根據(jù)國(guó)外清潔航空網(wǎng)站發(fā)布的消息，歐洲Clean Sky 2（清潔天空2）計(jì)劃支持的D-Joints（D型接頭）項(xiàng)目開發(fā)了一種軟件“尺寸工具”，幫助工程師設(shè)計(jì)可以嵌入飛機(jī)面板和結(jié)構(gòu)中的專用接頭，以保護(hù)飛機(jī)免受雷擊。該尺寸調(diào)整工具通過方便的用戶界面輕松訪問專門的雷擊保護(hù)（lightning strike protection，LSP）數(shù)據(jù)，從而節(jié)省了設(shè)計(jì)過程中的時(shí)間。而使用該工具意味著可以在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中安全地使用精確數(shù)量的LSP材料，從而節(jié)省重量、減少燃料消耗和控制排放。

D型接頭項(xiàng)目名稱為：具有電磁兼容性的創(chuàng)新型復(fù)合材料混合接頭的設(shè)計(jì)，項(xiàng)目起止時(shí)間為2020年5月到2022年12月，歐盟預(yù)算為46.8萬歐元，主要由TWI公司負(fù)責(zé)，并得到克蘭菲爾德大學(xué)和布魯內(nèi)爾大學(xué)復(fù)合材料中心的支持。而項(xiàng)目主要目的是對(duì)Clean Sky2的C-Joint（C型接頭）項(xiàng)目技術(shù)進(jìn)行測(cè)試，來驗(yàn)證其有效性，然后將結(jié)果納入“尺寸工具”中。

根據(jù)測(cè)試結(jié)果顯示，C型接頭項(xiàng)目中開發(fā)的兩種復(fù)合材料接頭技術(shù)可以保護(hù)飛機(jī)免受雷擊。當(dāng)飛機(jī)的外部面板或結(jié)構(gòu)由復(fù)合材料制成時(shí)，接頭可以一種方式連接在一起，以確保如果被閃電擊中，電荷可以沿著飛機(jī)的長(zhǎng)度方向安全地在面板之間傳導(dǎo)，防止損壞或安全問題。

設(shè)計(jì)能夠抵御雷擊的飛機(jī)只是航空制造商工作的一部分。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一架商用飛機(jī)每年大約會(huì)被閃電擊中一次，但是在很多情況下，乘客甚至不會(huì)注意到飛機(jī)遭受雷擊。這主要?dú)w功于飛機(jī)的設(shè)計(jì)方式，即將電流引導(dǎo)到飛機(jī)的末端（通常通過靜電放電芯輸送到后緣）。

在過去，飛機(jī)具有金屬蒙皮結(jié)構(gòu)，由于蒙皮中的鋁合金是良好的導(dǎo)電材料，電流引導(dǎo)是一個(gè)相當(dāng)簡(jiǎn)單的過程。但隨著飛機(jī)中越來越多地使用輕量化的復(fù)合材料，這就必須在復(fù)合材料面板中嵌入金屬網(wǎng)，以使電荷在飛機(jī)的相鄰?fù)獗砻嬷g安全地轉(zhuǎn)移。

C-Joint項(xiàng)目中成功開發(fā)出的兩項(xiàng)技術(shù)來解決這一挑戰(zhàn)，其一是簇絨（tufting）技術(shù)，這是一種工業(yè)縫合工藝，它采用了機(jī)器人技術(shù)，通過將細(xì)銅線縫合到復(fù)合材料面板來促進(jìn)導(dǎo)電性；其二是熱噴涂技術(shù)，這是一種由TWI Limited公司開發(fā)的工藝，它通過將金屬顆粒噴涂到復(fù)合材料上，來提供可以在復(fù)合材料面板之間以及復(fù)合材料與金屬面板之間傳遞能量的金屬連接。

簇絨技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于其高電流耗散能力，從而提高了操作安全性。通過在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件中使用金屬簇絨是一種重量較輕的替代方案，用于通過復(fù)合材料作為接地路徑的一部分傳輸閃電電流。

而熱噴涂涂層技術(shù)比添加銅線然后進(jìn)行專門的螺栓連接更簡(jiǎn)單，而且還可以改變導(dǎo)電材料的厚度，用于高電流的關(guān)鍵路徑和復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的有效保護(hù)。這與當(dāng)今的嵌入式銅網(wǎng)系統(tǒng)形成了鮮明對(duì)比，后者在被閃電損壞時(shí)，修復(fù)起來既困難又昂貴，而涂層修復(fù)則快速而簡(jiǎn)單。

但TWI表示，使用熱噴涂金屬涂層代替EV-55復(fù)合材料部件內(nèi)的銅網(wǎng)和條紋分流器進(jìn)行雷擊保護(hù)也可能是一項(xiàng)成本高昂的技術(shù)，因?yàn)樾枰獧C(jī)器人和特殊的噴涂設(shè)備。

D型接頭項(xiàng)目

在C-Joint項(xiàng)目前期積累的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上，C-Joint項(xiàng)目旨在探索具有增強(qiáng)雷擊保護(hù)的新型創(chuàng)新復(fù)合材料-復(fù)合材料和復(fù)合材料-金屬混合接頭。該項(xiàng)目旨在開發(fā)一種新的“尺寸工具”，這是一種基于模擬涉及接頭的多種材料組件的機(jī)械、熱和電響應(yīng)的軟件程序。尺寸工具將有助于減少迭代耗時(shí)的有限元金屬計(jì)算的數(shù)量，這些計(jì)算通常由分析師和應(yīng)力工程師使用。

經(jīng)過為期兩年的實(shí)施，D型接頭項(xiàng)目成功開發(fā)出了這種“尺寸工具”，它是一款用戶友好的工程師軟件工具，可幫助工程師快速指定技術(shù)參數(shù)、材料特性和接頭尺寸，這些參數(shù)、材料特征和尺寸是設(shè)計(jì)需要嵌入式防雷保護(hù)的飛機(jī)外部面板和結(jié)構(gòu)時(shí)所需的。

鼻段部分演示器演示器在模擬雷擊條件的相關(guān)環(huán)境中進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明，上述兩種新技術(shù)在發(fā)生雷擊時(shí)為航空結(jié)構(gòu)提供了有效的保護(hù)，并保護(hù)其免受閃電（閃電產(chǎn)生的電磁場(chǎng)）的間接影響。這是通過使用“高強(qiáng)度輻射場(chǎng)”地面測(cè)試技術(shù)進(jìn)行的評(píng)估而得到證實(shí)的。

雖然該項(xiàng)目的主要重點(diǎn)是雷擊防護(hù)，但其結(jié)果也具有明顯的環(huán)境效益。在設(shè)計(jì)具有雷擊保護(hù)的集成復(fù)合材料結(jié)構(gòu)時(shí)，該尺寸確定工具將幫助設(shè)計(jì)師確定所需的接頭的適當(dāng)尺寸和形狀，從而節(jié)省重量、減少燃料消耗并減少排放。

由于消除了開發(fā)和生產(chǎn)接頭所需的耗時(shí)的設(shè)計(jì)評(píng)審迭代，該工具還加快了產(chǎn)品的上市時(shí)間。它通過使設(shè)計(jì)人員能夠快速指定可用于特定接頭的最合適類型的材料組合來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。