[发明专利]用于复合修复过程的代用补片

说明书

技术领域

本发明一般涉及结构修复，更具体地，涉及在准备复合结构修复中执行的操作。

背景技术

在广泛应用中越来越多地使用复合材料。例如，由于复合材料良好的机械性能，商用飞行器将越来越大量的复合材料集合到主要和次要结构中。如此良好的性能可以转化为重量的减轻，同时增加净载荷能力和燃料效率。另外，与由金属构造形成的飞行器相比较，复合材料可为飞行器提供延长的使用寿命。

为去除不一致性，偶尔需要在复合结构上返修。不一致性可包含复合结构中的裂缝、剥离、空隙、凹痕、多孔性或其他不一致性。当不一致性处于理想公差之外时，需要返修该不一致性。不一致性的去除可能需要通过去除复合结构中包含不一致性的部分并使用补片替换被去除的材料，从而返修复合结构中包含不一致性的区域。补片可以被形成为复合材料板层的堆叠，该复合材料可以与形成复合结构的材料类型相同或不同。补片内的复合板层的堆叠顺序和纤维取向可对应于组成复合材料的板层的堆叠顺序和纤维取向。

在由堆叠板层组装成补片后，通常，借助胶合剂将补片粘合至返修区域，其中该胶合剂被安置在补片和返修区域间的粘合线处。通常，例如借助加热垫和真空袋，将热和压力施加至补片。加热垫被用于将粘合线升高至适当的胶合剂固化温度。真空袋可被用于巩固/压实（consolidate）补片。在固化过程中，为了完全固化胶合剂，可在预定时段保持粘合线处于相对狭窄的温度范围内。此外，粘合线的整个区域可被保持在粘合线上基本没有变化的温度范围内。

在将补片粘合至返修区域之前，需要对返修区域进行热勘测。热勘测可被要求用于识别通过加热垫对返修区域的非均均匀加热的位置。可充当将热从返修区域的局部部分吸走热量的散热件的相邻结构会导致粘合线的差异化加热，从而可造成非均匀加热。就此而言，热勘测可提供用于识别返修区域内的热点和冷点的手段，以便通过为复合结构添加临时绝缘（temporary insulation），和/或通过调整来自加热垫的热，直到温度处于所需范围内，从而能够做出调整。

传统热勘测过程需要组装代用补片，该补片是要被永久粘合至复合结构的补片的副本（duplicate）。就此而言，传统的代用补片是由与最终补片相同类型的复合材料形成并且具有与最终补片相同数量的板层。传统的代用补片的构造是耗费时间的并且劳动密集的过程，其通常需要手工切割多个复合板层，且其中对于每一个要被替换的返修区域板层，每个复合板层具有独特的尺寸和形状。热勘测后，传统的代用补片通常在使用一次后被丢弃。

除热勘测之外，还可能需要湿气去除过程以用于从返修区域去除多余的湿气，以便通过减少粘合线内多孔性的可能来改善补片和返修区域之间的最终粘合。传统的湿气去除过程包含干燥循环，并且在已被使用了一定时间段的复合结构上以及/或者当在修复过程中使用某些胶合剂时需要这种湿气去除过程。

遗憾地是通常传统的干燥循环需要多于24小时的时间去完成，而这超出了现场（例如在服役的飞行器上）执行返修操作可用的时间量。此外，将热勘测和干燥循环作为两个分开过程执行的传统做法将导致在复合结构上施加两次加热循环，这将影响使用寿命。更进一步，传统热勘测需要制造传统代用补片的劳动密集且消耗时间的制作过程，且之后在使用一次后将丢弃该代用补片。就此而言，根据使用的材料量和类型，用于形成复合代用补片的材料是相对昂贵的。

可以看出，本领域需要用于执行热勘测的系统和方法，且该系统和方法省去制作最终补片副本的需要。此外，本领域需要用于在复合结构上的返修区域上执行湿气去除过程的系统和方法，且该系统和方法避免了在复合结构上施加额外的加热循环。

发明内容

通过提供省去对最终补片副本的需要的代用补片组装件，满足了上述指出的有关复合结构返修区域的热勘测和湿气去除的需要。通过包括由从返修区域吸水的材料形成的代用补片主体，代用补片组装件可以有助于结构的返修。代用补片主体可包括至少一个安装至代用补片主体的传感器。传感器可被配置用作热传感器，以用于感测至少返修区域和/或代用补片主体的温度。传感器还可被配置用作湿气传感器以用于感测已通过代用补片主体的材料从返修区域吸取的湿气。