[发明专利]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，提供用于修复包含不均匀的复合结构区域的补片。该修复补片包括复合层压(laminate)补片和在层压补片与复合结构之间的粘合接头。粘合接头包括至少第一和第二区，其分别具有用于围绕不均匀区域以不同比率释放应变能量的不同材料性质。在一个例子中，第二区基本围绕第一区，并且第一区以比第二区更大的比率释放不均匀区域中的应变能量。粘合接头可包括第一和第二胶粘(adhesive)部分，其分别具有被特制成以不同比率释放应变能量的材料性质。第一和第二胶粘部分的特制材料性质可包括以下方面的至少一种，即厚度、断裂韧度、剥离强度和切变强度。

依照公开的方法实施例，复合结构上的不均匀区域可通过以下方法修复，即形成复合层压补片并且将该层压补片放置在不均匀区域之上。在层压补片和复合结构之间形成粘合接头。粘合接头被分为至少两个区，其围绕不均匀区域分别以不同比率释放应变能量。复合层压补片的形成可包括以下步骤，即层置多个纤维增强聚合物层片，并且特制叠覆于粘合接头区的层压补片的区域中层片的特性。

依照另一方法实施例，可通过以下方法来修复复合飞行器结构的不均匀区域，即选择在复合飞行器结构上可具有需要结构性修复的不均匀区域的多个部分。对于每个选定部分形成至少一个修复套件(rework kit)，包括制作复合层压补片和制作用于将补片粘合到飞行器结构的胶粘层。在识别飞行器结构上需要修复的不均匀区域后，基于包含被识别不均匀区域的部分来选择套件中的一种。然后使用选定套件修复不均匀区域。

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。

1.一种修复包含不均匀的复合结构的区域的补片，其包含：

复合层压补片；以及

在所述层压补片和所述复合结构之间的粘合接头，所述粘合接头包括至少第一和第二区，其分别具有绕所述区域以不同比率释放应变能量的不同性质。

2.根据权利要求1所述的补片，其中：

所述第二区基本围绕所述第一区。

3.根据权利要求2所述的补片，其中：

所述第一区以高于所述第二区的比率释放所述不均匀区域中的应变能量。

4.根据权利要求2所述的补片，其中：

所述第二区大体为圆形并且基本围绕所述第一区。

5.根据权利要求1所述的补片，其中所述粘合接头包括：

至少一个第一胶粘部分，其具有被特制成以第一比率释放所述应变能量的一组材料性质，以及