碳纤维或玻璃纤维结构上，这导致细金属线膨胀并基本上从表面爆炸，产生更大的区域使雷电附着从而使得电流传导到更大的区域。

这样就降低了流向复合结构的雷电能量密度。当然，复合材料更少的能量密度意味着更小的损伤。     

复合材料飞机防雷解决方案3：导电涂料和薄膜

导电涂料已经存在了很长时间，从多年前的铜漆开始。由于铜非常重，最近，银漆使用越来越多。

镀银涂料和充银薄膜导电性非常好，在许多应用中都取得了较好的效果。

虽然导电涂料和薄膜是有效的，并且确实为复合材料结构提供了合理水平的防雷保护，但它们被认为是额外的保护层，而不是唯一的一层。 

复合材料飞机防雷解决方案4：电镀光纤

复合材料飞机防雷中最早的技术之一是电镀光纤。

镀镍可应用于碳纤维或玻璃纤维。玻璃纤维版本称为Thorstrand，偶尔可以在讨论防雷的旧论文中找到。今天，也使用镀镍碳纤维。

电镀纤维基本上是通过增加碳纤维的导电性来提供防雷保护，碳纤维具有中间的电阻性。电镀就为闪电提供了一条可行的导电路径。镍涂层在被闪电击中时往往会蒸发，因为能量对于这种薄涂层来说是显著的。

然而，这正是工程师想要的 - 闪电能量在结构中更薄地分布以防止穿透。由于涂层，碳纤维的能量密度降低。

虽然电镀纤维今天没有那么频繁地使用，但它仍然会偶尔出现在特定的应用中。            

进一步考虑：油漆应用和损坏修复

处理复合结构时的一个主要问题是，如果损坏（或者是否可以修复），它们有多容易修复。另一个问题是油漆和剥离油漆（在维修的情况下）。

在铝合金飞机上，如果要剥离飞机油漆并重新粉刷，这是一个相对简单的过程，化学剥离剂或磨料都可用于去除飞机表皮上的油漆。

但是在一块碳纤维或一块带有非常薄的金属箔或涂层的玻璃纤维上，技术人员必须小心，因为磨损会损坏这些薄而精致的保护件。溶剂和磨料很容易损坏延性金属箔，交织线的碳纤维和破坏导电涂层。

复合材料防雷总结

延性金属箔如何保护碳纤维？

延性金属箔用于分散雷击能量，使碳纤维在雷击的确切位置产生较低的能量密度，以帮助保护金属丝网下面的结构。闪电通常在20kA 到200kA 之间，因此分散这种巨大的热量和电流是很重要的。箔可以由铜和其他常见的航空航天金属制成。

哪些不同类型的导电涂料能提供一个最佳的防雷系统保护？

目前出色的导电涂料和薄膜，添加剂可能是银。银漆和薄膜具有很强的导电性，并为复合材料飞机部件提供额外的有效防雷层。

什么是交织的线，它如何保护平面？

交织是一种减轻重量的技术，其中小直径的金属丝被编织到碳纤维本身中。这消除了对粘合剂的需求，从而减轻了重量。延展性金属箔是有效的，但是它们需要一种粘合系统来将它们粘合到飞机结构上。交织在一起的金属丝被嵌入碳纤维织物中。当闪电击中这些交织导线的组件时，导线会蒸发，闪电能量会更均匀地分布在组件上。

什么是电镀碳纤维？

因为中国碳纤维是中性的电阻，可以镀镍。这种薄涂层技术有助于将雷电能进行扩散到复合结构材料主要部件上，在被雷击时降低系统能量密度。