用于對結(jié)構(gòu)進行返工的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開大體涉及用于對結(jié)構(gòu)（尤其是復(fù)合材料）進行返工（rework)和/或增強 的裝備和過程，并且更具體涉及用于從其一側(cè)對結(jié)構(gòu)行進返工的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 復(fù)合結(jié)構(gòu)有時具有包含可能需要返工以便使結(jié)構(gòu)在設(shè)計容差之內(nèi)或增強該區(qū)域 的一個或更多個不均勻的局部區(qū)域。
[0003] -種對結(jié)構(gòu)的局部區(qū)域進行返工的技術(shù)涉及將補片機械地緊固在該區(qū)域上方，但 是緊固件會增加飛行器重量和/或?qū)︼w行器的阻力，并且在一些應(yīng)用中在美學(xué)上會是不期 望的。
[0004] 類似地，粘結(jié)的返工補片還會需要機械緊固件的使用，以提供形成制動機構(gòu)的次 級載荷路徑，從而限制不均勻的增長。
[0005]用于對結(jié)構(gòu)進行返工的又一技術(shù)（被稱為濕鋪設(shè)技術(shù)）涉及手動鋪設(shè)具有纖維增 強件（諸如編織或編結(jié)的織物）的濕層片，以及當(dāng)層片被鋪設(shè)時將濕樹脂應(yīng)用于層片。濕 鋪設(shè)技術(shù)會導(dǎo)致補片內(nèi)的空氣滯留，這可以在返工區(qū)域中形成不期望的孔隙。這些孔隙會 對返工區(qū)域有不期望的影響，并且會使核查返工區(qū)域滿足規(guī)范變得困難。濕鋪設(shè)技術(shù)還會 是勞動密集的，需要修補技師接近濕樹脂，并且會需要過多的清理行為。
[0006] 在一些應(yīng)用中，上面討論的問題可以通過采用干纖維預(yù)制補片的樹脂灌注來避 免。在將干纖維預(yù)制件放置在結(jié)構(gòu)（諸如割切的蒙皮）上之后，樹脂從蒙皮的外側(cè)被灌注 到纖維預(yù)制件中，同時過多的樹脂從蒙皮的內(nèi)側(cè)自該預(yù)制件被抽出。該技術(shù)雖然有效，但是 其需要到結(jié)構(gòu)的兩側(cè)（例如，到蒙皮的內(nèi)側(cè)和外側(cè)）的物理接近。因此，該技術(shù)可能不適合 用在難以或不能接近結(jié)構(gòu)的一側(cè)的應(yīng)用中。
[0007] 因此，存在對用于對結(jié)構(gòu)（尤其是復(fù)合材料）進行返工、減少或消除由于空氣滯留 引起的孔隙的方法和設(shè)備的需要。還存在對上述適合用在僅到結(jié)構(gòu)的一側(cè)的接近是可能的 應(yīng)用中的方法和設(shè)備的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 公開的實施例提供了一種使用干纖維預(yù)制補片的樹脂灌注對結(jié)構(gòu)進行返工的方 法和設(shè)備，所述干纖維預(yù)制補片能夠僅從結(jié)構(gòu)的一側(cè)（諸如飛行器蒙皮的外側(cè)）安裝并灌 注。大體上消除了樹脂灌注過程期間補片內(nèi)的高壓力區(qū)域，由此避免返工區(qū)域中的空氣滯 留和相關(guān)的孔隙。該實施例減少了勞動，避免了對人與濕樹脂接觸的需要，并且允許承受復(fù) 合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的載荷的返工。公開的方法可以使用受控的大氣壓力樹脂灌注來實施，從而允 許結(jié)構(gòu)的性質(zhì)被優(yōu)化。
[0009] 根據(jù)一公開的實施例，提供了一種對結(jié)構(gòu)的區(qū)域進行返工的方法。該方法包含，將 補片放置在結(jié)構(gòu)上，從補片的外側(cè)將真空源插入到補片中，以及使用真空源來產(chǎn)生非常低 的壓力區(qū)域，從而引起即將到來的更高壓力的樹脂流過補片到達補片的內(nèi)側(cè)。補片可以是 干纖維補片。該方法可以進一步包含，將真空袋放置在補片的外側(cè)上方，排空該袋由此壓緊 干纖維補片，并且然后通過使樹脂從其外側(cè)流入補片而用樹脂來灌注補片。該方法還可以 包括，在補片已經(jīng)用樹脂進行灌注之后，從補片去除真空源。該方法可以進一步包含，形成 部分地通過結(jié)構(gòu)的厚度的割切口（scarf)，并且將補片放置在結(jié)構(gòu)上包括，將補片的內(nèi)側(cè)倚 著割切口的底部放置。插入真空源包括，將中空針向下插入通過纖維補片的最厚部分、大 體上到達割切口的底部。插入真空源進一步包括，將中空針插入通過真空袋，并形成中空針 與真空袋之間的大體真空密封。從纖維補片去除真空源包括，從纖維補片并從真空袋撤回 中空針，以及密封真空袋中的、由真空袋被針的穿透所引起的孔。該方法可以進一步包含， 在針已經(jīng)從纖維補片中撤回并且袋已經(jīng)被密封之后，通過排空真空袋來壓緊樹脂灌注的補 片。使用不同的樹脂壓力用樹脂灌注所述補片。使樹脂從其外側(cè)流入所述補片包括，將樹 脂分配管放置在所述真空袋下方的纖維補片的外側(cè)上，以及將樹脂供應(yīng)到所述樹脂分配管 中。
[0010] 根據(jù)另一公開的實施例，提供了一種對結(jié)構(gòu)的區(qū)域進行返工的方法，其包含：形成 部分地通過結(jié)構(gòu)的厚度的割切口，制作具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)的干纖維補片，以及將補片安裝在 割切口內(nèi)，包括將補片的內(nèi)側(cè)倚著結(jié)構(gòu)放置在割切口的底部處。該方法還包括，將真空袋安 裝在纖維補片上方，從補片的外側(cè)將真空設(shè)備插入通過補片，排空該袋，由此壓緊干纖維補 片，并且然后用樹脂灌注補片，并使用真空設(shè)備迫使樹脂通過補片到達補片的內(nèi)側(cè)。該方法 進一步包括，在補片已經(jīng)用樹脂進行灌注之后，從補片去除真空設(shè)備。將真空設(shè)備插入通過 補片包括，將中空針插入通過真空袋和補片，直至中空針的尖端已經(jīng)大體上穿透補片的最 厚部分。該方法可以進一步包含，形成真空袋與中空針之間的大體真空密封，并且在補片已 經(jīng)用樹脂進行灌注之后，從補片并從袋撤回中空針。該方法還可以包含，密封真空袋中的、 由中空針從真空袋的撤回所引起的孔。用樹脂灌注補片通過在受控的大氣壓力下將樹脂引 到補片的外側(cè)上來執(zhí)行。引入樹脂包括，將螺旋纏繞管圍繞補片的外側(cè)的周邊放置，以及將 螺旋纏繞管與樹脂的貯存器耦接，所述樹脂的貯存器適合于在局部大氣壓力下向螺旋纏繞 管供應(yīng)樹脂。該方法可以進一步包含，通過中空針的末端從補片去除過多樹脂。
[0011] 根據(jù)又一實施例，提供了一種僅從其一側(cè)對復(fù)合結(jié)構(gòu)的區(qū)域進行返工的方法。該 方法包含，在復(fù)合結(jié)構(gòu)的一側(cè)中形成割切口，將纖維補片安裝在該割切口中，包括與結(jié)構(gòu)接 觸地放置補片的內(nèi)側(cè)，將真空袋安裝在補片上方，以及將中空針插入通過真空袋并向下插 入到補片中，直至針的尖端靠近補片的內(nèi)側(cè)。該方法進一步包含，形成中空針與真空袋之間 的密封，將中空針與真空貯存器耦接，通過使樹脂流入補片的外側(cè)而用樹脂來灌注補片，使 用中空針和真空貯存器迫使樹脂到達纖維補片的內(nèi)側(cè)，以及通過中空針去除纖維補片中的 過多樹脂。該方法還包含，在補片已經(jīng)用樹脂進行灌注之后，從補片去除中空針。補片可以 具有最大厚度的區(qū)域。插入中空針通過使中空針的尖端穿過纖維補片的最大厚度的區(qū)域來 執(zhí)行。該方法進一步包含，從補片并從袋撤回中空針，以及密封真空袋中的、由中空針從真 空袋的撤回所引起的孔。使樹脂流入補片的外側(cè)并使用中空針和真空貯存器迫使樹脂到達 纖維補片的內(nèi)側(cè)可以使用受控的局部大氣壓力樹脂灌注來執(zhí)行。
[0012] 根據(jù)進一步實施例，提供了一種使用具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)的干纖維補片的樹脂灌注對 復(fù)合結(jié)構(gòu)的區(qū)域進行返工的設(shè)備。該設(shè)備包含真空袋和中空針，所述真空袋適合于被放置 在補片的外側(cè)上方，用于壓緊補片，所述中空針穿過真空袋并且適合于向下延伸通過補片 的厚度。該設(shè)備還包含中空針與真空袋之間的真空密封件和真空管路，所述真空管路與中 空針耦接，用于在補片的內(nèi)側(cè)處產(chǎn)生真空。該設(shè)備可以進一步包含樹脂的貯存器和真空源， 所述樹脂的貯存器用于在受控的局部大氣壓力下將樹脂供應(yīng)到補片的外側(cè)，所述真空源與 中空針耦接，用于在補片的內(nèi)側(cè)處產(chǎn)生真空并迫使過多樹脂離開補片。
[0013] 總的來說，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種對結(jié)構(gòu)的區(qū)域進行返工的方法，其 包括，將補片放置在結(jié)構(gòu)上；從補片的外側(cè)將真空源插入到補片中；以及使用真空源來迫 使樹脂通過補片到達補片的內(nèi)側(cè)。
[0014] 該方法有利的是，其中將補片放置在結(jié)構(gòu)上包括，將干纖維補片放置在結(jié)構(gòu)上，以 及將粘合加強層放置在干纖維補片與結(jié)構(gòu)之間。
[0015] 該方法有利的是，其進一步包括，將真空袋放置在補片的外側(cè)上方；以及通過使樹 脂從其外側(cè)流入補片而用樹脂灌注補片。
[0016] 該方法有利的是，其進一步包括，在補片已經(jīng)用樹脂進行灌注之后，從補片去除真 空源。
[0017] 該方法有利的是，其進一步包括，形成部分地通過結(jié)構(gòu)的厚度的割切口，并且其中 將纖維補片放置在結(jié)構(gòu)上包括將補片的內(nèi)側(cè)倚著割切口的底部進行放置，并且插入真空源 包括將中空針向下插入通過補片的最厚部分、大體上到達割切口的底部。
[0018] 該方法有利的是，其中插入真空源進一步包括，將中空針插入通過真空袋，并形成 中空針與真空袋之間的大體真空密封。
[0019] 該方法有利的是，其中從補片去除真空源包括，從補片并從真空袋撤回中空針，以 及密封真空袋中的、在中空針通過真空袋的插入期間由真空袋的穿透所引起的孔。
[0020] 該方法有利的是，其中將真空源插入到補片中包括，在補片的區(qū)域上方的間隔開 的位置處將多個中空針插入通過補片。
[0021] 該方法有利的是，其進一步包括，使用不同的樹脂壓力用樹脂灌注補片。
[0022] 該方法有利的是，其中使樹脂從其外側(cè)流入補片包括，將樹脂分配管放置在真空 袋下方的補片的外側(cè)上，以及將