專利名稱：用于防雷擊銅柵格的修補(bǔ)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及飛行器防雷擊技術(shù)，更具體涉及用于復(fù)合飛行器外殼板 的銅柵格修補(bǔ)技術(shù)。
背景技術(shù)：
因?yàn)檩^之傳統(tǒng)鋁結(jié)構(gòu)而言，由碳纖維復(fù)合材料帶來(lái)的強(qiáng)度對(duì)重量比率高和剛度對(duì)重量比率高，所以碳纖維增強(qiáng)塑料("CFRP")，或者也稱為碳纖維 復(fù)合材料作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件在商用飛機(jī)中的利用正在增多。閃電擊中飛行器將導(dǎo)致可能通常在100000安培數(shù)量級(jí)的高電流流過(guò)飛 行器框架。在電阻超過(guò)鋁約2000倍的碳纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)中，碳纖維疊壓層(ply) 作為阻抗非常高的導(dǎo)體，而疊壓層之間的樹(shù)脂作為高電容介電層，所以閃電 擊中碳纖維復(fù)合材料導(dǎo)致在疊壓層結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生漸增的電勢(shì)差，但是沒(méi)有方 便可用的導(dǎo)電路徑來(lái)排泄電流。因此，該電流容易集中在外殼板和飛行器子 結(jié)構(gòu)之間的緊固件處，原因在于為了追求強(qiáng)度，緊固件通常由高傳導(dǎo)性的合 金制成。如果閃電能量不能以足夠快的速率耗散，則可能發(fā)生電弧和危險(xiǎn)的 電火花。這是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，尤其是在所述子結(jié)構(gòu)為燃料箱壁且電弧將高度危 險(xiǎn)的噴射電火花、熔融材料和熱氣帶入燃料箱的時(shí)候。一種減小非金屬結(jié)構(gòu)遭雷擊影響的方案是通過(guò)火焰噴鍍或電鍍向外殼 板外表面施加導(dǎo)電層諸如鋁。火焰噴鍍或電鍍的問(wèn)題在于，它們是用來(lái)向已 經(jīng)組裝好的結(jié)構(gòu)施加傳導(dǎo)層的二次操作。此外，利用這些過(guò)程難于實(shí)現(xiàn)令人 滿意的電氣結(jié)合。保護(hù)性傳導(dǎo)層還增加了重量，而不會(huì)對(duì)組裝結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度有 所貢獻(xiàn)，且易于受到環(huán)境破壞，并且難于維護(hù)。生產(chǎn)和維護(hù)這種布置因此相 當(dāng)昂貴。另一種減小非金屬表面遭雷擊影響的已知方案是向外殼板外表面安裝 導(dǎo)電編織屏或箔。但是，如果非金屬結(jié)構(gòu)是碳，則使用編織屏或箔要求使用 額外的玻璃纖維疊壓層來(lái)將所述碳層從金屬絕緣，以防止腐蝕，這樣也增大了非結(jié)構(gòu)重量。還有另一種方案是采用各種緊固件的特別設(shè)計(jì)，例如美國(guó)專利No.4,891,732所披露的方案。該專利中披露的緊固件采用斜面頭部，用于沉入外 殼板表面，與其密切接觸，并采用螺母來(lái)將所述緊固件固緊就位，所述螺母 設(shè)計(jì)成向子結(jié)構(gòu)安全地傳輸電流，以使不發(fā)生電弧。同樣，解決電弧問(wèn)題的 該方案造價(jià)昂貴，因?yàn)樾枰貏e的緊固件設(shè)計(jì)。還有另一種已知方法用來(lái)保護(hù)燃料系統(tǒng)免受雷擊，在授予Pridham等的 美國(guó)專利No. 5,845,872中披露，該專利通過(guò)引用而包含在本發(fā)明中，該專利 披露了一種將外復(fù)合材料飛行器外殼緊固到內(nèi)部子結(jié)構(gòu)的方法，包括步驟 將導(dǎo)電層包含到外復(fù)合外殼外表面中，或施加于其上；將螺栓穿過(guò)所述導(dǎo)電 層和外復(fù)合外殼并穿過(guò)所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)；借助直接或間接嚙合所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi) 表面的螺母固緊所述螺栓；和在所述螺栓頭部施加絕緣材料。雖然Pridham 的公開(kāi)有效保護(hù)了燃料系統(tǒng)免受雷擊，但是所提出的系統(tǒng)不能滿足雷擊或其 他機(jī)械損壞以后修補(bǔ)銅柵格系統(tǒng)的需要。必須重新建立導(dǎo)電層的電氣連續(xù) 性，以提供正常的雷擊防護(hù)。因此存在對(duì)廉價(jià)而結(jié)實(shí)的技術(shù)的需求，用來(lái)利用銅箔沿著防雷擊緊固件 列修#卜被雷擊或其他機(jī)械方式損壞的外復(fù)合飛行器外殼，從而維持防雷擊系 統(tǒng)的完整性并協(xié)助將閃電電流從燃料箱子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移走。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了 一種重建以前被機(jī)械損壞或雷擊損壞的導(dǎo)電層的電氣連 續(xù)性的方法，所述導(dǎo)電層優(yōu)選為銅箔柵格，包括耦接到緊固件并在其周圍對(duì) 中的銅箔帶，所述緊固件位于復(fù)合飛行器機(jī)翼上的緊固件行中。本發(fā)明采用 銅補(bǔ)丁和特定的粘結(jié)劑來(lái)替換導(dǎo)電層的損壞部段。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，這樣進(jìn)行修補(bǔ)首先去除任何表面(涂料、底漆、 玻璃纖維層)以及導(dǎo)電層的一部分，以建立通往底層復(fù)合外殼的開(kāi)口。也要 去除損壞區(qū)域中的任何緊固件。然后將包括非支撐(unsurported)膜粘結(jié)劑 和銅箔帶的銅補(bǔ)丁結(jié)合并固結(jié)到所述開(kāi)口中的復(fù)合外殼上。然后將一疊壓層 的樹(shù)脂浸漬玻璃纖維濕覆(wet-lay)到所述銅補(bǔ)丁表面上并固結(jié)。穿過(guò)固結(jié) 的玻璃纖維疊壓層以及銅補(bǔ)丁鉆孔，然后重新安裝緊固件。這樣允許緊固件 重新耦接到底層復(fù)合外殼和銅箔。然后重新將底漆(primer)和涂料涂刷到玻璃纖維上并固結(jié)，從而完成修補(bǔ)。在另一種優(yōu)選實(shí)施例中，這樣進(jìn)行修補(bǔ)首先去除任何表面(涂料、底 漆、玻璃纖維層)以及導(dǎo)電層的一部分，以建立通往底層復(fù)合外殼的開(kāi)口。 也要去除損壞區(qū)域中的任何緊固件。然后將包括非支撐膜粘結(jié)劑和銅箔帶的 銅補(bǔ)丁置于所述開(kāi)口中，以使粘結(jié)劑包含在所述銅箔帶和底層復(fù)合外殼之 間。然后將一疊壓層的玻璃纖維預(yù)浸漬材料施加到銅補(bǔ)丁上。然后優(yōu)選將所述預(yù)浸漬體和膜粘結(jié)劑在單個(gè)步驟中、在熱量和壓力下同時(shí)固結(jié)，當(dāng)然可替代的是，它們也可以在施加后分別固結(jié)。穿過(guò)玻璃纖維層和銅補(bǔ)丁鉆孔，重新安裝緊固件。這樣允許緊固件重新耦接到底層復(fù)合外殼以及銅外殼。然后重新將底漆和涂料施加到玻璃纖維預(yù)浸漬體并固結(jié)，從而完成修補(bǔ)。上述優(yōu)選實(shí)施例的技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單并且能用來(lái)快速低成本地修補(bǔ)正在服役的商用飛行器。這種修補(bǔ)協(xié)助維持防雷擊系統(tǒng)的完整性，通過(guò)沿著機(jī)翼表面提供低電阻路徑而協(xié)助將閃電電流從燃料箱子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移走。因?yàn)殂~箔形成的并聯(lián)路徑電阻降低，通過(guò)允許電流分布到相鄰的緊固件，這種修補(bǔ)還保持了減小目標(biāo)緊固件上的電流密度。這種修補(bǔ)允許商用飛行器快速并以最少的時(shí)間和花費(fèi)重新投入服務(wù)。如果根據(jù)附圖和附帶的權(quán)利要求書(shū)來(lái)審視，本發(fā)明的其他特征、益處和優(yōu)勢(shì)將從本發(fā)明的以下說(shuō)明中變得明顯。


圖l是商用飛機(jī)原始復(fù)合機(jī)翼結(jié)構(gòu)的透視圖；圖2是沿著線2-2切開(kāi)的圖l所示一部分的截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一般原理，用于修補(bǔ)圖1所示機(jī)翼結(jié)構(gòu) 損壞部分的方法的截面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施例，用于修補(bǔ)圖1所示機(jī)翼結(jié)構(gòu)的邏輯 流程圖；圖5是根據(jù)圖4所示邏輯流程圖修補(bǔ)后的圖1所示機(jī)翼結(jié)構(gòu)的截面圖； 圖6是根據(jù)本發(fā)明另一種優(yōu)選實(shí)施例，用于修補(bǔ)圖1所示機(jī)翼結(jié)構(gòu)的邏 輯流程圖；圖7是根據(jù)圖6所示邏輯流程圖修補(bǔ)后的圖1所示機(jī)翼結(jié)構(gòu)的截面圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參照?qǐng)D1和2,商用飛機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)IO—部分的截面透視圖示出了多 個(gè)緊固件12將飛行器結(jié)構(gòu)的外殼板(skinpanel) 14固緊到包括燃料箱壁面 的內(nèi)部子結(jié)構(gòu)16或翼梁16。外殼板14和翼梁16由本領(lǐng)域傳統(tǒng)方法形成的輕質(zhì)高強(qiáng)度高剛性碳纖維 復(fù)合材料制成。例如，在一種優(yōu)選形式中，外殼板14由34層飛行器品質(zhì)的 機(jī)器層疊結(jié)構(gòu)碳纖維/環(huán)氧帶形成，所述碳纖維/環(huán)氧帶鋪設(shè)成50/40/10取向 且總體厚度約為0.2516英寸，而翼梁16包括44層手工層疊的飛行器品質(zhì)的 碳纖維/環(huán)氧帶形成，所述碳纖維/環(huán)氧帶鋪設(shè)成25/50/25疊層且總體重量約 為0.3256英寸。外殼板14和翼梁16在安裝前要在工具側(cè)和包側(cè)刷底漆 (prime )。緊固件12由金屬諸如鈦制成，包括螺栓18,所述螺栓優(yōu)選為帶有預(yù)加 載剪切力的Hi-Lok螺栓(或者，例如Lockbolt、 Eddiebolt或Sleeved Lockbolt )， 具有斜面頭部20，該頭部沉入外殼板14上相應(yīng)塑形的開(kāi)口 22中；和桿部 24 (直徑0.25英寸的棵鈦，帶有100度剪切頭部)，該桿部穿過(guò)外殼板14 和翼梁16，由嚙合翼梁16的金屬螺母26固緊。安裝到翼梁16和外殼板14 之前，將密封劑(未示出)引入桿部24。墊片28,優(yōu)選絕緣墊片，厚度約 2mil，作為填料插置在外殼板14和翼梁16之間，填補(bǔ)外殼板14的厚度差。 墊片28利用密配合(fay )密封劑30密封到板14和翼梁16。緊固件12還將彈性導(dǎo)電層和玻璃纖維疊壓層34分別固緊到外殼板14,: 所迷導(dǎo)電層優(yōu)選多條帶33形式的銅箔柵格32。因此可以認(rèn)為柵格32成為外 殼14整體的一部分。飛行器機(jī)翼結(jié)構(gòu)10在外殼板14外表面上涂覆有一層 或多層底漆(primer)涂層(這里示出為單層底漆36)，覆蓋玻璃纖維疊壓 層34和緊固件12的頭部20,所述緊固件的頭部與柵格32外表面平齊。然 后將一層或多層涂料42施加到底漆36整個(gè)外表面上。銅箔柵格32的每條帶子33為0.0027英寸厚、2ounce/ft2的銅箔，諸如 IPC-4562/Cu-E-2-2-D陽(yáng)S-2銅箔，由Arizona, Chandler的Gould Electronics, Inc.制造。每一條帶子33分別沿著各自的緊固件線35對(duì)中，并且對(duì)于單個(gè) 緊固件12來(lái)說(shuō)，寬度約為3.6英寸。雖然圖中未示出，但是帶子33可以根 據(jù)它們沿著翼梁16和外殼板14的各自相對(duì)位置而重疊。銅箔柵格32具有 足夠的電導(dǎo)率來(lái)滿足或超過(guò)IPC-4562等級(jí)規(guī)范，從而確保了安全的傳導(dǎo)路徑，在使用中沿著緊固件線35將由雷擊產(chǎn)生的大部分電流從各個(gè)緊固件12 轉(zhuǎn)移走。玻璃纖維疊壓層34優(yōu)選為環(huán)氧預(yù)浸漬材料，由Style 120 E-glass和250 華氏度固結(jié)的熱固性環(huán)氧樹(shù)脂形成?？商娲氖?，可以釆用處于250華氏度 固結(jié)的熱固性環(huán)氧樹(shù)脂中的類似玻璃織物(E-glass, Style 108)的濕鋪設(shè)層。底漆36包括航空工業(yè)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員熟知的傳統(tǒng)熱固性環(huán)氧基燃 料箱底漆。底漆36涂刷一層或多層，形成的干膜厚度介于約0.5和0.9mil 之間。在涂刷上層涂料層42之前，將底漆36風(fēng)干約4小時(shí)。涂料層42優(yōu)選由傳統(tǒng)航空等級(jí)的聚氨酯資釉形成，這也是航空工業(yè)領(lǐng) 域普通技術(shù)人員所熟知的。這種聚氨酯瓷釉優(yōu)選以單層約2士0.1mil的干厚度 涂刷在以前已經(jīng)干燥的底漆36上。在涂刷涂料42之前，如果從涂刷底漆36 開(kāi)始算，已經(jīng)超過(guò)48小時(shí)，則需要用溶劑諸如異丙醇擦拭底漆表面36以重 新激活該表面。涂料42風(fēng)干4小時(shí)至7天，以確保完全固結(jié)。但是，雷擊發(fā)生后，或因?yàn)槟承C(jī)械事故，銅箔柵格32的一條或多條 帶子33和/或一個(gè)或多個(gè)緊固件12可能被損壞，從而不能建立安全傳導(dǎo)路徑 來(lái)將電流從緊固件12轉(zhuǎn)移走，和沿著機(jī)翼結(jié)構(gòu)IO表面將電流從底層燃料箱 子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移走。這種損壞區(qū)域50,如圖3所示，在飛行器后續(xù)使用之前必須 進(jìn)行修補(bǔ)。本發(fā)明提出了兩種修補(bǔ)損壞區(qū)域50的優(yōu)選方法。每種方法去除 或者修補(bǔ)了銅箔柵格32任何銅箔帶33的損壞區(qū)域50并在該位置引入了銅 補(bǔ)丁53,這些方法分別在圖4和圖6中以邏輯流程圖來(lái)說(shuō)明。利用圖4和6 中的邏輯流程圖形成的修補(bǔ)后的結(jié)構(gòu)因此分別在圖5和7中示出?，F(xiàn)在參照?qǐng)D4，在本發(fā)明一種優(yōu)選方法中，從步驟100開(kāi)始，首先用150 磨料或精細(xì)研磨料從機(jī)翼結(jié)構(gòu)10上去除損壞區(qū)域50的涂料42和底漆36， 最少?gòu)较蛟黾觾捎⒋?，保證全部涂料42和底漆36全部去除，但不影響底層 玻璃纖維層34。接著，在步驟110中，以砂磨過(guò)程去除復(fù)合疊壓玻璃纖維層34。在該過(guò) 程中，首先沿著砂磨區(qū)域輪廓施加低溫或高溫壓力帶。接這，利用各種砂紙 和金剛石或碳化物切削輪的磨料進(jìn)行手工或機(jī)械砂磨。根據(jù)缺陷結(jié)構(gòu)和位 置，以圓形、長(zhǎng)橢圓型或半圓形圖案進(jìn)行砂磨。然后以240磨料或精細(xì)砂紙 面層(finish)砂磨。然后暴露出剩余玻璃纖維疊壓層34并用溶劑清洗。然 后將砂磨區(qū)域擦千。接著，在步驟120中，仔細(xì)去除帶子33上任何損壞的銅，而不要損壞 底層碳纖維外殼14。圖3中為了簡(jiǎn)化，示出了一條損壞的帶子33。各損壞 的帶子33的未損壞銅箔33B留在其位于碳纖維外殼14頂部的修補(bǔ)區(qū)域54 周圍位置。在步驟130中，去除損壞區(qū)域50中間區(qū)域的緊固件12,讓緊固件孔13 保持開(kāi)放。雷擊或機(jī)械事故可能損壞緊固件12或者可能不損壞它。然后用 1/4英寸聚四氟乙烯塞子塞住緊固件孔13。磨碎(milled)的玻璃和150華 氏度固結(jié)的熱固性環(huán)氧樹(shù)脂《1入到該塞子周圍，以填充緊固件孔130周圍的 沉孔。在緊固件孔13附近進(jìn)行足夠溫度的局部加熱，以固結(jié)環(huán)氧樹(shù)脂。接著，在步驟140中， 一段原始銅箔52切割成配合修補(bǔ)區(qū)域54,帶有 重疊部56，該重疊部蓋在修補(bǔ)區(qū)域54周圍的底層剩余銅箔帶33B周邊58 上。通常，該重疊部56介于半英寸和一英寸之間。銅箔段52和原始銅帶33 用相同材料(優(yōu)選GoudlPC陽(yáng)4562/Cu-E-2陽(yáng)2陽(yáng)D-S-2(0.0027英寸厚,2盎司)) 形成，厚度相同。用異丙醇清洗銅箔段52,不砂磨或研磨，將銅箔段52準(zhǔn) 備好用于后續(xù)結(jié)合到環(huán)氧膜粘結(jié)劑60。在步驟150中，環(huán)氧膜粘結(jié)劑60切割成與銅箔段52尺寸相同，并耦接 到銅箔52下側(cè)，形成銅補(bǔ)丁53。環(huán)氧膜粘結(jié)劑60是非支撐(unsupported) 粘結(jié)材料，即不使用載體材料。優(yōu)選環(huán)氧膜粘結(jié)劑60約0.005英寸厚，且標(biāo) 稱重量約為每平方英尺0.030磅。 一種優(yōu)選的非支撐改性環(huán)氧膜粘結(jié)劑60 是FM300-2U, —種可以乂人New Jeresey, WestPatterson的Cytec Engineered Materials購(gòu)買到的250華氏度固結(jié)的熱固性環(huán)氧粘結(jié)劑。在替代實(shí)施例中，可以使用350華氏度固結(jié)的熱固性環(huán)氧粘結(jié)劑膜60。 一種這種350華氏度固結(jié)的熱固性環(huán)氧粘結(jié)劑膜60是AF555 Grade "U,可 以乂人Minnesota, St， Paul的Minnesota Mining & Manufacturing ( 3M)購(gòu)買到。在步驟160中，將銅補(bǔ)丁 53引入到修補(bǔ)區(qū)域54,使得膜粘結(jié)劑60覆蓋 底層外殼14并與剩余銅帶33B外周邊38重疊一部分，而且使得銅箔段52 覆蓋膜粘結(jié)劑60的整個(gè)部分。通常，這樣進(jìn)行首先將膜粘結(jié)劑60引入到 外殼14上，重疊剩余帶子33B,然后將銅箔段52引入到膜粘結(jié)劑60上。 可替代的是，首先將膜粘結(jié)劑60結(jié)合到銅箔段52來(lái)形成補(bǔ)丁 53,然后接著 將該補(bǔ)丁作為單個(gè)單元引入到外殼14上，使粘結(jié)劑一側(cè)60接觸外殼l4。在步驟170中，并且如圖5最佳示出，通過(guò)將膜粘結(jié)劑60的環(huán)氧成分固結(jié)到銅箔段52上、銅帶33B外周邊58上以及底層外殼14上，使銅箔段 52在重疊部56結(jié)合到修補(bǔ)區(qū)域54上剩余的底層銅帶33B上。對(duì)于250華 氏度固結(jié)的熱固性環(huán)氧粘結(jié)劑，利用真空包技術(shù)和熱毯，采用約250士10華 氏度，持續(xù)約90分鐘。最優(yōu)選采用真空包，并維持在約25in-Hg的負(fù)壓下， 同時(shí)包側(cè)溫度以5華氏度的增量漸增，直到熱毯溫度達(dá)到約255華氏度。熱 毯溫度維持在255華氏度，持續(xù)約卯分鐘，以確保完全固結(jié)。然后，在取 下真空包之前，熱毯溫度緩慢降至140華氏度。取下真空包之后取下熱毯。 為了確保適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂疲诠探Y(jié)步驟之前，將熱電偶(未示出)優(yōu)選貼靠 外殼14定位在翼梁16旁邊，并位于翼梁16的外殼一側(cè)。對(duì)于350華氏度固結(jié)的熱固性環(huán)氧粘結(jié)劑，利用真空包技術(shù)和熱毯，采 用約350±10華氏度，持續(xù)約90分鐘。最優(yōu)選采用真空包，并維持在約25in-Hg 的負(fù)壓下，同時(shí)包側(cè)溫度以5華氏度的增量漸增，直到熱毯溫度達(dá)到約355 華氏度。然后熱毯溫度維持在355華氏度，持續(xù)約90分鐘，以確保完全固 結(jié)。然后，在取下真空包之前，熱毯溫度緩慢降至140華氏度。在取下真空 包之后取下熱趙。為了確保適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂?，在固結(jié)步驟之前，將熱電偶(未 示出)優(yōu)選貼靠外殼14定位在翼梁16旁邊，并位于翼梁16的外殼一側(cè)。接著，在步驟180中， 一層樹(shù)脂浸漬的玻璃纖維織物62濕覆(wet-layed) 在固結(jié)的銅補(bǔ)丁 53上，在補(bǔ)丁 53外周邊上形成0.5英寸重疊部。為了形成樹(shù)脂浸漬的玻璃纖維織物62,或者稱為疊壓層62，在每一個(gè) 方向都比浸漬過(guò)的玻璃纖維織物部件大至少4英寸的固體分型膜首先置于平 坦表面上。接著， 一層150華氏度固結(jié)的熱固性環(huán)氧樹(shù)脂施加到該分型膜上。 接著， 一層E-glass玻璃纖維織物施加到該環(huán)氧樹(shù)脂層上。然后另一層環(huán)氧 樹(shù)脂施加到該玻璃纖維織物上。優(yōu)選的樹(shù)脂對(duì)玻璃纖維織物比率介于約1和 1.5盎司樹(shù)脂每盎司織物之間。第二層分型膜施加到第二層樹(shù)脂層上。最后， 使用輥?zhàn)?、壓板或類似設(shè)備將樹(shù)脂層的樹(shù)脂均勻浸漬在玻璃纖維中。最優(yōu)選 將真空包置于該組件上，促使浸漬。接著，疊壓層62濕覆到銅補(bǔ)丁 53上。為了實(shí)現(xiàn)該目的，從疊壓層62 一側(cè)去除分型膜，將暴露側(cè)鋪到銅箔段52上。然后從相對(duì)于補(bǔ)丁 53的表面 去除疊壓層62的第二片分型膜。然后將層62用真空包包裹，以確保額外的 環(huán)氧樹(shù)脂完全滲入玻璃織物中。最后，將熱毯耦接到疊壓層62，以約200士10華氏度的熱毯溫度在真空下固結(jié)玻璃纖維織物62層的環(huán)氧成分，持續(xù)約220分鐘。然后取下熱趁。， 接著，在步驟190中，穿過(guò)固結(jié)的玻璃纖維層62、銅補(bǔ)丁53、外殼14并穿入底層墊片28和翼梁16鉆新緊固件孔64。檢查新緊固件孔64以確認(rèn)位置和確定形狀和尺寸。在步驟200中，新的原始緊固件12借助傳統(tǒng)技術(shù)穿過(guò)緊固件孔64濕安裝(wet-installed),所述技術(shù)包括在桿部24的非螺紋區(qū)域施加全緊密結(jié)合表面密封劑。在密封劑的工作壽命內(nèi)擰轉(zhuǎn)緊固件12。安裝緊固件12,確認(rèn)適當(dāng)?shù)膴A持長(zhǎng)度、頭部平齊度、扭矩值，而且密封劑擠出后，去除過(guò)多的密封劑。最后，在步驟210中，以類似上述形成原始涂料和底漆表面的方法，將 底漆32和涂料42層重新涂刷到玻璃纖維疊壓層62和緊固件12上。在圖5 中示出了獲得的修補(bǔ)件?，F(xiàn)在參照?qǐng)D6的邏輯流程圖，并如圖7進(jìn)一步示出，在本發(fā)明另一種優(yōu) 選方法中，以類似上述步驟100-160的相同材料和完全相同的方式執(zhí)行步驟 300-360。接著，在步驟370中， 一層玻璃纖維預(yù)浸漬體80施加到已經(jīng)涂覆的銅 補(bǔ)丁 53上。玻璃纖維預(yù)浸漬體80包括以250華氏度或350華氏度固結(jié)的熱 固性環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)浸漬的E-glass織物。玻璃纖維預(yù)浸漬體80切割成配合修補(bǔ) 后的區(qū)域54，帶有超過(guò)該區(qū)域周邊的0.5英寸重疊部。在步驟380中，如果非支撐膜粘結(jié)劑和預(yù)浸漬體80的環(huán)氧成分固結(jié)溫 度相同，則玻璃纖維預(yù)浸漬體80中的環(huán)氧成分以及補(bǔ)丁 53的環(huán)氧膜粘結(jié)劑 60利用真空包技術(shù)和熱毯同時(shí)固結(jié)。對(duì)于250華氏度固結(jié)來(lái)說(shuō)，利用真空包 技術(shù)和熱毯，采用約255士10華氏度的溫度，持續(xù)約2小時(shí)。對(duì)于350華氏 度固結(jié)來(lái)說(shuō)，利用真空包技術(shù) 和熱毯，采用約355士10華氏度的溫度，持續(xù) 約2小時(shí)。然后取下熱毯和真空件，則預(yù)浸漬體80和粘結(jié)劑60的固結(jié)層冷 卻。可替代的是，如步驟365和375所示，如果非支撐膜粘結(jié)劑60的固結(jié) 溫度不同于預(yù)浸漬體80中環(huán)氧成分的固結(jié)溫度，則采用不同的方法。首先，如步驟365所示，如上述方法的步驟170中所述，將非支撐膜粘 結(jié)劑60固結(jié)，從而將銅箔段52結(jié)合到外殼14。接著，在步驟375中，將環(huán)氧預(yù)浸漬體80鋪在銅箔段52上，單獨(dú)固結(jié)。對(duì)于250華氏度固結(jié)的熱固性環(huán)氧粘結(jié)劑來(lái)說(shuō)，利用真空包技術(shù)和熱趁，采 用約255±10華氏度的溫度，持續(xù)約2小時(shí)。對(duì)于350華氏度固結(jié)的熱固性 環(huán)氧粘結(jié)劑來(lái)說(shuō)，利用真空包技術(shù)和熱毯，采用約355±10華氏度的溫度， 持續(xù)約2小時(shí)。然后預(yù)浸漬體80和粘結(jié)劑60的固結(jié)層冷卻。接著，從步驟375或者380進(jìn)行到步驟390中，如步驟l卯中所述，穿 過(guò)玻璃纖維預(yù)浸漬體80、銅箔段52、外殼14并穿入底層墊片18和翼梁16 鉆新緊固件孔64。在步驟400中，將緊固件12重新插入，并基本上如步驟200所述進(jìn)行 固緊。最后，在步驟410中，利用步驟210中所述技術(shù)，將底漆36層和涂料 42層重新涂刷并固結(jié)到玻璃纖維預(yù)浸漬體80上，覆蓋緊固件12。獲得的修 補(bǔ)好的機(jī)翼結(jié)構(gòu)IO在圖7中最佳示出。至此，說(shuō)明了本發(fā)明用來(lái)修4卜被雷擊或某些其他機(jī)械因素?fù)p壞的復(fù)合機(jī) 翼結(jié)構(gòu)10的兩種優(yōu)選方法。這種修補(bǔ)幫助維持防雷擊系統(tǒng)的完整性，從而 通過(guò)沿著機(jī)翼表面提供低阻抗路徑而協(xié)助將閃電電流從燃料箱子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移 走。因銅箔形成的并聯(lián)路徑阻抗較低，通過(guò)允許電流分布到相鄰的緊固件中， 這種修補(bǔ)還保持了降低目標(biāo)緊固件上的電流密度。優(yōu)選實(shí)施例的方法相對(duì)簡(jiǎn)單且成本節(jié)約，在于采用了標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合修補(bǔ)材 料，并且容易在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。這樣就限制了修補(bǔ)商用飛行器的間歇 時(shí)間，從而允許飛行器花費(fèi)更多的時(shí)間來(lái)運(yùn)輸旅客和貨物。雖然已經(jīng)針對(duì)優(yōu)選實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明當(dāng)然不 限制于所述內(nèi)容，因?yàn)樘貏e是在前述教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)行各種 改動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種商用飛行器復(fù)合機(jī)翼上所包含的導(dǎo)電層減小阻抗的重建方法，所述導(dǎo)電層包括銅箔柵格和至少一個(gè)關(guān)聯(lián)的緊固件，所述導(dǎo)電層在雷擊中損壞或因其他機(jī)械事故而損壞，使得該導(dǎo)電層阻抗升高，所述方法包括去除所述復(fù)合機(jī)翼?yè)p壞區(qū)域上的任何表面，暴露所述導(dǎo)電層的損壞部段；去除所述損壞部段中的一個(gè)或多個(gè)緊固件，其中去除每一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)緊固件會(huì)留下各個(gè)緊固件孔；修補(bǔ)每個(gè)所述各個(gè)緊固件孔；去除所述損壞部段中銅箔柵格的損壞部分，以暴露所述復(fù)合機(jī)翼的底層復(fù)合外殼，其中所述銅箔柵格包括包圍所述損壞部分的未損壞部分；形成銅補(bǔ)丁，所述銅補(bǔ)丁包括一段替換銅箔和非支撐膜粘結(jié)劑；將所述銅補(bǔ)丁引入所述底層復(fù)合外殼之上，以使所述補(bǔ)丁外部重疊所述銅箔柵格未損壞部分的重疊區(qū)域，并且非支撐膜粘結(jié)劑接觸所述底層復(fù)合外殼以及所述重疊區(qū)域；將樹(shù)脂浸漬的玻璃纖維材料層耦接到所述銅補(bǔ)丁上；固結(jié)所述非支撐膜粘結(jié)劑材料；固結(jié)所述樹(shù)脂浸漬的玻璃纖維材料；穿過(guò)所述固結(jié)的樹(shù)脂浸漬的玻璃纖維材料、所述銅補(bǔ)丁、所述底層復(fù)合外殼、墊片以及復(fù)合翼梁耦接一個(gè)或多個(gè)未損壞緊固件；在所述固結(jié)的樹(shù)脂浸漬的玻璃纖維材料和所述一個(gè)或多個(gè)未損壞緊固件上施加底漆層；使所述底漆層干燥；在所述底漆層上施加涂料層；和使所述涂料層干燥。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在固結(jié)所述樹(shù)脂浸漬的玻 璃纖維材料之前固結(jié)所述非支撐膜粘結(jié)劑。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述非支撐膜粘結(jié)劑與所 述樹(shù)脂浸漬的玻璃纖維材料同時(shí)固結(jié)。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述非支撐膜粘結(jié)劑材料包括非支撐熱固性改性環(huán)氧樹(shù)脂膜粘結(jié)劑材料。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述非支撐熱固性環(huán)氧膜粘結(jié)劑材料包括250華氏度固結(jié)的熱固性改性環(huán)氧膜粘結(jié)劑材料。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述非支撐熱固性環(huán)氧膜 粘結(jié)劑材料包括3 50華氏度固結(jié)的熱固性改性環(huán)氧膜粘結(jié)劑材料。
7. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將所述樹(shù)脂浸漬的玻璃纖 維材料耦接到所述銅補(bǔ)丁上，包括形成樹(shù)脂浸漬的玻璃纖維織物；和將所述樹(shù)脂浸漬的織物濕覆在所述銅補(bǔ)丁上。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，形成所述樹(shù)脂浸漬的玻璃 纖維織物，包括將第一層固體分型膜置于相對(duì)平坦的表面上；將第 一量的150華氏度固結(jié)的熱固性改性環(huán)氧樹(shù)脂引入所述第 一層上； 將一層E-glass織物引入到所述第一量上；將第二量的150華氏度固結(jié)的熱固性改性環(huán)氧樹(shù)脂引入到所述層上，所 述第二量在重量方面大致等于所述第一量；將第二層固體分型膜耦接到所述第二量上；和 以所述第一量和所述第二量的樹(shù)脂均勻浸漬所述一層E-glass織物。
9. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，將所述樹(shù)脂浸漬的玻璃纖 維織物濕覆在所述銅補(bǔ)丁上，包括從所述單個(gè)疊壓層去除所述第一層固體分型膜；將所述樹(shù)脂浸漬的織物耦接到所述銅補(bǔ)丁的所述銅箔段上，以使所述第 二層固體分型膜不與所述銅箔段接觸；和從所述樹(shù)脂浸漬的織物去除所述第二層固體分型膜。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，固結(jié)所述樹(shù)脂浸漬的玻璃 纖維織物，包括將熱毯耦接到所述樹(shù)脂浸漬的玻璃纖維織物；升高所述熱毯的溫度到約200華氏度，持續(xù)約220分鐘，以固結(jié)所述150 度固結(jié)的熱固性改性環(huán)氧樹(shù)脂；和 去除所述熱毯。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，固結(jié)所述非支撐膜粘結(jié)劑材料，包括將熱毯耦接到所述非支撐膜粘結(jié)劑，其中所述非支撐膜粘結(jié)劑包括250 度固結(jié)的熱固性改性環(huán)氧膜非支撐膜粘結(jié)劑； 緩慢升高所述熱毯的溫度到約255華氏度； 加熱所述非支撐膜粘結(jié)劑，持續(xù)約90分鐘；和 從所述非支撐膜粘結(jié)劑去除所述熱毯。
12. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，固結(jié)所述非支撐膜粘結(jié) 劑材料，包括將熱毯耦接到所述非支撐膜粘結(jié)劑，其中所述非支撐膜粘結(jié)劑包括350 度固結(jié)的熱固性改性環(huán)氧膜非支撐膜粘結(jié)劑； 緩慢升高所述熱毯的溫度到約355華氏度； 加熱所述非支撐膜粘結(jié)劑，持續(xù)約90分鐘；和 從所述非支撐膜粘結(jié)劑去除所述熱毯。
13. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，將所迷樹(shù)脂浸漬的玻璃纖 維材料耦接到所述銅補(bǔ)丁上，包括將玻璃纖維預(yù)浸漬材料耦接到所述銅補(bǔ)丁 的所述替換銅箔段上。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，固結(jié)所述樹(shù)脂浸漬的玻 璃纖維材料，包括將熱毯耦接到所述玻璃纖維預(yù)浸漬材料，所述玻璃纖維預(yù)浸漬材料具有 250華氏度固結(jié)的熱固性改性環(huán)氧成分；將所述熱毯內(nèi)的溫度升高到約250華氏度；保持所述熱毯在約250華氏度，持續(xù)約120分鐘，以固結(jié)所述玻璃纖維 預(yù)浸漬材料中的所述250華氏度固結(jié)的環(huán)氧成分；和 從所述玻璃纖維預(yù)浸漬材料去除所述熱毯。
15. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，固結(jié)所述樹(shù)脂浸漬的坡 璃纖維材料，包括將熱毯耦接到所述玻璃纖維預(yù)浸漬材料，所述玻璃纖維預(yù)浸潰材料具有 350華氏度固結(jié)的熱固性改性環(huán)氧成分；將所述熱毯內(nèi)的溫度升高到約350華氏度；保持所述熱毯在約350華氏度，持續(xù)約120分鐘，以固結(jié)所述玻璃纖維 預(yù)浸漬材料中的所述350華氏度固結(jié)的環(huán)氧成分；和從所述玻璃纖維預(yù)浸漬材料去除所述熱趙。
16. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，去除所述復(fù)合機(jī)翼?yè)p壞區(qū)域上的任何表面，包括用150磨料或精細(xì)砂紙去除損壞區(qū)域上的外涂料層和外底漆區(qū)域，加上 兩英寸徑向擴(kuò)展區(qū)域，以使暴露底層復(fù)合疊壓層玻璃纖維材料；沿著所迷徑向周邊或所述底層復(fù)合疊壓層耦接高壓或低壓粘結(jié)帶，從而 覆蓋所述底層復(fù)合疊壓層材料；砂磨所述底層復(fù)合疊壓層材料，以使暴露銅箔柵格的底層銅箔帶；去除所述高壓或低壓粘結(jié)帶，以暴露包圍所述底層銅箔帶的玻璃纖維疊 壓層；和用溶劑清洗所述暴露的玻璃纖維疊壓層。
17. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，修補(bǔ)每個(gè)所述各個(gè)緊固件 孔，包括將聚四氟乙烯塞子引入每個(gè)所述各個(gè)緊固件孔；將磨碎的玻璃纖維和150華氏度固結(jié)的改性環(huán)氧樹(shù)脂的混合物《i入所述 聚四氟乙烯塞子周圍；和固結(jié)所述150華氏度固結(jié)的改性環(huán)氧樹(shù)脂。
18. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，耦接一個(gè)或多個(gè)未損壞緊 固件，包括穿過(guò)所述固結(jié)的樹(shù)脂浸漬的玻璃纖維材料、所述銅補(bǔ)丁、所述底層復(fù)合 外殼材料、墊片和復(fù)合翼梁鉆新緊固件孔；將未損壞螺栓濕安裝在所述新緊固件孔中； 將所述未損壞螺栓的桿部與金屬螺母連接。
19. 一種根據(jù)權(quán)利要求2的方法修補(bǔ)過(guò)的復(fù)合機(jī)翼。
20. —種根據(jù)權(quán)利要求3的方法修補(bǔ)過(guò)的復(fù)合機(jī)翼。
全文摘要
公開(kāi)了一種重建因雷擊或其他機(jī)械事故損壞的復(fù)合飛行器機(jī)翼導(dǎo)電層的電氣連續(xù)性的方法，其中銅補(bǔ)丁(32)替換了所包含的導(dǎo)電層的損壞部段(50)。這種修補(bǔ)這樣進(jìn)行首先去除任何表面(36)、緊固件(12)和損壞的導(dǎo)電層(33)，以暴露底層復(fù)合外殼(14)的一部分。然后將具有耦接到非支撐膜粘結(jié)劑(60)的銅箔段(52)的銅補(bǔ)丁引入到包含在銅箔柵格未損壞部段中的底層復(fù)合外殼開(kāi)口上，并以樹(shù)脂浸漬的玻璃纖維材料(34)覆蓋。然后將所述膜粘結(jié)劑和所述樹(shù)脂浸漬的玻璃纖維材料固結(jié)，并將緊固件重新插入所述玻璃纖維材料、銅補(bǔ)丁和底層復(fù)合外殼。然后重新為所述復(fù)合機(jī)翼表面施加底漆和涂料，以完成這種修補(bǔ)。
文檔編號(hào)B64F5/00GK101258021SQ200680032748
公開(kāi)日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2006年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月6日
發(fā)明者丹尼爾·J·科瓦奇, 史蒂文·D·布蘭查德, 帕特賴斯·K·阿克曼 申請(qǐng)人:波音公司