[发明专利]用于将金属整流罩粘接到机翼前缘的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种将金属整流罩(fairing)粘接到飞行器机翼前缘(例如，旋翼飞行器的旋翼叶片)的方法和设备。

背景技术

例如，通过将U型截面的金属整流罩粘接到叶片结构上，或者采用例如EP0529917A中所述复合材料制成的整流罩，可以保护旋翼飞行器的旋翼叶片前缘免受撞击。整流罩因此不仅保护叶片前缘同时也保护叶片的直接邻近于前缘的吸入侧和压力侧部分。

当金属整流罩被撞击或甚至被侵蚀环境损坏时，为了确保能够继续适当地保护叶片，用新的金属整流罩替换旧的是较为适宜的。

此外，为了修复叶片结构，叶片前缘可以被去除也是必需的，特别是叶片是由复合材料制成并且结构表面是分层的。一旦完成修复，就需要将叶片的前缘放回原先的位置。

一种已知的设备可以利用胶粘剂将金属整流罩粘接回到叶片前缘的位置，所述胶粘剂分布于金属整流罩和叶片结构之间。

这种设备利用加热工具来传导聚合胶粘剂所需的能量，从而将金属整流罩粘接到叶片结构上，所述胶粘剂分布于金属整流罩与叶片结构之间。加热工具由分布于金属整流罩外表面的垫板(mat)组成。

垫板包含嵌入在聚硅酮层中的热阻。当通电后，热阻加热，从而使得金属整流罩被粘接至叶片结构。热阻于是通过传导加热金属整流罩，而整流罩将热量依次传递到胶粘剂，致使胶粘剂聚合。

这种设备操作合理。然而，也存在一些缺陷。

第一个缺陷就是利用电阻而导致的结果。所有被加热垫板围绕的元件均被垫板加热，也就是说，金属整流罩、胶粘剂和叶片结构同时被加热。这样导致的能量浪费并不是最优化所需的。

同样的，第二个缺陷在于边缘效应。从设备边缘传导会导致大量的热量损失，这就意味着这种设备的操作是不统一的。从而装置的某些包含金属整流罩和叶片结构的区域被加热的程度会小于其它区域，从而以能量的过度消耗而告终以便补偿损失。

第三个缺陷是由于热阻的温度上升时间导致的，温度上升的速度为1.5摄氏度每分钟(℃/min)的级别，这样的速度是非常慢的。那么加热金属整流罩的周期就会很容易达到8小时，而这样长的时间从工业上讲就是在经济方面的惩罚。

此外，由于温度上升的比较慢，机翼就要遭受长时间的温差应力，而这样则会降解机翼。

最后，制造垫板的过程是非常冗长的，并且因此是昂贵的，而这又与急切的工业需求相矛盾，如可能会不幸地发生的是，当制造者需要修理叶片时却持有较差状态下的加热垫板。

文献WO01/30116公开了一种粘接设备，该粘接设备包含用来熔化胶粘剂的感应式加热装置。然而，该粘接设备看起来很难应用到机翼前缘的金属整流罩上。

发明内容

本发明的目的因此是提供一种用于统一且快捷地将金属整流罩粘接到前缘上，同时避免上述设备的局限性的设备。

根据本发明，用来将保护性的金属整流罩粘接到机翼前缘的粘接设备，该金属整流罩借助于胶粘剂粘接到机翼上，所值得注意的是粘接设备具有刚性轭，其中嵌入用来加热金属整流罩以粘接到机翼上的感应式加热装置。

因此，感应式加热装置加热金属整流罩，而金属整流罩通过传导依次加热胶粘剂从而使胶粘剂发生聚合。更准确地说，感应式加热装置产生由大量磁感线构成的变化的磁场，并在金属整流罩的金属材料内感应产生电动势(emfs)。这些电动势然后感应产生名为漩涡电流的电流，这些电流利用焦尔效应加热金属整流罩的材料。

由于仅仅金属元件被通过感应而加热，就不会再有因为边缘效应而产生损失，也不会再有任何因为与在前缘上粘接金属整流罩无关的元件被加热而产生损失。

从而感应式加热装置可以迅速加热金属整流罩，特别是因为减少了热量的损失。另外，这种加热方式比传导式加热快很多，例如，在现有技术中所实施的方式。

此外，胶粘剂的温度也会像感应式加热装置产生的磁感线那样毫不费力地分布均匀。缺少由于边缘效应而产生的损失，保证了胶粘剂的温度会更加均匀，在这里均匀的温度对于粘接前缘整流罩是非常重要的。

作为举例，就不需要将金属整流罩加热的时间长于设定时间，因为所加热的温度是可以全面控制的。

最后，由于加热设备仅仅加热金属整流罩，而胶粘剂则是通过从整流罩的传导而加热的，加热设备就不会冒由于过度加热而损坏机翼结构的风险。

有利地，感应式加热装置布置在由热膨胀材料构成的第一和第二主层之间，例如是聚硅酮类的，当设备使用的时候第二主层与金属整流罩的形状相匹配。

粘接设备还连续地设置有不可变形的刚性轭、第一主层、感应式加热装置，然后是第二主层。