提供EME防护的紧固件系统.pdf

摘要
申请专利号：	CN201380016423.6	申请日：	2013.02.28
公开号：	CN104245511A	公开日：	2014.12.24
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):B64D45/02申请日:20130228\|\|\|公开
IPC分类号：	B64D45/02; F16B33/06	主分类号：	B64D45/02
申请人：	波音公司
发明人：	R·P·怀特洛克; R·A· 罗杰斯; P·A·科罗纳多; S·D·摩登
地址：	美国伊利诺伊州
优先权：	2012.03.29 US 13/434,835
专利代理机构：	北京纪凯知识产权代理有限公司 11245	代理人：	赵蓉民
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内容摘要

一种方法，所述方法包括将紧固件(750)插入构件(710，720)堆叠中，以及用具有在选择的位置处的干燥的电介质涂层和干燥的电介质密封件中的至少一个的零件终止紧固件(750)，以防护免受电磁效应(EME)；还公开了一种紧固件(310)，其具有在头部(320)上的互锁电介质覆盖物(340)；以及一种紧固系统，其包括紧固件、终止零件和不同的EME防护特征件。

权利要求书

权利要求书
1.  一种方法，其包括：将紧固件插入构件堆叠中，以及用具有在选择的位置处的干燥的电介质涂层和干燥的电介质密封件中的至少一个的零件终止所述紧固件，以防护免受电磁效应即EME。

2.  根据权利要求1所述的方法，其中所述密封件用于防护免受电弧、火花和热粒子喷射；并且其中所述涂层用于防护免受电弧和火花。

3.  根据权利要求1或2所述的方法，其中所述构件是飞行器构件，其中至少一个所述构件由复合材料制成。

4.  根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述构件包括飞行器蒙皮和金属构件。

5.  根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中插入至少一个所述紧固件包括将紧固件轴装配到所述堆叠中的通孔中，所述轴涂覆有包括导电粒子的干燥树脂。

6.  根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中插入至少一个所述紧固件包括将紧固件轴装配到所述堆叠中的通孔中，所述紧固件包括头部和在所述头部上的近端位置处的电介质密封件。

7.  根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中插入至少一个所述紧固件包括插入具有上表面的紧固件头部，所述上表面具有经配置保持电介质层的多个机械互锁站点，所述电介质层覆盖所述头部的所述上表面，所述电介质与所述互锁站点机械地互锁。

8.  根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中终止紧固件包括用主体终止所述紧固件，所述主体具有中心开口和用于防护免受EME效应的至少一个特征件，所述至少一个特征件是仅在所述中心开口的选择部分上的干燥的电介质涂层和干燥的电介质密封件中的至少一个，所述密封件被固定到所述主体并且从所述主体轴向突出。

9.  根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其还包括在执行所述紧固之前将导电层添加到所述堆叠的上表面。

10.  一种紧固件，其包括：
紧固件头部，其具有上表面，所述上表面具有经配置保持电介质层的多个机械互锁站点；以及
干燥的电介质层，其覆盖所述头部的所述上表面，所述电介质层与所述互锁站点机械地互锁。

11.  根据权利要求10所述的紧固件，其由所述电介质层、所述头部和从所述头部延伸的紧固件轴组成。

12.  根据权利要求10或11所述的紧固件，其中每个互锁站点包括从所述上表面向上延伸并且具有接近所述上表面的底切部的突起。

13.  根据权利要求10、11或12所述的紧固件，其还包括涂覆有干燥树脂的轴，所述干燥树脂包括导电粒子。

14.  一种紧固系统，其包括紧固件、至少一个紧固件终止零件、以及用于所述紧固件和每个紧固件终止零件的EME防护特征件，所述EME防护特征件从由下列组件组成的组中选取：
所述紧固件的轴上的导电树脂涂层；
所述紧固件的头部上的互锁电介质覆盖物；
所述紧固件头部的近端位置上的电介质密封件；
所述终止零件的远端位置上的电介质密封件；
所述终止零件的近端位置上的电介质密封件；
所述终止零件的远端位置上的电介质涂层；以及
所述终止零件的近端位置上的电介质涂层。

15.  根据权利要求14所述的紧固系统，其中所述电介质密封件用于防护免受电弧、火花和热粒子喷射；并且其中所述电介质涂层用于防护免受电弧和火花。

说明书

说明书提供EME防护的紧固件系统
背景技术
轻量复合材料有望用于航空工业。纤维复合材料比传统金属合金在比强度和刚度上提供显著的改善。较好的比强度和刚度转化成重量减轻，其转化成节省燃料和较低的操作成本。另外，复合材料不像铝那样会腐蚀，并且它们更耐疲劳。
这些飞行器中的复合结构不容易带走由雷击产生的极限电流和电磁力。
具有复合结构的飞行器可配备有抵抗雷击产生的电磁效应(EME)的防护。例如，导电介质可提供在表面上，以将雷电电流转向离开下面的金属紧固件系统。另外，紧固件零件之间的缝隙和紧固件零件与结构构件之间的缝隙可填充有电介质密封剂。即使一些电流没有转向，密封剂防止电弧和火花穿过所述缝隙。
密封剂提供EME防护。然而，注入密封剂的过程是费时的，这是由于其涉及多个步骤，包括表面清洗、密封剂固化和除去过度填充。此外，密封剂添加了飞行器的重量。添加到单个紧固件系统的重量可能看似微不足道。然而，将密封剂施加到单个飞行器中的数万个紧固件可添加数百磅。
发明内容
根据本文的实施例，一种方法包括将紧固件插入构件堆叠中、以及用具有在选择的位置处的干燥的电介质涂层和干燥的电介质密封件中的至少一个的零件终止紧固件，以防护免受电磁效应(EME)。
根据本文的另一个实施例，一种紧固件，包括：紧固件头部，其具有上表面，该上表面具有经配置保持电介质层的多个机械互锁站点；以及干燥的电介质层，其覆盖所述头部的上表面。电介质层与互锁站点机械地互锁。
根据本文的另一个实施例，用于终止紧固件的零件包括具有中心开口的紧固件终止主体，以及用于防护免受EME效应的至少一个特征件。所述至少一个特征件包括电介质涂层和在选择的位置处部分覆盖中心开口的电介质密封件中的至少一个。密封件固定到主体。涂层和密封件具有用于抑制雷电电流的厚度和成分。选择的位置包括远端位置和近端位置中的至少一个。
根据本文的另一个实施例，紧固系统包括紧固件、至少一个紧固件终止零件、以及用于紧固件和每个紧固件终止零件的EME防护特征件。EME防护特征件从由紧固件轴上的导电树脂涂层、紧固件头部上的互锁电介质覆盖物、紧固件头部的近端位置上的电介质密封件、终止零件的远端位置上的电介质密封件、终止零件的近端位置上的电介质密封件、终止零件的远端位置上的电介质涂层、以及终止零件的近端位置上的电介质涂层组成的组中选取。
总之，根据本发明的一个方面，提供了一种方法，所述方法包括：将紧固件插入构件堆叠中以及用具有在选择的位置处的干燥的电介质涂层和干燥的电介质密封件中的至少一个的零件终止紧固件，以防护免受电磁效应(EME)。有利地，所述方法包括密封件，其用于防护免受电弧、火花和热粒子喷射，并且其中涂层用于防护免受电弧和火花。有利地，所述方法使得构件是飞行器构件，其中至少一个构件由复合材料制成。有利地，在所述方法中，构件包括飞行器蒙皮和金属构件。有利地，在所述方法中，插入至少一个紧固件包括将紧固件轴装配到堆叠中的通孔中，所述轴涂覆有包括导电粒子的干燥的树脂。有利地，在所述方法中，插入至少一个紧固件包括将紧固件轴装配到堆叠中的通孔中，紧固件包括头部和在头部上的近端位置处的电介质密封件。有利地，在所述方法中，插入至少一个紧固件包括插入具有上表面的紧固件头部，该上表面具有经配置保持电介质层的多个机械互锁站点，电介质层覆盖头部的上表面，电介质与互锁站点机械地互锁。有利地，在所述方法中，终止紧固件包括用主体终止紧固件，该主体具有中心开口和用于防护免受EME效应的至少一个特征件，所述至少一个特征件是仅在中心开口的选择部分上的干燥的电介质涂层和干燥的电介质密封件中的至少一个，密封件固定到主体并且从主体轴向突出。有利地，所述方法还可包括在执行紧固之前将导电层添加到堆叠的上表面。
根据本发明的另一方面，提供了一种紧固件，该紧固件包括具有上表面的紧固件头部，该上表面具有经配置保持电介质层的多个机械互锁站点；以及干燥的电介质层，其覆盖头部的上表面，该电介质层与互锁站点机械地互锁。有利地，电介质层、头部和紧固件轴从头部延伸。有利地，每个互锁站点包括从上表面向上延伸并且具有接近上表面的底切部的突起。有利地，互锁站点以格子图案布置。有利地，互锁站点以径向图案布置成辐条。有利地，所述表面具有粗糙度以增强对电介质层的保持。有利地，在5和9之间，互锁站点从上表面突出。有利地，电介质层紧密接触上表面和互锁站点。有利地，紧固件还可包括轴，该轴涂覆有包括导电粒子的干燥的树脂。有利地，紧固件还可包括紧固件头部上的近端位置处的干燥的电介质密封件。
根据本发明的又一方面，提供了用于终止紧固件的包括紧固件终止主体的零件，所述紧固件终止主体具有中心开口和用于防护免受EME效应的至少一个特征件，所述至少一个特征件包括在选择的位置处的电介质涂层和部分地覆盖中心开口的电介质密封件中的至少一个，密封件固定到主体，涂层和密封件具有用于抑制雷电电流的厚度和成分，选择的位置包括远端位置和近端位置中的至少一个。有利地，密封件从主体轴向突出至少7密耳(mil)。有利地，所述零件还可包括完全覆盖主体的外表面的电介质涂层。有利地，主体包括螺母。有利地，电介质密封件在螺母上的远端位置处。有利地，所述零件还可包括在螺母上的外部近端位置处的干燥的电介质密封件。有利地，至少一个特征件包括电介质涂层和电介质密封件两者。有利地，主体包括垫圈。有利地，所述特征件包括在垫圈的内部近端位置处的密封件。有利地，所述特征件还包括在远端位置处的第二密封件，密封件由缝隙隔开。有利地，所述零件还可包括垫圈外表面上的电介质涂层。有利地，所述零件还可包括从垫圈的至少一个面突出的同心脊。
根据本发明的再一方面，提供了紧固系统，其包括紧固件、至少一个紧固件终止零件、以及用于紧固件和每个紧固件终止零件的EME防护特征件，EME防护特征件从由包括下列组件的组中选取：紧固件轴上的导电树脂涂层、紧固件头部上的互锁电介质覆盖物、紧固件头部的近端位置上的电介质密封件、终止零件的远端位置上的电介质密封件、终止零件的近端位置上的电介质密封件、终止零件的远端位置上的电介质涂层、以及终止零件的近端位置上的电介质涂层。有利地，电介质密封件用于防护免受电弧、火花和热粒子喷射；并且其中电介质涂层用于防护免受电弧和火花。
这些特征和功能可在各种实施例中单独实现或可在其他实施例中相组合。实施例的进一步的细节可参考以下说明和附图而见到。
附图说明
图1是紧固构件堆叠的方法的图示。
图2是商用飞行器的图示。
图3A和图3B是EME防护紧固件的第一实施例的图示。
图4A和图4B是EME防护紧固件的第二实施例的图示。
图5和图6是EME防护紧固件的的其他实施例的图示。
图7是包括复合构件和导电层的堆叠的图示。
图8是螺母上的选择的EME防护位置的图示。
图9-12是具有EME防护特征件的垫圈和螺母的不同实施例以及垫圈和螺母的不同组合的图示。
图13是飞行器结构的图示。
具体实施方式
参考图1，其示出了紧固构件堆叠的方法。该堆叠具有两个或更多个构件。在一些实施例中，堆叠中的所有构件由金属(例如铝、钛)制成。在其他实施例中，堆叠中的至少一个构件由复合材料制成。例如，外部构件由复合材料制成，而内部构件由金属制成。在其他实施例中，堆叠中的所有构件可由复合材料制成。
该方法包括将紧固件插入堆叠中(方框110)。在一些实施例中，紧固件插入堆叠中的预先形成的通孔中。在其他实施例中，插入紧固件而不需要钻孔。紧固件可钻孔装埋到外部表面要求航空平滑的外部构件中(例如，飞行器蒙皮)。紧固件可具有EME防护特征件，所述特征件包括互锁到紧固件头部的上表面的干燥的电介质层和紧固件头部的下表面上的干燥的电介质密封件。
该方法还包括用具有EME防护特征件的零件终止紧固件。用于终止零件的EME防护特征件包括在选择的位置处的干燥的电介质涂层和干燥的电介质密封件(例如，电介质套管)(方框120)。
没有这些EME防护特征件，可发生电弧和火花。当两个金属零件近接触，并且由于在零件之间流动的高电流，之间的介质的电介质性能分解时，发生电弧。当高电流电离两个零件之间的缝隙中的空气时，空气分解，并且电流流过缝隙时，发生火花。当复合零件中的高电流使复合材料化学分解并且产生热膨胀气体时，发生热粒子喷射。
电介质涂层和电介质密封件两者通过阻塞零件之间的电结合路径而防止电弧和火花。电介质涂层和电介质密封件，单独地和组合地，抑制电弧和火花穿过紧固件零件之间的缝隙(例如，紧固件与螺母之间的缝隙，以及垫圈与螺母之间的缝隙)和紧固件零件与结构之间的缝隙(例如，紧固件与结构、螺母与结构、以及垫圈与结构之间的缝隙)。电介质密封件执行防止热气体喷射穿过缝隙并且将气体保持在紧固系统内的附加功能。
另外或可替换地，通过改善电结合路径，紧固件的一些实施例可减少电弧、火花和热粒子喷射。在这些实施例中，紧固件的轴可涂覆有导电涂层(例如导电树脂)，以改善紧固件和堆叠之间的电结合，并且由此减小接触电阻。在一些实施例中，紧固件可间隙装配到孔中。在其他实施例中，紧固件可过盈装配到孔中。过盈装配改善了紧固件和堆叠之间的电结合(通过增加表面接触面积)，其减小了电流密度并且降低了总路径电阻。
紧固件系统的零件上的干燥的电介质涂层的使用提供了若干优于使用密封剂来填充缝隙的优点。所述优点包括安装的容易性和速度。干燥的电介质可在安装之前涂覆在紧固件零件上，使得在紧固期间，只需安装紧固件。消除了额外步骤，如掩蔽堆叠的零件、注入密封剂以及固化密封剂。
另一个优点是重量减轻。干燥的电介质涂层和密封件可比密封剂层薄。在一些实施例中，电介质涂层或密封件的厚度可以是30密耳±10密耳。此外，由于紧固件零件的完整表面未覆盖干燥的电介质涂层或干燥的电介质密封件，因而较少的表面积被覆盖。
另一个优点是冗余的EME防护。紧固件的不同实施例可结合终止零件(例如螺母和垫圈)的不同实施例使用，以提供免受EME的多个水平的防护。
相对于商用飞行器，如图2所示的商用飞行器200，这些优点是可观的。飞行器200包括机身210、机翼装配件220、尾翼230和起落架装配件240。在该商用飞行器200中，一百万个紧固件系统可用于将各组件210-240及其子组件紧固在一起。
在飞行器200的某些位置中，EME防护是期望的。例如，EME防护对于机翼组件和其他结构是期望的。为了提供EME防护，机翼装配件220可装备根据本文方法的多达20000个紧固件。通过减轻重量和节省时间以及安装那些20000个紧固件的容易性实现的优点是相当可观的。
在下面的段落中，将描述不同类型的EME防护紧固件零件。这些紧固件零件包括紧固件和终止紧固件的零件(例如螺母和垫圈)。这些紧固件零件在选择的位置处可具有干燥的电介质涂层和/或干燥的电介质密封件，以防护免受EME。
首先，将描述EME防护紧固件。紧固件的示例包括但不限于螺栓和铆钉。
现参考图3A和图3B，其示出了EME防护紧固件310的第一实施例。图3B是沿图3A中的线3B-3B截取的截面图。紧固件310包括头部320和轴330。紧固件头部320的上表面322具有经配置保持电介质层340的多个机械互锁站点。每个互锁站点包括从上表面322向上延伸的突起324。突起324具有邻近上表面322的底切部326。在图3A和图3B的实施例中，突起324可以是径向向外延伸并且具有倒三角的横截面的辐条324。
紧固件310还包括覆盖紧固件头部320的电介质层340。电介质层340不限于任何特定的电介质材料。示例包括但不限于热固性材料、热塑性塑料、橡胶、陶瓷和弹性体。
电介质层340填充底切部以及突起324之间的所有其他空间。电介质层340也与上表面322和突起324紧密接触。
在一些实施例中，电介质层340可通过在紧固件头部320上方流动电介质材料而形成。当电介质材料在表面322上方流动时，其填充底切326以及突起324之间的所有空间。一旦电介质材料硬化，其与突起324互锁，并且由此固定到紧固件头部320。在其他实施例中，电介质层340可通过粉末涂覆、描绘、电镀、喷涂、溅射、沉积、或允许电介质材料填充底切部326的任何其他工艺而形成。
以这种方式，电介质层340在紧固件安装之前与互锁站点机械地互锁。具有电介质层340的紧固件310被预先安装到头部320。
电介质层340与紧固件头部320的互锁对于雷击特别有利。在此类事件期间和之后，互锁确保了电介质层340维持与紧固件头部320的紧密接触。
电介质层340可由附加装置保持。作为第一示例，表面322可具有粗糙度以增强对电介质层340的保持。作为第二示例，电介质层340可由粘附到表面322的材料(例如粘合密封剂)制成。
在EME防护紧固件的其他实施例中，互锁站点可具有其他横截面，并且它们可以其他模式布置。其他横截面的示例包括但不限于正方形和圆横截面。具有高应力集中的区域(例如角)的横截面不是优选的。圆形横截面提供了更好的机械性能。
本文的EME防护紧固件不限于任何具体数量的互锁站点。然而，已发现5至9个互锁站点的范围在互锁强度(具有电介质层)和紧固件夹紧强度之间提供了良好的平衡。
现参考图4A和图4B，其示出了EME防护紧固件410的第二实施例。EME防护紧固件410包括以格子布置的互锁站点420。每个互锁站点420包括从紧固件头部412的上表面414向上延伸的柱422。柱422终止于按钮424。柱422以及按钮424与紧固件头部412之间的表面限定了底切部426。
现参考图5和图6，其示出了包括头部512和612以及电介质密封件520和620的紧固件510和610的实施例。密封件520和620可机械附接到紧固件头部512和612。密封件520和620可由诸如聚四氟乙烯(PTFE)的聚合材料或诸如聚醚醚酮(PEEK)和聚酰胺-酰亚胺的热塑性聚合物制成。当紧固件510或610插入堆叠中并终止时，其密封件520或620与堆叠压缩接触。
在图5的紧固件510中，密封件520围绕紧固件头部512的外围装配。密封件520可具有装配到紧固件头部512中的凹槽中的脊522。密封件520抑制紧固件头部520的边缘处的电弧和火花，并且其阻止了头部512下面的热膨胀气体的逸出。
在图6的紧固件610中，密封件620的形状为O形环，并且装配在紧固件头部612的下侧中的凹槽中。密封件620抑制电弧和火花，并且其阻止堆叠和紧固件的轴614之间的任何热膨胀气体的逸出。紧固件头部612的上表面和侧面可覆盖有电介质涂层630，以防止紧固件头部612的边缘处的电弧和火花。
现参考图7，其示出了包括复合构件710和覆盖复合构件710的导电层720(例如金属条、膨胀箔片)的堆叠700。EME防护紧固件750插入复合构件710中的通孔730中，并且钻孔装埋到导电层720中。紧固件的头部754上的电介质层752与导电层720齐平。
在一些实施例中，整个紧固件轴230可涂覆具有分散在聚合物基体中的导电粒子的干燥的导电树脂涂层756(灰色阴影)。导电粒子的示例包括但不限于金属粒子和纳米管。已发现的是，树脂与过盈装配组合改善了紧固件750与复合构件710之间的电结合路径。树脂填充紧固件轴758与复合构件710之间的空隙。通过这样做，树脂增加了与复合构件710的纤维的有效接触面积。
当终止紧固件750时(例如，当螺母被扭转到紧固件750上时)，其不应该在通孔730内旋转。为了在不损坏电介质层752的情况下防止旋转，可使用防旋转措施。防旋转措施的示例包括但不限于：在紧固件轴758与构件710之间产生过盈(或摩擦)装配；提供具有防止旋转的横截面形状的轴758(例如，用于轴和通孔的六边形形状)；以及将轴758键合到构件710。
本文的紧固件可在飞行器中的任何地方。作为一个示例，本文的紧固件可用在门套、电力设备壳体以及经受接地故障电流的零件中。本文的紧固件可用标准零件(例如标准螺母)终止，或它们可用本文的EME防护零件终止。
在下面的段落中，将描述不同类型的EME防护紧固件终止零件。这些零件包括螺母和垫圈。
现参考图8，其示出了延伸通过构件堆叠800的紧固件830以及终止紧固件830的垫圈810和螺母820。图8还示出可以覆盖干燥的电介质涂层电介质密封件以防护免受EME的垫圈810和螺母820上的各种位置。螺母820上的位置包括内部远端位置840、外部近端位置850和内部近端位置860。垫圈810上的位置包括内部近端位置870和内部远端位置880。术语“近端”和“远端”指与堆叠800的距离。例如，螺母820的近端位置比远端位置更靠近堆叠800。术语“内部”和“外部”指与紧固件轴的距离。
代替用密封剂覆盖整个垫圈810和螺母820以防护免受EME的是，只有这些位置840-880中的一个或多个可用干燥的电介质材料涂覆或密封。
如果使用密封件，则密封件被固定到主体中的中心开口并且从主体轴向突出。在一些实施例中，密封件从主体至少突出7密耳。密封件可由诸如聚四氟乙烯(PTFE)的聚合材料或诸如聚醚醚酮(PEEK)和聚酰胺-酰亚胺的热塑性聚合物制成。通过使用突起和允许聚合材料流入底切的底切，密封件可被机械附接。
在一些实施例中，主体的外表面被电介质涂层完全覆盖。电介质涂层的成分的示例包括但不限于热固性材料、热塑性塑料、陶瓷、玻璃和弹性体。通过诸如作为电化学表面转化处理的阳极转化涂覆(例如，等离子电解质氧化)的工艺，可以施加电介质涂层。用于施加电介质的其他工艺包括但不限于粉末涂覆、喷涂、电镀、溅射和沉积。
参考图9，其示出了包括垫圈910的组合，该垫圈910具有在内部近端位置处的密封件920。远端位置未被覆盖。垫圈910的外表面涂覆有电介质材料。
该组合还包括螺母950，该螺母950具有在外部近端位置处的密封件960、在内部近端位置处的密封件970以及在远端位置处的电介质涂层980。在螺母950的外表面上没有电介质涂层。
当螺母950和垫圈910与堆叠配合时，垫圈910的内部近端密封件920被抵靠堆叠按压，并且螺母950的内部近端密封件970容纳在垫圈910的中心开口中。当螺母950被拧紧时，垫圈密封件920向后折叠并且被抵靠堆叠挤压，从而填充垫圈910和堆叠之间的任何空隙。
参考图10，其示出了包括垫圈1010和螺母1050的组合，其中垫圈1010具有在内部近端位置处的密封件1020，螺母1050具有在内部近端位置处的密封件1060、在远端位置处的电介质涂层1070以及在外表面上的电介质涂层1080(代替在外部近端位置处的密封件)。
参考图11，其示出包括垫圈1110的组合，该垫圈1110具有在内部近端位置处的密封件1120以及在垫圈1110外围处形成的同心脊1130。该组合还包括螺母1150，该螺母1150具有在内部近端位置处的密封件1160、在外表面上的电介质涂层1170(代替在外部密封件位置处的密封件)、以及在内部远端位置处的密封件1180。
当螺母1150和垫圈1110与堆叠配合时，垫圈1110的内部近端密封件1120和脊1130抵靠堆叠按压，并且螺母1150的内部近端套管1160容纳在垫圈1110的中心开口中。当螺母1150被拧紧时，垫圈1110的内部近端密封件1120向后折叠并且抵靠堆叠挤压。即使垫圈1110的面不与堆叠的底面平行，同心脊1130也维持垫圈1110与堆叠之间的密封。
现参考图12，其示出包括垫圈1210的组合，该垫圈1210具有在内部近端位置处的密封件1220和远端位置处的密封件1230。在这些密封件1220和1230之间具有缝隙。该组合还包括螺母1250，该螺母1250具有在整个外表面上方的电介质涂层1270和在内部近端位置处的涂层1260。
当螺母1250和垫圈1210与堆叠配合时，垫圈1210的近端密封件1220抵靠堆叠按压，并且垫圈1210的远端密封件1230容纳在螺母1250的内部近端位置中。当螺母1250被拧紧时，垫圈1210的近端密封件1220向后折叠并且抵靠堆叠挤压，并且垫圈1210的远端密封件1230向后折叠并且抵靠螺母1250挤压。
本文的垫圈不限于在外围处的同心脊。垫圈的其他实施例可具有在垫圈的上部面的中间部分和内部部分处的同心脊。一些实施例在两个面上可具有同心脊。
在一些实施例中，同心脊可通过在垫圈中冲压同心凹槽以及用电介质环填充凹槽而形成。在其他实施例中，金属脊可在垫圈中被冲压。
虽然图9-12示出了在两端都打开的螺母950、1050、1150、1250，但本文的螺母并不局限于此。例如，本文的螺母的一端可闭合以形成盖。盖可由电介质材料制成，或者盖可由金属制成，其中其内表面涂覆有电介质材料。这种盖将提供免受远端电弧和火花的附加防护。
本文的紧固系统不限于上述的紧固件、螺母和垫圈的组合。可混合和配合各种EME防护特征件。可使用具有不同特征件的多个零件。例如，EME防护特征件可从由紧固件的轴上的导电树脂涂层、紧固件的头部上的互锁电介质覆盖物、紧固件头部的近端位置上的电介质密封件、终止零件的远端位置上的电介质密封件、终止零件的近端位置上的电介质密封件、终止零件的远端位置上的电介质涂层、以及终止零件的近端位置上的电介质涂层组成的组中选取。
现参考图13，其示出了飞行器机翼1310的一部分。机翼1310包括由诸如碳纤维增强塑料(CFRP)的复合材料制成的蒙皮1320。蒙皮1320可通过金属紧固件零件1340、1380和1390紧固到子结构(由支架表示)1330。蒙皮1320限定雷电敏感区1350。
每个紧固件1340具有与紧固件头部1344互锁的电介质层1342。每个紧固件1340可具有在其轴1346上的导电树脂涂层。
每个紧固件1340钻孔装埋到蒙皮1320中。电介质层1342与蒙皮1320的上表面齐平。金属箔1360覆盖蒙皮1320以消散EME电流。表面膜(例如玻璃-环氧树脂层)1365被施加到蒙皮1320上方，并且表面膜1365覆盖有涂料1370。
每个紧固件1340用垫圈1380和螺母1390终止。垫圈1380和螺母1390具有各种EME防护特征件。
在机翼1310中可能有数万个紧固件1340、垫圈1380和螺母1390。通过使用本文所述的EME防护特征件代替注入密封剂，节省的安装时间是可观的。减轻的重量也是可观的。
图13示出了稍微倾斜的垫圈1380和支架1330的表面。如果垫圈1380提供有上部套管或在上表面上的同心脊，则垫圈1380与支架1370之间的任何缝隙将填充有电介质材料并且被密封。
类似地，如果螺母1390相对于垫圈1380稍微倾斜，或如果不使用垫圈并且螺母相对于堆叠稍微倾斜，则螺母与垫圈之间或螺母与堆叠之间的任何缝隙将填充有电介质材料并且被密封。
因此，EME防护特征件提供的附加优点是：使得该结构较少依赖于几何形状。即使终止零件的配合表面不完全齐平，仍提供EME防护。

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1、(10)申请公布号 CN 104245511 A (43)申请公布日 2014.12.24 C N 1 0 4 2 4 5 5 1 1 A (21)申请号 201380016423.6 (22)申请日 2013.02.28 13/434,835 2012.03.29 US B64D 45/02(2006.01) F16B 33/06(2006.01) (71)申请人波音公司地址美国伊利诺伊州 (72)发明人 RP怀特洛克 RA 罗杰斯 PA科罗纳多 SD摩登 (74)专利代理机构北京纪凯知识产权代理有限公司 11245 代理人赵蓉民 (54) 发明名称提供EME防护的紧固件系统 (57)。

2、摘要一种方法，所述方法包括将紧固件(750)插入构件(710，720)堆叠中，以及用具有在选择的位置处的干燥的电介质涂层和干燥的电介质密封件中的至少一个的零件终止紧固件(750)，以防护免受电磁效应(EME)；还公开了一种紧固件 (310)，其具有在头部(320)上的互锁电介质覆盖物(340)；以及一种紧固系统，其包括紧固件、终止零件和不同的EME防护特征件。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.09.25 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/US2013/028413 2013.02.28 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/。

3、176722 EN 2013.11.28 (51)Int.Cl. 权利要求书2页说明书8页附图7页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书2页说明书8页附图7页 (10)申请公布号 CN 104245511 A CN 104245511 A 1/2页 2 1.一种方法，其包括：将紧固件插入构件堆叠中，以及用具有在选择的位置处的干燥的电介质涂层和干燥的电介质密封件中的至少一个的零件终止所述紧固件，以防护免受电磁效应即EME。 2.根据权利要求1所述的方法，其中所述密封件用于防护免受电弧、火花和热粒子喷射；并且其中所述涂层用于防护免受电弧和火花。 3.。

4、根据权利要求1或2所述的方法，其中所述构件是飞行器构件，其中至少一个所述构件由复合材料制成。 4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述构件包括飞行器蒙皮和金属构件。 5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中插入至少一个所述紧固件包括将紧固件轴装配到所述堆叠中的通孔中，所述轴涂覆有包括导电粒子的干燥树脂。 6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中插入至少一个所述紧固件包括将紧固件轴装配到所述堆叠中的通孔中，所述紧固件包括头部和在所述头部上的近端位置处的电介质密封件。 7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中插入至少一个所述紧固件包括插入具有上表面的紧固件头。

5、部，所述上表面具有经配置保持电介质层的多个机械互锁站点，所述电介质层覆盖所述头部的所述上表面，所述电介质与所述互锁站点机械地互锁。 8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中终止紧固件包括用主体终止所述紧固件，所述主体具有中心开口和用于防护免受EME效应的至少一个特征件，所述至少一个特征件是仅在所述中心开口的选择部分上的干燥的电介质涂层和干燥的电介质密封件中的至少一个，所述密封件被固定到所述主体并且从所述主体轴向突出。 9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其还包括在执行所述紧固之前将导电层添加到所述堆叠的上表面。 10.一种紧固件，其包括：紧固件头部，其具有上表面，所述上。

6、表面具有经配置保持电介质层的多个机械互锁站点；以及干燥的电介质层，其覆盖所述头部的所述上表面，所述电介质层与所述互锁站点机械地互锁。 11.根据权利要求10所述的紧固件，其由所述电介质层、所述头部和从所述头部延伸的紧固件轴组成。 12.根据权利要求10或11所述的紧固件，其中每个互锁站点包括从所述上表面向上延伸并且具有接近所述上表面的底切部的突起。 13.根据权利要求10、11或12所述的紧固件，其还包括涂覆有干燥树脂的轴，所述干燥树脂包括导电粒子。 14.一种紧固系统，其包括紧固件、至少一个紧固件终止零件、以及用于所述紧固件和每个紧固件终止零件的EME防护特征件，所述EME防护。

7、特征件从由下列组件组成的组中选取：所述紧固件的轴上的导电树脂涂层；所述紧固件的头部上的互锁电介质覆盖物；权利要求书CN 104245511 A 2/2页 3 所述紧固件头部的近端位置上的电介质密封件；所述终止零件的远端位置上的电介质密封件；所述终止零件的近端位置上的电介质密封件；所述终止零件的远端位置上的电介质涂层；以及所述终止零件的近端位置上的电介质涂层。 15.根据权利要求14所述的紧固系统，其中所述电介质密封件用于防护免受电弧、火花和热粒子喷射；并且其中所述电介质涂层用于防护免受电弧和火花。权利要求书CN 104245511 A 1/8页 4 提供 E。

8、ME 防护的紧固件系统背景技术 0001 轻量复合材料有望用于航空工业。纤维复合材料比传统金属合金在比强度和刚度上提供显著的改善。较好的比强度和刚度转化成重量减轻，其转化成节省燃料和较低的操作成本。另外，复合材料不像铝那样会腐蚀，并且它们更耐疲劳。 0002 这些飞行器中的复合结构不容易带走由雷击产生的极限电流和电磁力。 0003 具有复合结构的飞行器可配备有抵抗雷击产生的电磁效应(EME)的防护。例如，导电介质可提供在表面上，以将雷电电流转向离开下面的金属紧固件系统。另外，紧固件零件之间的缝隙和紧固件零件与结构构件之间的缝隙可填充有电介质密封剂。即使一些电流没有转向，密封剂防止电。

9、弧和火花穿过所述缝隙。 0004 密封剂提供EME防护。然而，注入密封剂的过程是费时的，这是由于其涉及多个步骤，包括表面清洗、密封剂固化和除去过度填充。此外，密封剂添加了飞行器的重量。添加到单个紧固件系统的重量可能看似微不足道。然而，将密封剂施加到单个飞行器中的数万个紧固件可添加数百磅。发明内容 0005 根据本文的实施例，一种方法包括将紧固件插入构件堆叠中、以及用具有在选择的位置处的干燥的电介质涂层和干燥的电介质密封件中的至少一个的零件终止紧固件，以防护免受电磁效应(EME)。 0006 根据本文的另一个实施例，一种紧固件，包括：紧固件头部，其具有上表面，该上表面具有经配置保持。

10、电介质层的多个机械互锁站点；以及干燥的电介质层，其覆盖所述头部的上表面。电介质层与互锁站点机械地互锁。 0007 根据本文的另一个实施例，用于终止紧固件的零件包括具有中心开口的紧固件终止主体，以及用于防护免受EME效应的至少一个特征件。所述至少一个特征件包括电介质涂层和在选择的位置处部分覆盖中心开口的电介质密封件中的至少一个。密封件固定到主体。涂层和密封件具有用于抑制雷电电流的厚度和成分。选择的位置包括远端位置和近端位置中的至少一个。 0008 根据本文的另一个实施例，紧固系统包括紧固件、至少一个紧固件终止零件、以及用于紧固件和每个紧固件终止零件的EME防护特征件。EME防护特征件。

11、从由紧固件轴上的导电树脂涂层、紧固件头部上的互锁电介质覆盖物、紧固件头部的近端位置上的电介质密封件、终止零件的远端位置上的电介质密封件、终止零件的近端位置上的电介质密封件、终止零件的远端位置上的电介质涂层、以及终止零件的近端位置上的电介质涂层组成的组中选取。 0009 总之，根据本发明的一个方面，提供了一种方法，所述方法包括：将紧固件插入构件堆叠中以及用具有在选择的位置处的干燥的电介质涂层和干燥的电介质密封件中的至少一个的零件终止紧固件，以防护免受电磁效应(EME)。有利地，所述方法包括密封件，其用于防护免受电弧、火花和热粒子喷射，并且其中涂层用于防护免受电弧和火花。有利地，说。

12、明书CN 104245511 A 2/8页 5 所述方法使得构件是飞行器构件，其中至少一个构件由复合材料制成。有利地，在所述方法中，构件包括飞行器蒙皮和金属构件。有利地，在所述方法中，插入至少一个紧固件包括将紧固件轴装配到堆叠中的通孔中，所述轴涂覆有包括导电粒子的干燥的树脂。有利地，在所述方法中，插入至少一个紧固件包括将紧固件轴装配到堆叠中的通孔中，紧固件包括头部和在头部上的近端位置处的电介质密封件。有利地，在所述方法中，插入至少一个紧固件包括插入具有上表面的紧固件头部，该上表面具有经配置保持电介质层的多个机械互锁站点，电介质层覆盖头部的上表面，电介质与互锁站点机械地互锁。有利。

13、地，在所述方法中，终止紧固件包括用主体终止紧固件，该主体具有中心开口和用于防护免受EME效应的至少一个特征件，所述至少一个特征件是仅在中心开口的选择部分上的干燥的电介质涂层和干燥的电介质密封件中的至少一个，密封件固定到主体并且从主体轴向突出。有利地，所述方法还可包括在执行紧固之前将导电层添加到堆叠的上表面。 0010 根据本发明的另一方面，提供了一种紧固件，该紧固件包括具有上表面的紧固件头部，该上表面具有经配置保持电介质层的多个机械互锁站点；以及干燥的电介质层，其覆盖头部的上表面，该电介质层与互锁站点机械地互锁。有利地，电介质层、头部和紧固件轴从头部延伸。有利地，每个互锁站点包括。

14、从上表面向上延伸并且具有接近上表面的底切部的突起。有利地，互锁站点以格子图案布置。有利地，互锁站点以径向图案布置成辐条。有利地，所述表面具有粗糙度以增强对电介质层的保持。有利地，在5和9之间，互锁站点从上表面突出。有利地，电介质层紧密接触上表面和互锁站点。有利地，紧固件还可包括轴，该轴涂覆有包括导电粒子的干燥的树脂。有利地，紧固件还可包括紧固件头部上的近端位置处的干燥的电介质密封件。 0011 根据本发明的又一方面，提供了用于终止紧固件的包括紧固件终止主体的零件，所述紧固件终止主体具有中心开口和用于防护免受EME效应的至少一个特征件，所述至少一个特征件包括在选择的位置处的电介质涂。

15、层和部分地覆盖中心开口的电介质密封件中的至少一个，密封件固定到主体，涂层和密封件具有用于抑制雷电电流的厚度和成分，选择的位置包括远端位置和近端位置中的至少一个。有利地，密封件从主体轴向突出至少7密耳(mil)。有利地，所述零件还可包括完全覆盖主体的外表面的电介质涂层。有利地，主体包括螺母。有利地，电介质密封件在螺母上的远端位置处。有利地，所述零件还可包括在螺母上的外部近端位置处的干燥的电介质密封件。有利地，至少一个特征件包括电介质涂层和电介质密封件两者。有利地，主体包括垫圈。有利地，所述特征件包括在垫圈的内部近端位置处的密封件。有利地，所述特征件还包括在远端位置处的第二密封件，密。

16、封件由缝隙隔开。有利地，所述零件还可包括垫圈外表面上的电介质涂层。有利地，所述零件还可包括从垫圈的至少一个面突出的同心脊。 0012 根据本发明的再一方面，提供了紧固系统，其包括紧固件、至少一个紧固件终止零件、以及用于紧固件和每个紧固件终止零件的EME防护特征件，EME防护特征件从由包括下列组件的组中选取：紧固件轴上的导电树脂涂层、紧固件头部上的互锁电介质覆盖物、紧固件头部的近端位置上的电介质密封件、终止零件的远端位置上的电介质密封件、终止零件的近端位置上的电介质密封件、终止零件的远端位置上的电介质涂层、以及终止零件的近端位置上的电介质涂层。有利地，电介质密封件用于防护免受电弧、。

17、火花和热粒子喷射；并且其中电介质涂层用于防护免受电弧和火花。说明书CN 104245511 A 3/8页 6 0013 这些特征和功能可在各种实施例中单独实现或可在其他实施例中相组合。实施例的进一步的细节可参考以下说明和附图而见到。附图说明 0014 图1是紧固构件堆叠的方法的图示。 0015 图2是商用飞行器的图示。 0016 图3A和图3B是EME防护紧固件的第一实施例的图示。 0017 图4A和图4B是EME防护紧固件的第二实施例的图示。 0018 图5和图6是EME防护紧固件的的其他实施例的图示。 0019 图7是包括复合构件和导电层的堆叠的图示。 0020 图8是螺母上的。

18、选择的EME防护位置的图示。 0021 图9-12是具有EME防护特征件的垫圈和螺母的不同实施例以及垫圈和螺母的不同组合的图示。 0022 图13是飞行器结构的图示。具体实施方式 0023 参考图1，其示出了紧固构件堆叠的方法。该堆叠具有两个或更多个构件。在一些实施例中，堆叠中的所有构件由金属(例如铝、钛)制成。在其他实施例中，堆叠中的至少一个构件由复合材料制成。例如，外部构件由复合材料制成，而内部构件由金属制成。在其他实施例中，堆叠中的所有构件可由复合材料制成。 0024 该方法包括将紧固件插入堆叠中(方框110)。在一些实施例中，紧固件插入堆叠中的预先形成的通孔中。在其他实施例。

19、中，插入紧固件而不需要钻孔。紧固件可钻孔装埋到外部表面要求航空平滑的外部构件中(例如，飞行器蒙皮)。紧固件可具有EME防护特征件，所述特征件包括互锁到紧固件头部的上表面的干燥的电介质层和紧固件头部的下表面上的干燥的电介质密封件。 0025 该方法还包括用具有EME防护特征件的零件终止紧固件。用于终止零件的EME防护特征件包括在选择的位置处的干燥的电介质涂层和干燥的电介质密封件(例如，电介质套管)(方框120)。 0026 没有这些EME防护特征件，可发生电弧和火花。当两个金属零件近接触，并且由于在零件之间流动的高电流，之间的介质的电介质性能分解时，发生电弧。当高电流电离两个零件之。

20、间的缝隙中的空气时，空气分解，并且电流流过缝隙时，发生火花。当复合零件中的高电流使复合材料化学分解并且产生热膨胀气体时，发生热粒子喷射。 0027 电介质涂层和电介质密封件两者通过阻塞零件之间的电结合路径而防止电弧和火花。电介质涂层和电介质密封件，单独地和组合地，抑制电弧和火花穿过紧固件零件之间的缝隙(例如，紧固件与螺母之间的缝隙，以及垫圈与螺母之间的缝隙)和紧固件零件与结构之间的缝隙(例如，紧固件与结构、螺母与结构、以及垫圈与结构之间的缝隙)。电介质密封件执行防止热气体喷射穿过缝隙并且将气体保持在紧固系统内的附加功能。 0028 另外或可替换地，通过改善电结合路径，紧固件的一些实施。

21、例可减少电弧、火花和热粒子喷射。在这些实施例中，紧固件的轴可涂覆有导电涂层(例如导电树脂)，以改善紧说明书CN 104245511 A 4/8页 7 固件和堆叠之间的电结合，并且由此减小接触电阻。在一些实施例中，紧固件可间隙装配到孔中。在其他实施例中，紧固件可过盈装配到孔中。过盈装配改善了紧固件和堆叠之间的电结合(通过增加表面接触面积)，其减小了电流密度并且降低了总路径电阻。 0029 紧固件系统的零件上的干燥的电介质涂层的使用提供了若干优于使用密封剂来填充缝隙的优点。所述优点包括安装的容易性和速度。干燥的电介质可在安装之前涂覆在紧固件零件上，使得在紧固期间，只需安装紧固件。消。

22、除了额外步骤，如掩蔽堆叠的零件、注入密封剂以及固化密封剂。 0030 另一个优点是重量减轻。干燥的电介质涂层和密封件可比密封剂层薄。在一些实施例中，电介质涂层或密封件的厚度可以是30密耳10密耳。此外，由于紧固件零件的完整表面未覆盖干燥的电介质涂层或干燥的电介质密封件，因而较少的表面积被覆盖。 0031 另一个优点是冗余的EME防护。紧固件的不同实施例可结合终止零件(例如螺母和垫圈)的不同实施例使用，以提供免受EME的多个水平的防护。 0032 相对于商用飞行器，如图2所示的商用飞行器200，这些优点是可观的。飞行器200 包括机身210、机翼装配件220、尾翼230和起落架装配件24。

23、0。在该商用飞行器200中，一百万个紧固件系统可用于将各组件210-240及其子组件紧固在一起。 0033 在飞行器200的某些位置中，EME防护是期望的。例如，EME防护对于机翼组件和其他结构是期望的。为了提供EME防护，机翼装配件220可装备根据本文方法的多达20000 个紧固件。通过减轻重量和节省时间以及安装那些20000个紧固件的容易性实现的优点是相当可观的。 0034 在下面的段落中，将描述不同类型的EME防护紧固件零件。这些紧固件零件包括紧固件和终止紧固件的零件(例如螺母和垫圈)。这些紧固件零件在选择的位置处可具有干燥的电介质涂层和/或干燥的电介质密封件，以防护免受EME。

24、。 0035 首先，将描述EME防护紧固件。紧固件的示例包括但不限于螺栓和铆钉。 0036 现参考图3A和图3B，其示出了EME防护紧固件310的第一实施例。图3B是沿图 3A中的线3B-3B截取的截面图。紧固件310包括头部320和轴330。紧固件头部320的上表面322具有经配置保持电介质层340的多个机械互锁站点。每个互锁站点包括从上表面 322向上延伸的突起324。突起324具有邻近上表面322的底切部326。在图3A和图3B的实施例中，突起324可以是径向向外延伸并且具有倒三角的横截面的辐条324。 0037 紧固件310还包括覆盖紧固件头部320的电介质层340。电介质层340。

25、不限于任何特定的电介质材料。示例包括但不限于热固性材料、热塑性塑料、橡胶、陶瓷和弹性体。 0038 电介质层340填充底切部以及突起324之间的所有其他空间。电介质层340也与上表面322和突起324紧密接触。 0039 在一些实施例中，电介质层340可通过在紧固件头部320上方流动电介质材料而形成。当电介质材料在表面322上方流动时，其填充底切326以及突起324之间的所有空间。一旦电介质材料硬化，其与突起324互锁，并且由此固定到紧固件头部320。在其他实施例中，电介质层340可通过粉末涂覆、描绘、电镀、喷涂、溅射、沉积、或允许电介质材料填充底切部326的任何其他工艺而形成。。

26、0040 以这种方式，电介质层340在紧固件安装之前与互锁站点机械地互锁。具有电介质层340的紧固件310被预先安装到头部320。说明书CN 104245511 A 5/8页 8 0041 电介质层340与紧固件头部320的互锁对于雷击特别有利。在此类事件期间和之后，互锁确保了电介质层340维持与紧固件头部320的紧密接触。 0042 电介质层340可由附加装置保持。作为第一示例，表面322可具有粗糙度以增强对电介质层340的保持。作为第二示例，电介质层340可由粘附到表面322的材料(例如粘合密封剂)制成。 0043 在EME防护紧固件的其他实施例中，互锁站点可具有其他横截面，。

27、并且它们可以其他模式布置。其他横截面的示例包括但不限于正方形和圆横截面。具有高应力集中的区域(例如角)的横截面不是优选的。圆形横截面提供了更好的机械性能。 0044 本文的EME防护紧固件不限于任何具体数量的互锁站点。然而，已发现5至9个互锁站点的范围在互锁强度(具有电介质层)和紧固件夹紧强度之间提供了良好的平衡。 0045 现参考图4A和图4B，其示出了EME防护紧固件410的第二实施例。EME防护紧固件410包括以格子布置的互锁站点420。每个互锁站点420包括从紧固件头部412的上表面414向上延伸的柱422。柱422终止于按钮424。柱422以及按钮424与紧固件头部412 。

28、之间的表面限定了底切部426。 0046 现参考图5和图6，其示出了包括头部512和612以及电介质密封件520和620的紧固件510和610的实施例。密封件520和620可机械附接到紧固件头部512和612。密封件520和620可由诸如聚四氟乙烯(PTFE)的聚合材料或诸如聚醚醚酮(PEEK)和聚酰胺-酰亚胺的热塑性聚合物制成。当紧固件510或610插入堆叠中并终止时，其密封件520 或620与堆叠压缩接触。 0047 在图5的紧固件510中，密封件520围绕紧固件头部512的外围装配。密封件520 可具有装配到紧固件头部512中的凹槽中的脊522。密封件520抑制紧固件头部520的边。

29、缘处的电弧和火花，并且其阻止了头部512下面的热膨胀气体的逸出。 0048 在图6的紧固件610中，密封件620的形状为O形环，并且装配在紧固件头部612 的下侧中的凹槽中。密封件620抑制电弧和火花，并且其阻止堆叠和紧固件的轴614之间的任何热膨胀气体的逸出。紧固件头部612的上表面和侧面可覆盖有电介质涂层630，以防止紧固件头部612的边缘处的电弧和火花。 0049 现参考图7，其示出了包括复合构件710和覆盖复合构件710的导电层720(例如金属条、膨胀箔片)的堆叠700。EME防护紧固件750插入复合构件710中的通孔730中，并且钻孔装埋到导电层720中。紧固件的头部754。

30、上的电介质层752与导电层720齐平。 0050 在一些实施例中，整个紧固件轴230可涂覆具有分散在聚合物基体中的导电粒子的干燥的导电树脂涂层756(灰色阴影)。导电粒子的示例包括但不限于金属粒子和纳米管。已发现的是，树脂与过盈装配组合改善了紧固件750与复合构件710之间的电结合路径。树脂填充紧固件轴758与复合构件710之间的空隙。通过这样做，树脂增加了与复合构件710的纤维的有效接触面积。 0051 当终止紧固件750时(例如，当螺母被扭转到紧固件750上时)，其不应该在通孔 730内旋转。为了在不损坏电介质层752的情况下防止旋转，可使用防旋转措施。防旋转措施的示例包括但不限。

31、于：在紧固件轴758与构件710之间产生过盈(或摩擦)装配；提供具有防止旋转的横截面形状的轴758(例如，用于轴和通孔的六边形形状)；以及将轴758键合到构件710。说明书CN 104245511 A 6/8页 9 0052 本文的紧固件可在飞行器中的任何地方。作为一个示例，本文的紧固件可用在门套、电力设备壳体以及经受接地故障电流的零件中。本文的紧固件可用标准零件(例如标准螺母)终止，或它们可用本文的EME防护零件终止。 0053 在下面的段落中，将描述不同类型的EME防护紧固件终止零件。这些零件包括螺母和垫圈。 0054 现参考图8，其示出了延伸通过构件堆叠800的紧固件83。

32、0以及终止紧固件830 的垫圈810和螺母820。图8还示出可以覆盖干燥的电介质涂层电介质密封件以防护免受 EME的垫圈810和螺母820上的各种位置。螺母820上的位置包括内部远端位置840、外部近端位置850和内部近端位置860。垫圈810上的位置包括内部近端位置870和内部远端位置880。术语“近端”和“远端”指与堆叠800的距离。例如，螺母820的近端位置比远端位置更靠近堆叠800。术语“内部”和“外部”指与紧固件轴的距离。 0055 代替用密封剂覆盖整个垫圈810和螺母820以防护免受EME的是，只有这些位置 840-880中的一个或多个可用干燥的电介质材料涂覆或密封。 005。

33、6 如果使用密封件，则密封件被固定到主体中的中心开口并且从主体轴向突出。在一些实施例中，密封件从主体至少突出7密耳。密封件可由诸如聚四氟乙烯(PTFE)的聚合材料或诸如聚醚醚酮(PEEK)和聚酰胺-酰亚胺的热塑性聚合物制成。通过使用突起和允许聚合材料流入底切的底切，密封件可被机械附接。 0057 在一些实施例中，主体的外表面被电介质涂层完全覆盖。电介质涂层的成分的示例包括但不限于热固性材料、热塑性塑料、陶瓷、玻璃和弹性体。通过诸如作为电化学表面转化处理的阳极转化涂覆(例如，等离子电解质氧化)的工艺，可以施加电介质涂层。用于施加电介质的其他工艺包括但不限于粉末涂覆、喷涂、电镀、溅射和。

34、沉积。 0058 参考图9，其示出了包括垫圈910的组合，该垫圈910具有在内部近端位置处的密封件920。远端位置未被覆盖。垫圈910的外表面涂覆有电介质材料。 0059 该组合还包括螺母950，该螺母950具有在外部近端位置处的密封件960、在内部近端位置处的密封件970以及在远端位置处的电介质涂层980。在螺母950的外表面上没有电介质涂层。 0060 当螺母950和垫圈910与堆叠配合时，垫圈910的内部近端密封件920被抵靠堆叠按压，并且螺母950的内部近端密封件970容纳在垫圈910的中心开口中。当螺母950 被拧紧时，垫圈密封件920向后折叠并且被抵靠堆叠挤压，从而填充垫圈。

35、910和堆叠之间的任何空隙。 0061 参考图10，其示出了包括垫圈1010和螺母1050的组合，其中垫圈1010具有在内部近端位置处的密封件1020，螺母1050具有在内部近端位置处的密封件1060、在远端位置处的电介质涂层1070以及在外表面上的电介质涂层1080(代替在外部近端位置处的密封件)。 0062 参考图11，其示出包括垫圈1110的组合，该垫圈1110具有在内部近端位置处的密封件1120以及在垫圈1110外围处形成的同心脊1130。该组合还包括螺母1150，该螺母 1150具有在内部近端位置处的密封件1160、在外表面上的电介质涂层1170(代替在外部密封件位置处的。

36、密封件)、以及在内部远端位置处的密封件1180。 0063 当螺母1150和垫圈1110与堆叠配合时，垫圈1110的内部近端密封件1120和脊说明书CN 104245511 A 7/8页 10 1130抵靠堆叠按压，并且螺母1150的内部近端套管1160容纳在垫圈1110的中心开口中。当螺母1150被拧紧时，垫圈1110的内部近端密封件1120向后折叠并且抵靠堆叠挤压。即使垫圈1110的面不与堆叠的底面平行，同心脊1130也维持垫圈1110与堆叠之间的密封。 0064 现参考图12，其示出包括垫圈1210的组合，该垫圈1210具有在内部近端位置处的密封件1220和远端位置处的密封件。

37、1230。在这些密封件1220和1230之间具有缝隙。该组合还包括螺母1250，该螺母1250具有在整个外表面上方的电介质涂层1270和在内部近端位置处的涂层1260。 0065 当螺母1250和垫圈1210与堆叠配合时，垫圈1210的近端密封件1220抵靠堆叠按压，并且垫圈1210的远端密封件1230容纳在螺母1250的内部近端位置中。当螺母1250 被拧紧时，垫圈1210的近端密封件1220向后折叠并且抵靠堆叠挤压，并且垫圈1210的远端密封件1230向后折叠并且抵靠螺母1250挤压。 0066 本文的垫圈不限于在外围处的同心脊。垫圈的其他实施例可具有在垫圈的上部面的中间部分和内。

38、部部分处的同心脊。一些实施例在两个面上可具有同心脊。 0067 在一些实施例中，同心脊可通过在垫圈中冲压同心凹槽以及用电介质环填充凹槽而形成。在其他实施例中，金属脊可在垫圈中被冲压。 0068 虽然图9-12示出了在两端都打开的螺母950、1050、1150、1250，但本文的螺母并不局限于此。例如，本文的螺母的一端可闭合以形成盖。盖可由电介质材料制成，或者盖可由金属制成，其中其内表面涂覆有电介质材料。这种盖将提供免受远端电弧和火花的附加防护。 0069 本文的紧固系统不限于上述的紧固件、螺母和垫圈的组合。可混合和配合各种EME 防护特征件。可使用具有不同特征件的多个零件。例如，EME。

39、防护特征件可从由紧固件的轴上的导电树脂涂层、紧固件的头部上的互锁电介质覆盖物、紧固件头部的近端位置上的电介质密封件、终止零件的远端位置上的电介质密封件、终止零件的近端位置上的电介质密封件、终止零件的远端位置上的电介质涂层、以及终止零件的近端位置上的电介质涂层组成的组中选取。 0070 现参考图13，其示出了飞行器机翼1310的一部分。机翼1310包括由诸如碳纤维增强塑料(CFRP)的复合材料制成的蒙皮1320。蒙皮1320可通过金属紧固件零件1340、 1380和1390紧固到子结构(由支架表示)1330。蒙皮1320限定雷电敏感区1350。 0071 每个紧固件1340具有与紧固件。

40、头部1344互锁的电介质层1342。每个紧固件1340 可具有在其轴1346上的导电树脂涂层。 0072 每个紧固件1340钻孔装埋到蒙皮1320中。电介质层1342与蒙皮1320的上表面齐平。金属箔1360覆盖蒙皮1320以消散EME电流。表面膜(例如玻璃-环氧树脂层)1365 被施加到蒙皮1320上方，并且表面膜1365覆盖有涂料1370。 0073 每个紧固件1340用垫圈1380和螺母1390终止。垫圈1380和螺母1390具有各种EME防护特征件。 0074 在机翼1310中可能有数万个紧固件1340、垫圈1380和螺母1390。通过使用本文所述的EME防护特征件代替注入密封剂。

41、，节省的安装时间是可观的。减轻的重量也是可观的。 0075 图13示出了稍微倾斜的垫圈1380和支架1330的表面。如果垫圈1380提供有上说明书CN 104245511 A 10 8/8页 11 部套管或在上表面上的同心脊，则垫圈1380与支架1370之间的任何缝隙将填充有电介质材料并且被密封。 0076 类似地，如果螺母1390相对于垫圈1380稍微倾斜，或如果不使用垫圈并且螺母相对于堆叠稍微倾斜，则螺母与垫圈之间或螺母与堆叠之间的任何缝隙将填充有电介质材料并且被密封。 0077 因此，EME防护特征件提供的附加优点是：使得该结构较少依赖于几何形状。即使终止零件的配合表面不。

42、完全齐平，仍提供EME防护。说明书CN 104245511 A 11 1/7页 12 图1 图3A 图3B 说明书附图CN 104245511 A 12 2/7页 13 图2 说明书附图CN 104245511 A 13 3/7页 14 图4A 图4B 说明书附图CN 104245511 A 14 4/7页 15 图5 图6 说明书附图CN 104245511 A 15 5/7页 16 图7 图8 说明书附图CN 104245511 A 16 6/7页 17 说明书附图CN 104245511 A 17 7/7页 18 图13 说明书附图CN 104245511 A 18 。

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