[发明专利]对具有受损区的复合结构进行现场修理的装置及相应的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种设想用来对具有受损区的复合结构进行修理的装置，而不必把这种结构移动到修理的地方，而修理的地方与这种结构所处的位置是分开的。和本文下面一样，词组“复合结构”这里指的是一种由长纤维，例如由碳纤维或其他纤维组成的结构，这些纤维排列成重叠的桌布形或“片”形，并且在树脂基质中浸泡过。

本发明同时还涉及到使用这样的装置来修理复合结构的方法。

在把复合结构送到特定的车间以及把此结构送到高压釜中是不可能或这样会造成太大损失的任何情况中，都可以使用按照本发明的装置和方法。因而，按照本发明的这种装置和方法的一处优先使用就与修理用在飞行器上的复合结构有关。

技术现状

由复合材料可以得到很好控制的机械性能，与金属材料的性能相比拟，重量轻。此外，制造这种材料的技术不断经改进，既在工件的形状和尺寸方面，又在制造时间和成本方面。由于这些不同的理由，复合结构在飞行器中的份额不断上升。

相对于金属结构来说，复合结构的缺点是受到冲击时仍较脆。因此，当复合结构被物体强烈地撞击时，在碰撞区就会产生不同程度的碎裂或裂开。由于飞行器中的复合结构所占份额的增加，因而导致对这种结构的修理技术的改进。

评估飞行器复合结构的修理质量必须考虑到两个判据，这就是修复区的外表和修复区中结构的机械性能。此外，重要的是这种修理应能在现场，在飞行器所处的场所直接进行，以便减少成本并把停飞时间限制到最少。后面这一限制实际上禁止使用高压釜。

由于受损区，假设，位于飞行器的外部，也就是说，在可以看到的区域，这条美学的判据就是一条重要判据。因而希望修复区的外观与复合结构受损前的区域的外观相仿，使得几乎看不出来。

另一方面，受损区的尺寸越是增加，就越能希望得到的机械性能更接近受损前复合结构一开始表现出的性能。

当受损区的尺寸小时，现在存在着某些器械，能对复合结构进行现场修理，这些器械中有的装置能在复合结构的受损区中加工一个阶梯形凹槽或斜面形凹槽，有的装置能用压固的方法使处在此凹槽中的复合工件发生聚合作用。

文献US-A-5207541和US-A-5271145涉及的就是加工装置。一般使用这样的装置能加工有圆形或椭圆形的凹槽。特别是如文献US-A-4916880和US-A-4978404所阐明的，还可以加工其他形状的凹槽。

在凹槽中这样加工的复合工件的形状与凹槽的形状是互补的。通常这种工件是由多层或多“片”长纤维织物以及没有聚合的树脂构成的。根据情况不同，此结构是预先浸泡了树脂的或开始就是干的。在后一种情况下，树脂可以以液体形式铺在每一层织物上，或以固体薄膜的形式夹在各层干织物之间。

通常，能使复合工件进行聚合和压固的装置主要包含有一个加热罩子，它能把树脂升温到聚合温度，还有一个气囊，它以密封的方式贴附在复合结构的表面上，围绕着复合工件。此气囊与外部真空源相连，以便向复合工件上施加压力。

在文献US-A-4554036所阐明的典型装置中，施加在复合工件上的压力非常小(例如，约1.5巴)。

使用这样的装置因而就能进行“化妆式”的修理，也就是说，重建复合结构原来的外观。由于其机械性能可能减少到其原始状态的结构所具有的性能的30％，所以在修复区内机械性能变得差多了。这种技术必须限制在修理尺寸小的损坏上。

当受损区比较大时，通常使用的做法是完全取出受损的复合结构，送到特定的车间去修理，这样的车间装备有高压釜，它能在满意的条件中在压力下进行聚合反应。

按照另一种已知的技术，通过在高压釜中模铸的方法，制造具有与上面受损区中凹槽的形状互补形状的复合工件。因此，在用粘贴的方法放置到凹槽中以前，在高压釜中对复合工件进行聚合和压固作用。特别是文献US-A-5023987阐明了这种技术。

这种技术明显的缺点是粘贴区中耐疲劳能力比较受限制，在航空工业中这尤其是一个严重缺点。为此，一般说来，是用象螺钉或铆钉这样互补的固定机构把述及的复合工件固定在这种结构上，而且此结构的背面上需要有一个入口。从外面可以看到修理的情况，因而不符合上面提到的在美学上的要求。

另一方面，聚合的复合工件的制造是在高压釜中进行的，也就是说，一般是在与飞行器所在处分开的地方进行的，这意味着停飞的时间长，花费大。

本发明的介绍

本发明主要是关于一种装置，这种装置能对有受损区的复合结构进行现场修理，同时确保有原来复合结构的美学外观，而且保证机械性能比较接近不受损结构的机械性能，这就允许，现场修理特别是较大尺寸的损伤。