特許 6935221 金属構造体と複合材料構造体の両方における雷撃表示のための熱変色観察フィーチャ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6935221

(24)【登録日】2021年8月27日

(45)【発行日】2021年9月15日

(54)【発明の名称】金属構造体と複合材料構造体の両方における雷撃表示のための熱変色観察フィーチャ

(51)【国際特許分類】

   G01N 25/00 20060101AFI20210906BHJP

   G01N 25/72 20060101ALI20210906BHJP

   B32B 37/14 20060101ALI20210906BHJP

   G01N 21/27 20060101ALI20210906BHJP

   G01N 21/35 20140101ALI20210906BHJP

   G01N 21/64 20060101ALI20210906BHJP

   B64F 5/40 20170101ALI20210906BHJP

   B64D 45/02 20060101ALN20210906BHJP

   B64C 1/00 20060101ALN20210906BHJP

【ＦＩ】

   G01N25/00 Z

   G01N25/72 K

   B32B37/14 Z

   G01N21/27 A

   G01N21/27 B

   G01N21/35

   G01N21/64 Z

   B64F5/40

   !B64D45/02

   !B64C1/00 B

【請求項の数】15

【外国語出願】

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-81811(P2017-81811)

(22)【出願日】2017年4月18日

(65)【公開番号】特開2017-227620(P2017-227620A)

(43)【公開日】2017年12月28日

【審査請求日】2020年4月14日

(31)【優先権主張番号】15/143,958

(32)【優先日】2016年5月2日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500520743

【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ジョージソン， ゲイリー

(72)【発明者】

【氏名】イン， ジョン−ビョン

【審査官】 野田 華代

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２７３２４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭６４−０１５６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４９−０２５５１９（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２００８−１１７９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００６３０２６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２５／００−２５／７２

Ｂ３２Ｂ ３７／１４

Ｇ０１Ｎ ２１／２７

Ｇ０１Ｎ ２１／３５

Ｇ０１Ｎ ２１／６４

Ｂ６４Ｆ ５／４０

Ｂ６４Ｄ ４５／０２

Ｂ６４Ｃ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造体内の電流による第１の閾値温度への前記構造体の一部分の加熱に応じて、前記構造体の前記一部分に付けられた材料を第１の色へ変化させること、
前記第１の色の位置に基づいて、前記構造体を通った前記電流の経路を検出すること、及び
前記第１の閾値温度よりも高い第２の閾値温度への前記構造体の第２の部分の加熱に応じて、前記構造体の前記第２の部分に付けられた材料を、前記第１の色とは異なる第２の色へ変化させることを含む、方法。

【請求項2】

少なくとも前記第１の色に基づいて、前記検出された前記構造体を通った前記電流の経路に沿って前記電流によって生み出された損傷の程度を評価することを更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第２の閾値温度よりも高い第３の閾値温度への前記構造体の第３の部分の加熱に応じて、前記構造体の前記第３の部分に付けられた材料を、前記第１の色及び第２の色とは異なる第３の色へ変化させることを更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

少なくとも前記第１の色、第２の色及び第３の色に基づいて、前記検出された前記構造体を通った前記電流の経路に沿って前記電流によって生み出された損傷の程度を評価することを更に含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

検出器を用いて前記構造体の表面をスキャンすること
前記検出器において、前記構造体からの光を受信すること、及び
前記構造体からの前記光に基づいて、前記第１の色の前記位置を特定することを更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記スキャンの間に前記構造体に光源を向けることを更に含み、前記光源が紫外線光源であり、前記第１の色が非紫外線光の下で実質的に視認できない、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

構造体、
前記構造体の第１の部分に付けられた第１の材料であって、前記構造体内の電流による第１の閾値温度への前記構造体の前記第１の部分の局所的な加熱に応じて、第１の色へ局所的に変化するように適合された、第１の材料、
前記構造体からの光を受信し、前記第１の色の位置に基づいて、前記構造体を通った前記電流の経路の検出を可能にするように構成された、検出器、及び
前記構造体の第２の部分に付けられた第２の材料であって、前記第１の閾値温度よりも高い第２の閾値温度への前記構造体の前記第２の部分の加熱に応じて、前記第１の色とは異なる第２の色へ変化するように適合された、第２の材料を備える、システム。

【請求項8】

前記第１の色が、前記構造体を通った前記電流の前記経路に沿って前記電流によって生み出された損傷の程度を評価することを可能にする、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記構造体の第３の部分に付けられた第３の材料であって、前記第２の閾値温度よりも高い第３の閾値温度への前記構造体の前記第３の部分の加熱に応じて、前記第１の色及び第２の色とは異なる第３の色へ変化するように適合された、第３の材料を更に備える、請求項７に記載のシステム。

【請求項10】

前記第１の色、第２の色及び第３の色が、前記検出された前記構造体を通った前記電流の経路に沿って前記電流によって生み出された損傷の程度を評価することを可能にする、請求項９に記載のシステム。

【請求項11】

前記構造体に向けられた光源を更に備え、前記光源が紫外線光源であり、前記第１の色が非紫外線光の下で実質的に視認できない、請求項７に記載のシステム。

【請求項12】

前記構造体が、複合材料航空機に付けられた銅フォイル、複合材料航空機の導電性メッシュ、複合材料航空機の誘電性トップ、雷放ストリップ、接地ケーブル若しくはプレート、航空機の避雷層の一部分、又はそれらの任意の組み合わせを含む、請求項７に記載のシステム。

【請求項13】

第１の材料を構造体の第１の部分に付けることと、
第２の材料を前記構造体の第２の部分に付けることとを含み、
前記第１の材料が、前記構造体内の電流による第１の閾値温度への前記構造体の前記第１の部分の加熱に応じて、第１の色へ変化するように適合されており、
前記第２の材料が、第２の閾値温度への前記構造体の前記第２の部分の加熱に応じて、前記第１の色とは異なる第２の色へ変化するように適合されている、方法。

【請求項14】

前記第１の材料が、コーティングマトリクスの第１の部分の中へ組み込まれ、前記第２の材料が、前記コーティングマトリクスの第２の部分の中へ組み込まれ、前記コーティングマトリクスが前記構造体に付けられている、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記第１の材料が、避雷層の樹脂の第１の部分の中へ組み込まれ、前記第２の材料が、前記避雷層の前記樹脂の第２の部分の中へ組み込まれている、請求項１３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、広くは、金属構造体と複合材料構造体の両方における雷撃表示のための熱変色（ｔｈｅｒｍｏ‐ｃｈｒｏｍａｔｉｃ）観察フィーチャに関する。

【背景技術】

【0002】

航空宇宙産業及び民間航空機産業における炭素繊維強化ポリマー（ＣＦＲＰ）複合材料構造体の使用の増加に伴って、複合材料の損傷を検出するための効率的な非破壊評価（ＮＤＥ）方法の進歩に対する必要性が高まっている。特に危険な損傷の形態は、検出することが難しい熱損傷を起こし得る雷撃からもたらされる。

【0003】

雷撃による熱損傷のための通常の検査方法は、超音波設備の使用を含んで、層間剥離、分離、及び／又は亀裂などの損傷が生じたか否かを判定し得る。別の１つの検査方法は、航空機から得られたスペクトル信号のフーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）解析を実行して、視覚検査を特定の樹脂コーティングの熱損傷に関連付けることを含む。しかし、これらの方法は、時間がかかり、不正確であり得る。

【0004】

雷撃による損傷を検出するための他の方法は、最初の雷撃によってもたらされた跡、変色、又は損傷に基づいて、最初の雷撃ポイントの位置を判定すること、及び最初の雷撃ポイントの近傍の航空機の各構成要素を検査することを含み得る。しかし、検査される構成要素の多くは、雷撃からの電流によって辿られた特定の経路の外側にあり、したがって、損傷している可能性が低い場合がある。電流が、どの経路を辿り得たかは知られていないので、これらの構成要素は、その必要がないのに検査されている場合もある。更に、検査は、時間がかかり、高価で、且つ／又は侵襲的な解体プロセスを含み得る。必要なのは、構造体を通った雷撃からの電流が辿った経路を判定するための、及び、その経路に沿って構成要素が受けたであろう損傷の程度を判定するための、速く、信頼でき、非侵襲的な方法である。

【発明の概要】

【0005】

一実施形態では、システムが、構造体、及び構造体に付けられた熱変色材料を含む。熱変色材料は、構造体の局所的な加熱に応じて、局所的にある色へ変わるように適合されている。加熱は、雷撃からの電流によってもたらされ得る。変色の位置と程度を調べることによって、雷撃による構造体への損傷の予測が判定され得る。

【0006】

一実施形態では、方法が、構造体内の電流による第１の閾値温度への構造体の一部分の加熱に応じて、構造体の一部分に付けられた材料を、第１の色へ変化させることを含む。該方法は、第１の色の位置に基づいて、構造体を通った電流の経路を検出することを更に含む。

【0007】

ある実施形態では、該方法が、少なくとも第１の色に基づいて、検出された構造体を通った電流の経路に沿って電流によって生み出された損傷の程度を評価することも含む。ある実施形態では、該方法が、第１の閾値温度よりも高い第２の閾値温度への構造体の第２の部分の加熱に応じて、構造体の第２の部分に付けられた材料を、第１の色とは異なる第２の色へ変化させることを含む。ある実施形態では、該方法が、更なる連続的に増加する閾値温度への構造体の更なる部分の加熱に応じて、構造体の更なる部分に付けられた更なる材料を、第１の色とは異なり且つ互いに異なる更なる色へ連続的に変化させることを含む。ある実施形態では、該方法が、少なくとも第１の色及び更なる色に基づいて、検出された構造体を通った電流の経路に沿って電流によって生み出された損傷の程度を評価することも含む。

【0008】

ある実施形態では、該方法が、検出器を用いて構造体の表面をスキャンすることを含む。該方法は、検出器において、構造体からの光を受信することを更に含む。該方法は、構造体からの光に基づいて、第１の色の位置を特定することも含む。ある実施形態では、該方法が、スキャンの間に構造体に光源を向けることを含む。光源は、紫外線光源であり、第１の色は、非紫外線光の下では実質的に視認できない場合もある。ある実施形態では、第１の閾値温度が、２００°Ｃと３００°Ｃとの間である。

【0009】

一実施形態では、システムが、構造体、及び構造体の一部分に付けられた第１の材料を含む。該材料は、構造体内の電流による第１の閾値温度への構造体の一部分の局所的な加熱に応じて、局所的に第１の色へ変化するように適合されている。該システムは、構造体からの光を受信して、第１の色の位置に基づいて構造体を通った電流の経路の検出を可能にするように構成された、検出器を更に含む。

【0010】

ある実施形態では、第１の色が、構造体を通った電流の経路に沿って電流によって生み出された損傷の程度を評価することを可能にする。ある実施形態では、該システムが、構造体の第２の部分に付けられた第２の材料を更に含む。第２の材料は、第１の閾値温度よりも高い第２の閾値温度への構造体の一部分の加熱に応じて、第１の色とは異なる第２の色へ変化するように適合されている。ある実施形態では、該システムが、構造体の更なる部分に付けられた更なる材料も含む。更なる材料は、更なる連続的に増加する閾値温度への構造体の更なる部分の加熱に応じて、第１の色とは異なり且つ互いに異なる更なる色へ変化するように適合されている。ある実施形態では、第１の色及び更なる色が、検出された構造体を通った電流の経路に沿って電流によって生み出された損傷の程度を評価することを可能にする。

【0011】

ある実施形態では、該システムが、構造体に向けられた光源も含む。光源は、紫外線光源であり、第１の色は、非紫外線光の下では実質的に視認できない場合もある。

【0012】

ある実施形態では、構造体が、複合材料航空機に付けられた銅フォイル（ｃｏｐｐｅｒ ｆｏｉｌ）、複合材料航空機の導電性メッシュ（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｍｅｓｈ）、複合材料航空機の誘電性トップ（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｔｏｐ）、雷放ストリップ（ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ ｓｔｒｉｐ）、接地ケーブル若しくはプレート、航空機の避雷層の一部分、又はそれらの任意の組み合わせを含む。ある実施形態では、材料が、熱変色観察材料を含む。

【0013】

一実施形態では、方法が、第１の材料を構造体の第１の部分に付けることを含む。第１の材料は、構造体内の電流による第１の閾値温度への構造体の第１の部分の加熱に応じて、第１の色へ変化するように適合されている。該方法は、第２の材料を構造体の第２の部分に付けることを更に含む。第２の材料は、第２の閾値温度への構造体の第２の部分の加熱に応じて、第１の色とは異なる第２の色へ変化するように適合されている。

【0014】

ある実施形態では、第１の材料が第１の組のアップリケストリップの中へ組み込まれ、第２の材料が第２の組のアップリケストリップの中へ組み込まれている。第１の組のアップリケストリップと第２の組のアップリケストリップは、繰り返しパターンで構造体に付けられている。ある実施形態では、第１の材料がコーティングマトリクスの第１の部分の中へ組み込まれ、第２の材料がコーティングマトリクスの第２の部分の中へ組み込まれている。コーティングマトリクスは、構造体に付けられている。ある実施形態では、第１の材料が避雷層の樹脂の第１の部分の中へ組み込まれ、第２の材料が避雷層の樹脂の第２の部分の中へ組み込まれている。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】熱変色材料を有する航空機１００の一実施形態を描いている。

【図2】雷撃表示のためのシステムの一実施形態を描いている。

【図2A】雷撃表示のためのシステムの一実施形態の断面図を描いている。

【図3】雷撃表示のためのシステムの一実施形態を描いている。

【図3A】雷撃表示のためのシステムの一実施形態の断面図を描いている。

【図4】雷撃表示のためのシステムの一実施形態を描いている。

【図4A】雷撃表示のためのシステムの一実施形態の断面図を描いている。

【図5】雷撃による潜在的な損傷の位置及び程度を検出するためのシステムの一実施形態を描いている。

【図6】雷撃表示のための方法の一実施形態を描いているフローチャートである。

【図7】雷撃表示システムを製造するための方法の一実施形態を描いているフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本開示が様々な変形例及び代替的な形態を許容する一方で、具体的な実施形態が、図面で例示的に示され、本明細書でより詳細に説明される。しかし、本開示は、開示される特定の形態に限定されることを意図しないことが理解されるべきである。むしろ、添付の特許請求の範囲で規定される開示の精神及び範囲内に含まれる全ての変形例、等価物、及び代替例をカバーすることが意図される。

【0017】

図１を参照すると、航空機１００の一実施形態が描かれている。航空機１００は、複合材料、金属材料、他の種類の建築材料、又はそれらの組み合わせを含み得る。航空機１００の表面１０２は、本明細書で説明されるように、そこに付けられた熱変色観察材料を含み得る。航空機１００の運航の間の何らかの時に、航空機１００の表面１０２は、雷に撃たれ得る。航空機１００の構造体内で生み出された熱に応じて、熱変色観察材料は、変色して、表面１０２の変色した領域１０６を生成する。変色した領域１０６は、雷１０４からの電流によって生み出された熱により生成されるので、変色した領域１０６は、電流が航空機１００の表面１０２を離れるか又はそれがもはや熱変色観察材料を起動するのに十分な熱を生み出さなくなるように消散するまで、実質的に電流の経路を辿り得る。ある実施形態では、変色した領域１０６が、紫外線光の下で視認できる（ｖｉｓｉｂｌｅ）ように、且つ、非紫外線光の下で実質的に視認できない（ｉｎｖｉｓｉｂｌｅ）ように、熱変色材料が選択される。

【0018】

熱変色観察材料を航空機の表面１０２に付けることの利点は、雷１０４の雷撃ポイントと航空機１００の表面１０２を通った電流によって辿られた経路との両方の検出を可能にすることである。変色した領域１０６の位置を特定することによって、どの構成要素が雷１０４によって損傷されたかの、より正確な予測が行われ得る。したがって、それらの構成要素が過熱したか又はさもなければ電流によって損傷を受けた可能性が高いときに、変色した領域１０６の近傍のそれらの構成要素のみを検査することによって、時間及び費用が省かれ得る。図１の実施形態に関連付けられた他の利益及び利点は、本開示の利益を有する当業者にとって明らかであろう。

【0019】

図２及び図２Ａを参照すると、雷撃表示のためのシステム２００の一実施形態が描かれている。図２は、システム２００の上面図を描いている。図２Ａは、図２のシンボルＡによって指定されている断面線に沿った、システム２００の断面図を描いている。システム２００は、構造体２０４に付けられた熱変色観察材料２０２を含み得る。

【0020】

熱変色観察材料２０２は、温度の変化によって変色する任意の物質を含み得る。雷検出の用途のために、色の変化は、システム２００の検査が行われ得るまで十分に永続的に変化したままである。ある実施形態では、熱変色観察材料２０２が、２００°Ｃと３００°Ｃの間の閾値温度において、変色し得るか又は蛍光を発し得る。

【0021】

種々の種類の熱変色観察材料が、起動されるために熱を加えられている間の種々の時間間隔に関連付けられ得る。ある実施形態では、雷撃を検出するために、熱変色観察材料２０２が、雷撃に関連付けられた短い時間間隔の間に起動される。例えば、熱変色観察材料２０２は、０．１秒と１秒の間の期間内に起動され得る。更に、熱変色観察材料２０２は、システム２００の検査を可能にするために、十分な時間間隔の間、その変化した色を維持し得る。例えば、熱変色観察材料は、数日以上までその変化した色を維持し得る。

【0022】

構造体２０４は、避雷が望ましいであろう任意の構造体を含み得る。ある実施形態では、構造体２０４が航空機の一部分であり得る。例えば、構造体２０４は、複合材料航空機に付けられた銅フォイル、複合材料航空機の導電性メッシュ、複合材料航空機の誘電性トップ、雷放ストリップ、接地ケーブル若しくはプレート、航空機の避雷層の一部分、航空機の別の一部分、又はそれらの任意の組み合わせを含む。

【0023】

動作の間のある時において、システム２００は、雷に撃たれ得る。雷は、入口ポイント２１０において構造体２０４に入る電流を生み出し得る。電流は、出口ポイント２１２を通って出て行く前に、経路２０８に沿って構造体２０４を通って移動し得る。ある実施形態では、電流が、経路２０８に沿って部分的にか又は完全にかの何れかで消散し得る。例えば、構造体２０４は、大きい領域の全体にわたって電流を再誘導及び／又は広げるように設計され、それは、電流の低減をもたらし得る。ある事例では、電流が、出口ポイント２１２に到達する前に、完全に消散し得る。

【0024】

電流が経路２０８に沿って構造体２０４を通って移動する際に、経路の近傍の構造体２０４の一部分２０６は加熱され得る。一部分２０６が閾値温度に到達したときに、一部分２０６に付けられた熱変色観察材料２０２は、別の色へ変化して、変色領域２１４を生成し得る。図２及び図２Ａで示されている網掛けは、変色領域２１４の色が、熱変色観察材料２０２の残りとは異なることを示している。

【0025】

システム２００の利点は、熱変色観察材料２０２内の変色領域２１４を生成することによって、システム２００が、構造体２０４を通った雷撃からの電流が辿った経路を判定するための、及び、その経路２０８に沿って構成要素が受けたであろう損傷の程度を判定するための、速く、信頼でき、非侵襲的な方法を提供することである。システム２００の他の利益及び利点は、本開示の利益を有する当業者にとって明らかであろう。

【0026】

図３及び図３Ａを参照すると、雷撃表示のためのシステム３００の一実施形態が描かれている。システム３００は、第１の組のアップリケストリップ３０２〜３０７と第２の組のアップリケストリップ３１２〜３１７を含み得る。第１の組のアップリケストリップ３０２〜３０７は、第１の閾値温度において変色する第１の熱変色観察材料を含み得る。第２の組のアップリケストリップ３１２〜３１７は、第１の閾値温度よりも高い第２の閾値温度において変色する第２の熱変色観察材料を含み得る。

【0027】

構造体２０４を通過する電流は、入口ポイント２１０の近くで最も強くなり得る。経路２０８に沿って電流が移動する際に、電流が構造体２０４を加熱し及び／又は大きな導電性領域を通って消散し、電流はその力を失うだろう。そのようにして、構造体２０４は、出口ポイント２１２の近くと比較して入口ポイント２１０の近くで、経路２０８に沿ってより高い温度へ加熱され得る。

【0028】

図３及び図３Ａで描かれているように、電流は、アップリケストリップのうちの幾つか（例えば、アップリケストリップ３０２〜３０４）と接触する構造体２０４の部分を、第１の閾値温度を超える温度へ加熱し得る。熱に応じて、アップリケストリップ３０２〜３０４内に含まれる第１の熱変色観察材料は、変色して、構造体２０４の加熱された部分にわたり変色領域３２２〜３２４を生成し得る。同様に、電流は、他のアップリケストリップ（例えば、アップリケストリップ３１３〜３１５）と接触する構造体２０４の他の部分を加熱し得る。入口ポイント２１０の近くでは、熱が第２の閾値温度を超え得るので、アップリケストリップ３１３に含まれる第２の熱変色観察材料が、変色して、別の変色領域３２６を生成することをもたらす。経路２０８が入口ポイント２１０から離れて移動する際に、電流によって生み出される熱は減少し得る。そのようにして、入口ポイント２１０から離れて、熱は第２の閾値温度を超えない場合があり、構造体２０４の加熱された部分と接触しているにも関わらず、アップリケストリップのうちの幾つか（例えば、アップリケストリップ３１４、３１５）内に変色しない領域の生成をもたらす。

【0029】

アップリケストリップのうちの幾つか内に第１の熱変色観察材料を含み、且つ、他のアップリケストリップ内に別の熱変色観察材料を含むことによって、経路２０８に沿った構造体２０４の複数の部分における構造体２０４内の加熱の程度を判定することができる。例えば、アップリケストリップ３０２、３０３、及び３１３に隣接する構造体２０４の部分は、アップリケストリップ３０４、３１４、３１５に隣接する構造体２０４の部分よりも多くの熱に晒されたということが判定され得る。何故ならば、アップリケストリップ３１３の近くの温度は、第２の閾値温度を超え、一方で、アップリケストリップ３１４、３１５の近くの温度は、第２の閾値温度を超えなかったからである。したがって、アップリケストリップ３０２、３０３、３１３の近くの構造体２０４内の構成要素は、より多くの熱に晒された可能性があり、結局、雷撃によって損傷された可能性が高い。第１の熱変色観察材料と第２の熱変色観察材料の色は、特定の範囲の温度が構造体２０４の各部分に到達したことを判定できるようにするために、それらのそれぞれの閾値温度が到達された後で、互いに異なり得る。

【0030】

図３で示されるように、第１の熱変色観察材料を含むアップリケストリップ３０２〜３０７と第２の熱変色観察材料を含むアップリケストリップ３１２〜３１７は、構造体２０４の全体にわたり両方の閾値温度のための均一な熱のサンプリングを生み出すために、交互に付けられ得る。ある実施形態では、３種類以上の熱変色観察材料が使用され得る。例えば、更なる熱変色観察材料を含む更なるアップリケストリップが、構造体２０４の更なる部分に付けられ得る。更なる熱変色観察材料は、更なる連続的に増加する閾値温度への構造体２０４の更なる部分の加熱に応じて、更なる色へ変化するように連続的に適合され得る。更なるアップリケストリップは、各閾値温度のための均一な熱のサンプリングを生み出すために、構造体２０４に沿って連続的に横たえられ得る。更に、熱変色観察材料の各々は、互いに異なる色へ変化し得る。そのようにして、構造体２０４によって感知された温度の範囲がマッピングされ得る。

【0031】

第１の熱変色観察材料を含むアップリケストリップと第２の熱変色観察材料を含むアップリケストリップとの間の交互配置に関連する利点は、システム３００が、構造体２０４を通った雷撃からの電流が辿った経路２０８を判定するための、及び、その経路２０８に沿って構成要素が受けたであろう損傷の程度を判定するための、速く、信頼でき、非侵襲的な方法を提供し得ることである。更に、システム３００は、アップリケストリップを組み込んでいるので、容易に製造され得る。システム３００の他の利益及び利点は、本開示の利益を有する当業者にとって明らかであろう。

【0032】

図４及び図４Ａを参照すると、雷撃表示のためのシステム４００の一実施形態が描かれている。システム４００は、その中に組み込まれた複数の熱変色観察粒子４０４を伴う、構造体２０４に付けられたマトリクス材料４０２を含み得る。

【0033】

ある実施形態では、マトリクス材料４０２が、構造体２０４に付けられた樹脂又は別の種類のコーティングを含み得る。マトリクス材料４０２は、スプレー、ブラシ、別の種類のアプリケーションプロセス、又はそれらの組み合わせによって、構造体２０４に付けられ得る。熱変色観察粒子４０４は、マトリクス材料４０２が構造体２０４に付けられる前に、マトリクス材料４０２の中へ組み込まれ得る。代替的に、ある実施形態では、熱変色観察粒子４０４が、マトリクス材料４０２の付着の後で、マトリクス材料４０２の中へ組み込まれ得る。

【0034】

熱変色観察粒子４０４の一部は、第１の熱変色観察材料を含み、熱変色観察粒子４０４の一部は、第２の熱変色観察材料を含み得る。第１の熱変色観察材料は、第１の閾値温度へ加熱されたときに第１の色へ変化して、第２の熱変色観察材料は、第１の閾値温度とは異なる第２の閾値温度へ加熱されたときに第１の色とは異なる第２の色へ変化し得る。例えば、経路２０８に沿った電流による加熱に際して、粒子４０４の一部は、第１の色へ変化して、変色領域（例えば、変色領域４１２、４１４、４１７）を生成し得る。他の変色領域（例えば、変色領域４１３、４１５）は、第１の色とは異なる第２の色に対応し得る。

【0035】

ある実施形態では、図４及び図４Ａで描かれているように、粒子４０４が、無作為にマトリクス材料４０２の中へ混合されている。代替的に、ある実施形態では、第１の組の粒子４１２、４１４、４１６、４１７が、マトリクス材料４０２の第１の部分の中へ組み込まれ、第２の組の粒子４１３、４１５が、マトリクス材料４０２の第２の部分の中へ組み込まれ、第１の部分と第２の部分は最初に分離された状態にある。その後、マトリクス材料４０２の各部分は、あるパターンで構造体２０４に付けられ得る。図４では描かれていないが、ある実施形態では、粒子４０４の一部が、更なる連続的に増加する閾値温度への構造体２０４の更なる部分の加熱に応じて、第１の色及び第２の色とは異なり且つ互いに異なる更なる色へ変化する更なる熱変色観察材料を含む。

【0036】

電流が、経路２０８に沿って入口ポイント２１０から出口ポイント２１２へ通過する際に、電流は、構造体２０４を加熱し得る。構造体２０４の部分が第１の閾値温度を超えて加熱されるならば、その後、熱変色観察粒子４０４は、それぞれの熱変色観察粒子の材料に関連付けられた温度範囲に基づいて変色し得る。色の変化は、構造体２０４に対する潜在的な損傷の位置及び／又は損傷の程度の判定を可能にし得る。システム４００の他の利益及び利点は、本開示の利益を有する当業者にとって明らかであろう。

【0037】

図５を参照すると、雷撃による潜在的な損傷の位置及び程度を検出するためのシステム５００の一実施形態が描かれている。システム５００は、コントローラ５０２、光源５０６、及び検出器５０８を含み得る。

【0038】

コントローラ５０２は、本明細書で説明されるように、制御機能を実行し得る。ある実施形態では、コントローラが、プロセッサとメモリを使用して実装される。例えば、プロセッサは、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィカルプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、周辺インターフェースコントローラ（ＰＩＣ）、別の種類のプロセッシングユニット、又はそれらの組み合わせを含み得る。ある実施形態では、コントローラが、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、集積回路（ＩＣ）デバイス、別の種類の回路論理、又はそれらの組み合わせなどの、プログラム可能な又は固定された回路論理を使用して実装される。

【0039】

コントローラ５０２は、検出器５０８からの入力を受信する、位置判定モジュール５０４を含み得る。入力に基づいて、位置判定モジュール５０４は、変色領域２１４の位置を判定し得る。コントローラ５０２は、その位置における構造体２０４に対する潜在的な損傷の程度を判定する、損傷評価モジュール５０５を更に含み得る。ある実施形態では、コントローラが、位置と潜在的な損傷の程度の予測とを構造体２０４の三次元モデルにマッピングする、視認可能な描写を生み出し得る。

【0040】

動作の間に、光源５０６が、構造体２０４に向けられ得る。ある実施形態では、光源５０６が、紫外線光ランプを含み得る。光源５０６は、熱変色観察材料２０２が蛍光を発することをもたらし得る、光５１０（例えば、紫外線光）を放射し得る。蛍光を発する熱変色観察材料を示す反射した及び／又は更なる光５１１が、検出器５０８において受信され得る。検出器は、光５１１に基づく画像データを、位置判定モジュール５０４に送信し得る。

【0041】

位置情報を判定するために、コントローラ５０２は、検出器５０８を制御して、熱変色観察材料２０２の表面をスキャンし得る。例えば、検出器５０８は、矢印５１２によって示されている方向においてスキャンし得る。スキャンは、回転運動、並進運動、他の種類の運動、又はそれらの組み合わせを含み得る。スキャンを実行するために、コントローラ５０２は、検出器５０８に運動を加えるためのギア、モータ、又は（図示せぬ）他の機械装置を含み得る。

【0042】

構造体２０４からの光に基づいて、コントローラ５０２は、変色領域２１４の位置を特定し得る。更に、コントローラ５０５は、変色領域２１４において存在する色を解析して、構造体２０４の各位置の全体を通して構造体２０４の加熱の程度を判定し、それによって、構造体２０４の１以上の構成要素において生じ得た損傷の程度を生み出し得る。

【0043】

図６を参照すると、雷撃表示のための方法６００の一実施形態が描かれている。方法６００は、構造体内の電流による第１の閾値温度への構造体の一部分の加熱に応じて、構造体の一部分に付けられた材料を、ある色へ変化させることを含み得る（６０２）。例えば、熱変色観察材料２０２は、電流経路２０８の近傍の構造体２０４の一部分２０６の加熱に応じて、変色領域２１４において図２の網掛けによって表された色へ変化し得る。

【0044】

方法６００は、検出器を用いて構造体の表面をスキャンすることを更に含み得る（６０４）。例えば、構造体２０４の表面が、検出器５０８によってスキャンされ得る。

【0045】

方法６００は、検出器において、構造体からの光を受信することも含み得る（６０６）。例えば、光５１１が、検出器５０８において受信され得る。

【0046】

方法６００は、検出器において構造体からの光を受信して、構造体からの光に基づいて、その色の位置を特定することを含み得る（６０８）。例えば、変色領域２１４の位置が、位置判定モジュール５０４において判定され得る。

【0047】

方法６００は、第１の色の位置に基づいて、構造体を通った電流の経路を検出することを更に含み得る（６１０）。例えば、経路２０８は、変色領域２１４の経路に基づいて検出され得る。

【0048】

方法６００は、少なくとも色に基づいて、検出された構造体を通った電流の経路に沿って電流によって生み出された損傷の程度を評価することも含み得る（６１２）。例えば、損傷評価モジュール５０５が、変色領域２１４の色に基づいて、変色領域２１４に沿った損傷の程度を判定し得る。

【0049】

図７を参照すると、雷撃表示システムを製造するための方法７００の一実施形態が描かれている。方法７００は、第１の材料を構造体の第１の部分に付けることを含み得る（７０２）。第１の材料は、構造体内の電流による第１の閾値温度への構造体の第１の部分の加熱に応じて、第１の色へ変化するように適合され得る。例えば、アップリケストリップ３０２〜３０７が、構造体２０４に付けられ得る。別の実施例として、熱変色観察粒子４１２、４１４、４１６、４１７が、構造体２０４に付けられ得る。

【0050】

方法７００は、第２の材料を構造体の第２の部分に付けることを更に含み得る（７０４）。第２の材料は、第２の閾値温度への構造体の第２の部分の加熱に応じて、第１の色とは異なる第２の色へ変化するように適合され得る。例えば、アップリケストリップ３１２〜３１７が、構造体２０４に付けられ得る。別の実施例として、熱変色観察粒子４１３、４１５が、構造体２０４に付けられ得る。

【0051】

様々な実施形態が示され説明されたが、本開示は、限定的なものではなく、当業者にとって明らかな全てのそのような修正例及び変形例を含むと理解されるべきである。

【図1】

【図2】

【図2A】

【図3】

【図3A】

【図4】

【図4A】

【図5】

【図6】

【図7】