[发明专利]使用特制补片对复合结构的可预测粘合修复

说明书

技术领域

本公开主要涉及一种复合结构(composite structure)，并且更特别关于修复包含不均匀(inconsistency)的复合结构区域的方法和复合补片(composite patch)。

背景技术

有时，复合结构具有包含一个或更多个不均匀的局部区域，为了使结构处于设计许用范围(design tolerance)之内，其需要被修复。

过去，使用这样一种补片来实现修复过程，该补片被放置在不均匀区域上并且使用机械紧固件被固定于母结构。该修复技术是令人满意的，因为能够随着时间的流逝通过视觉检查紧固件而监控补片的情况。然而，紧固件的使用会增加飞行器重量和/或飞行器上的阻力，并且在有些应用中不美观。

在有些应用中，使用粘合接头(bonded joint)将修复补片固定于母结构，然而该技术也可能需要使用机械紧固件，后者提供形成制动机构(arrestment mechanism)的次级负荷路径从而限制不均匀的增长。此外，会不容易随着时间的流逝来监控将修复补片固定于母结构上的粘合接头中的变化，因为接头或接头界面的附连机制(attaching mechanism)可能不可见。

因此，存在对于修复复合结构的不均匀区域的修复补片和方法的需求，且同时允许随着时间通过使用视觉或其他类型的非破坏性检查技术来监控被修复区域的情况。

发明内容

公开的实施例提供使用粘合修复补片而不需要机械紧固件的修复复合结构的修复补片和方法。该修复补片包括这样的特征，其允许随着时间视觉检查被修复区域的情况，并且允许对未来粘合接头变化的可靠预测。由于可视觉检查被修复区域的情况并且可做出关于未来粘合情况的预测，所以被粘合修复补片和视觉检查技术可允许飞行器认证部门(aircraft certifying authority)作出修复认证。

依照一个公开的实施例，一种修复复合结构的不均匀区域的补片包含复合层压补片和胶粘层，后者用于将层压补片粘合到复合结构。层压补片适合覆盖不均匀区域并且具有至少第一和第二区，其绕不均匀区域分别以不同比率释放应变能量。层压补片可包括多个纤维增强复合层压层片，其中第一区中的层片具有与第二区中的层片不同的特性。胶粘层至少包括第一和第二部分，其分别在层压补片的第一和第二区之下，并且基本分别与其同延。

依照另外的实施例，复合修复补片适于在结构中包含不均匀的区域之上被胶粘到复合结构。修复补片包含多个层压复合层片。复合层片具有多个区，所述多个区具有不同的层间断裂韧度以用于控制补片的情况变化。多个区可包括绕不均匀区域基本同心的第一、第二和第三区。

依照进一步实施例，提供修复复合结构的区域的方法。该方法包括制作复合层压补片并且在修复区域中将层压补片粘结到复合结构。制作层压补片包括形成分别具有不同层间断裂韧度的多个区。可通过形成纤维增强聚合物层片层置(layup)而制作补片，其包括在该层置内形成多个区，并且固化该层置。形成多个区可包括在每个区中提供多个层片，其分别具有与层间断裂韧度有关的不同特性。

公开的实施例满足对于允许修复复合结构中的不均匀区域的粘合复合修复补片和修复方法的需求，其中能够视觉监控修复的情况并且基于视觉检查可预测粘合接头中的任意变化。

10.一种适合在包含不均匀的区域之上被胶粘地粘合到复合结构的复合修复补片，其包含：

具有多个区的多个层压复合层片，所述多个区具有不同层间断裂韧度以用于控制所述补片的情况变化。

11.根据权利要求10所述的层压修复补片，其中：

所述多个区包括第一、第二和第三区，

其中所述第二区基本围绕所述第一区，以及

所述第三区基本围绕所述第二区。

12.根据权利要求10所述的层压修复补片，其中：

所述多个区包括第一、第二和第三区，

所述第二区具有比所述第三区更大的层间断裂韧度，以及

所述第一区具有比所述第二区更大的层间断裂韧度。

13.根据权利要求12所述的层压修复补片，其中：

所述第三区的层间断裂韧度为近似0.5至1in-lbs/in²之间，

所述第二区的层间断裂韧度为近似1.5至2.0in-lbs/in²之间，以及

所述第一区的层间断裂韧度大于近似2.5in-lbs/in²。

14.根据权利要求10所述的层压补片，其中：