用于防雷击铜栅格的修补方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010274804.2

申请日:

2006.08.31

公开号:

CN101947860A

公开日:

2011.01.19

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):B29C 73/10申请公布日:20110119|||实质审查的生效IPC(主分类):B29C 73/10申请日:20060831|||公开

IPC分类号:

B29C73/10; B64D45/02; B64F5/00

主分类号:

B29C73/10

申请人:

波音公司

发明人:

帕特赖斯·K·阿克曼; 史蒂文·D·布兰查德; 丹尼尔·J·科瓦奇

地址:

美国伊利诺伊州

优先权:

2005.09.06 US 11/220,046

专利代理机构:

北京纪凯知识产权代理有限公司 11245

代理人:

赵蓉民

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内容摘要

公开了一种重建因雷击或其他机械事故损坏的复合飞行器机翼导电层的电气连续性的方法,其中铜补丁(32)替换了所包含的导电层的损坏部段(50)。这种修补这样进行:首先去除任何表面(36)、紧固件(12)和损坏的导电层(33),以暴露底层复合外壳(14)的一部分。然后将具有耦接到非支撑膜粘结剂(60)的铜箔段(52)的铜补丁引入到包含在铜箔栅格未损坏部段中的底层复合外壳开口上,并以树脂浸渍的玻璃纤维材料(34)覆盖。然后将所述膜粘结剂和所述树脂浸渍的玻璃纤维材料固结,并将紧固件重新插入所述玻璃纤维材料、铜补丁和底层复合外壳。然后重新为所述复合机翼表面施加底漆和涂料,以完成这种修补。

权利要求书

1: 一种飞行器复合外壳上所包含的导电层减小阻抗的重建方法, 所述方法包括 : 暴露导电层的一部段 ; 去除所述导电层的所述部段中的一个或多个紧固件, 其中去除每一个所述一个或多个 紧固件留下各个紧固件孔 ; 去除导电层的一部分, 以暴露底层复合外壳 ; 从替换导电材料的一部段形成导电补丁 ; 将所述导电补丁引入到所述底层复合外壳之上, 以使所述补丁的外部重叠所述导电层 未去除部分的重叠区域 ; 和 将所述补丁耦接到所述底层复合外壳。
2: 如权利要求 1 所述的方法, 其特征在于, 暴露所述导电层的一部段包括在飞行器复 合外壳上的任何涂料、 底漆或其它层。
3: 如权利要求 1 所述的方法, 其特征在于, 所述暴露进一步包括用塞子塞住所述孔。
4: 如权利要求 1 所述的方法, 其特征在于进一步包括 在所述补丁上湿铺设树脂浸渍的纤维 ; 和 固化所述树脂浸渍的纤维织物。
5: 如权利要求 4 所述的方法, 其特征在于进一步包括 : 固化在所述补丁内的粘结剂层 ; 和 固化所述树脂浸渍的玻璃纤维织物。
6: 如权利要求 5 所述的方法, 其特征在于, 所述粘结剂层的固化与所述树脂浸渍的玻 璃纤维织物固化同时进行。
7: 如权利要求 1 所述的方法, 其特征在于, 所述导电层是铜箔栅格 ; 和 所述补丁是铜补丁并且所述补丁的导电部段由铜箔制成。
8: 如权利要求 3 所述的方法, 其特征在于, 所述塞子是聚四氟乙烯塞子。
9: 如权利要求 4 所述的方法, 其特征在于, 所述粘结剂层包括非支撑热固性改性环氧树脂膜粘结剂。
10: 一种复合外壳上的导电层的重建方法, 所述方法包括 : 暴露导电层的一部段 ; 去除导电层的一部分以暴露底层复合外壳, 留下所述导电层的未去除的部段 ; 去除所述导电层的所述部段内的紧固件, 暴露出孔 ; 用塞子塞住所述孔 ; 将具有导电部段和粘结剂层的补丁引入所述底层复合外壳之上, 以使所述补丁的外部 重叠所述导电层未去除部分的重叠区域 ; 在所述补丁上湿铺设树脂浸渍的玻璃纤维织物, 并且固化所述树脂浸渍的纤维织物 ; 和 同时固化所述粘结剂层和所述树脂浸渍的玻璃纤维织物。
11: 如权利要求 10 所述的方法, 其特征在于, 在所述补丁内的所述导电部段与所述导电层的未去除部段重叠大约 0.5 英寸到大约 2 一英寸。
12: 如权利要求 10 所述的方法, 其特征在于, 所述粘结剂层的厚度大约为 0.005 英寸。
13: 如权利要求 10 所述的方法, 其特征在于, 所述粘结剂层是 250 华氏度固结的非支撑热固性环氧树脂膜粘结剂并且具有的标称 重量约为每平方英尺 0.030 磅。
14: 如权利要求 10 所述的方法, 其特征在于, 所述树脂浸渍的玻璃纤维织物与所述补丁重叠大约 0.5 英寸。
15: 如权利要求 10 所述的方法, 其特征在于, 所述塞子是聚四氟乙烯塞子。
16: 如权利要求 10 所述的方法, 其特征在于, 去除所述导电层的一部段包括 : 去除在要重建的区域上的任何油漆、 底漆或其它层。
17: 如权利要求 10 所述的方法, 其特征在于, 所述粘结剂层包括非支撑的热固性改性环氧树脂膜粘结剂。
18: 一种复合外壳上的导电层的重建方法, 所述方法包括 : 暴露所述导电层的一部段 ; 去除所述导电层的一部分, 以暴露底层复合外壳, 留下所述导电层的未去除的部段 ; 去除所述导电层的所述部段内的紧固件, 暴露出孔 ; 用聚四氟乙烯塞子塞住所述孔 ; 将具有导电部段和粘结剂层的补丁引入到所述底层复合外壳之上, 所述粘结剂层包括 0.005 英寸厚的非支撑热固性环氧树脂膜粘结剂 ; 同时固化所述粘结剂层和树脂浸渍的玻璃纤维材料, 所述粘结剂层覆盖所述底层复合外壳并且与所述导电层的未去除部段重叠 ; 所述补丁内的导电部段覆盖所述粘结剂层 ; 和 所述补丁内的导电部段与所述导电层的未去除部段重叠大约 0.5 英寸到大约一英寸。
19: 如权利要求 10 所述的方法, 其特征在于, 所述导电层是铜箔栅格 ; 和 所述补丁是铜补丁并且所述补丁内的导电部段由铜箔制成。
20: 如权利要求 18 所述的方法, 其特征在于进一步包括 : 将磨碎的玻璃和热固性环氧树脂引入到所述塞子的周围。

说明书


用于防雷击铜栅格的修补方法

    本申请是 2006 年 8 月 31 日提交的名称为 : “用于防雷击铜栅格的修补方法” 的中 国专利申请 200680032748.3 的分案申请。
     技术领域 本发明一般涉及飞行器防雷击技术, 更具体涉及用于复合飞行器外壳板的铜栅格 修补技术。
     背景技术 因为较之传统铝结构而言, 由碳纤维复合材料带来的强度对重量比率高和刚度对 重量比率高, 所以碳纤维增强塑料 (“CFRP” ), 或者也称为碳纤维复合材料作为结构构件在 商用飞机中的利用正在增多。
     闪电击中飞行器将导致可能通常在 100000 安培数量级的高电流流过飞行器框 架。在电阻超过铝约 2000 倍的碳纤维复合结构中, 碳纤维叠压层 (ply) 作为阻抗非常高的 导体, 而叠压层之间的树脂作为高电容介电层, 所以闪电击中碳纤维复合材料导致在叠压 层结构之间产生渐增的电势差, 但是没有方便可用的导电路径来排泄电流。 因此, 该电流容
     易集中在外壳板和飞行器子结构之间的紧固件处, 原因在于为了追求强度, 紧固件通常由 高传导性的合金制成。如果闪电能量不能以足够快的速率耗散, 则可能发生电弧和危险的 电火花。
     这是一个严重的问题, 尤其是在所述子结构为燃料箱壁且电弧将高度危险的喷射 电火花、 熔融材料和热气带入燃料箱的时候。
     一种减小非金属结构遭雷击影响的方案是通过火焰喷镀或电镀向外壳板外表面 施加导电层诸如铝。火焰喷镀或电镀的问题在于, 它们是用来向已经组装好的结构施加传 导层的二次操作。此外, 利用这些过程难于实现令人满意的电气结合。保护性传导层还增 加了重量, 而不会对组装结构的强度有所贡献, 且易于受到环境破坏, 并且难于维护。生产 和维护这种布置因此相当昂贵。
     另一种减小非金属表面遭雷击影响的已知方案是向外壳板外表面安装导电编织 屏或箔。 但是, 如果非金属结构是碳, 则使用编织屏或箔要求使用额外的玻璃纤维叠压层来 将所述碳层从金属绝缘, 以防止腐蚀, 这样也增大了非结构重量。
     还有另一种方案是采用各种紧固件的特别设计, 例如美国专利 No.4,891,732 所 披露的方案。该专利中披露的紧固件采用斜面头部, 用于沉入外壳板表面, 与其密切接触, 并采用螺母来将所述紧固件固紧就位, 所述螺母设计成向子结构安全地传输电流, 以使不 发生电弧。同样, 解决电弧问题的该方案造价昂贵, 因为需要特别的紧固件设计。
     还有另一种已知方法用来保护燃料系统免受雷击, 在授予 Pridham 等的美国专利 No.5,845,872 中披露, 该专利通过引用而包含在本发明中, 该专利披露了一种将外复合材 料飞行器外壳紧固到内部子结构的方法, 包括步骤 : 将导电层包含到外复合外壳外表面中, 或施加于其上 ; 将螺栓穿过所述导电层和外复合外壳并穿过所述内部结构 ; 借助直接或间接啮合所述内部结构内表面的螺母固紧所述螺栓 ; 和在所述螺栓头部施加绝缘材料。虽然 Pridham 的公开有效保护了燃料系统免受雷击, 但是所提出的系统不能满足雷击或其他机 械损坏以后修补铜栅格系统的需要。必须重新建立导电层的电气连续性, 以提供正常的雷 击防护。
     因此存在对廉价而结实的技术的需求, 用来利用铜箔沿着防雷击紧固件列修补被 雷击或其他机械方式损坏的外复合飞行器外壳, 从而维持防雷击系统的完整性并协助将闪 电电流从燃料箱子结构转移走。 发明内容 本发明提供了一种重建以前被机械损坏或雷击损坏的导电层的电气连续性的方 法, 所述导电层优选为铜箔栅格, 包括耦接到紧固件并在其周围对中的铜箔带, 所述紧固件 位于复合飞行器机翼上的紧固件行中。 本发明采用铜补丁和特定的粘结剂来替换导电层的 损坏部段。
     在一种优选实施例中, 这样进行修补 : 首先去除任何表面 ( 涂料、 底漆、 玻璃纤维 层 ) 以及导电层的一部分, 以建立通往底层复合外壳的开口。也要去除损坏区域中的任何 紧固件。然后将包括非支撑 (unsurported) 膜粘结剂和铜箔带的铜补丁结合并固结到所述 开口中的复合外壳上。然后将一叠压层的树脂浸渍玻璃纤维湿覆 (wet-lay) 到所述铜补丁 表面上并固结。穿过固结的玻璃纤维叠压层以及铜补丁钻孔, 然后重新安装紧固件。这样 允许紧固件重新耦接到底层复合外壳和铜箔。然后重新将底漆 (primer) 和涂料涂刷到玻 璃纤维上并固结, 从而完成修补。
     在另一种优选实施例中, 这样进行修补 : 首先去除任何表面 ( 涂料、 底漆、 玻璃纤 维层 ) 以及导电层的一部分, 以建立通往底层复合外壳的开口。也要去除损坏区域中的任 何紧固件。然后将包括非支撑膜粘结剂和铜箔带的铜补丁置于所述开口中, 以使粘结剂包 含在所述铜箔带和底层复合外壳之间。 然后将一叠压层的玻璃纤维预浸渍材料施加到铜补 丁上。 然后优选将所述预浸渍体和膜粘结剂在单个步骤中、 在热量和压力下同时固结, 当然 可替代的是, 它们也可以在施加后分别固结。 穿过玻璃纤维层和铜补丁钻孔, 重新安装紧固 件。这样允许紧固件重新耦接到底层复合外壳以及铜外壳。然后重新将底漆和涂料施加到 玻璃纤维预浸渍体并固结, 从而完成修补。
     上述优选实施例的技术相对简单并且能用来快速低成本地修补正在服役的商用 飞行器。这种修补协助维持防雷击系统的完整性, 通过沿着机翼表面提供低电阻路径而协 助将闪电电流从燃料箱子结构转移走。因为铜箔形成的并联路径电阻降低, 通过允许电流 分布到相邻的紧固件, 这种修补还保持了减小目标紧固件上的电流密度。这种修补允许商 用飞行器快速并以最少的时间和花费重新投入服务。
     如果根据附图和附带的权利要求书来审视, 本发明的其他特征、 益处和优势将从 本发明的以下说明中变得明显。
     附图说明
     图 1 是商用飞机原始复合机翼结构的透视图 ; 图 2 是沿着线 2-2 切开的图 1 所示一部分的截面图 ;图 3 是根据本发明优选实施例的一般原理, 用于修补图 1 所示机翼结构损坏部分 的方法的截面图 ;
     图 4 是根据本发明一种优选实施例, 用于修补图 1 所示机翼结构的逻辑流程图 ;
     图 5 是根据图 4 所示逻辑流程图修补后的图 1 所示机翼结构的截面图 ;
     图 6 是根据本发明另一种优选实施例, 用于修补图 1 所示机翼结构的逻辑流程 图;
     图 7 是根据图 6 所示逻辑流程图修补后的图 1 所示机翼结构的截面图。 具体实施方式
     现在参照图 1 和 2, 商用飞机机翼结构 10 一部分的截面透视图示出了多个紧固件 12 将飞行器结构的外壳板 (skin panel)14 固紧到包括燃料箱壁面的内部子结构 16 或翼梁 16。
     外壳板 14 和翼梁 16 由本领域传统方法形成的轻质高强度高刚性碳纤维复合材料 制成。例如, 在一种优选形式中, 外壳板 14 由 34 层飞行器品质的机器层叠结构碳纤维 / 环 氧带形成, 所述碳纤维 / 环氧带铺设成 50/40/10 取向且总体厚度约为 0.2516 英寸, 而翼梁 16 包括 44 层手工层叠的飞行器品质的碳纤维 / 环氧带形成, 所述碳纤维 / 环氧带铺设成 25/50/25 叠层且总体重量约为 0.3256 英寸。外壳板 14 和翼梁 16 在安装前要在工具侧和 包侧刷底漆 (prime)。 紧固件 12 由金属诸如钛制成, 包括螺栓 18, 所述螺栓优选为带有预加载剪切力的 Hi-Lok 螺栓 ( 或者, 例如 Lockbolt、 Eddiebolt 或 Sleeved Lockbolt), 具有 : 斜面头部 20, 该头部沉入外壳板 14 上相应塑形的开口 22 中 ; 和杆部 24( 直径 0.25 英寸的裸钛, 带有 100 度剪切头部 ), 该杆部穿过外壳板 14 和翼梁 16, 由啮合翼梁 16 的金属螺母 26 固紧。安装 到翼梁 16 和外壳板 14 之前, 将密封剂 ( 未示出 ) 引入杆部 24。垫片 28, 优选绝缘垫片, 厚 度约 2mil, 作为填料插置在外壳板 14 和翼梁 16 之间, 填补外壳板 14 的厚度差。垫片 28 利 用密配合 (fay) 密封剂 30 密封到板 14 和翼梁 16。
     紧固件 12 还将弹性导电层和玻璃纤维叠压层 34 分别固紧到外壳板 14, 所述导电 层优选多条带 33 形式的铜箔栅格 32。因此可以认为栅格 32 成为外壳 14 整体的一部分。 飞行器机翼结构 10 在外壳板 14 外表面上涂覆有一层或多层底漆 (primer) 涂层 ( 这里示 出为单层底漆 36), 覆盖玻璃纤维叠压层 34 和紧固件 12 的头部 20, 所述紧固件的头部与栅 格 32 外表面平齐。然后将一层或多层涂料 42 施加到底漆 36 整个外表面上。
     铜箔栅格 32 的每条带子 33 为 0.0027 英寸厚、 2ounce/ft2 的铜箔, 诸如 IPC-4562/ Cu-E-2-2-D-S-2 铜箔, 由 Arizona, Chandler 的 Gould Electronics, Inc. 制造。每一条带 子 33 分别沿着各自的紧固件线 35 对中, 并且对于单个紧固件 12 来说, 宽度约为 3.6 英寸。 虽然图中未示出, 但是带子 33 可以根据它们沿着翼梁 16 和外壳板 14 的各自相对位置而重 叠。铜箔栅格 32 具有足够的电导率来满足或超过 IPC-4562 等级规范, 从而确保了安全的 传导路径, 在使用中沿着紧固件线 35 将由雷击产生的大部分电流从各个紧固件 12 转移走。
     玻璃纤维叠压层 34 优选为环氧预浸渍材料, 由 Style 120E-glass 和 250 华氏度 固结的热固性环氧树脂形成。可替代的是, 可以采用处于 250 华氏度固结的热固性环氧树 脂中的类似玻璃织物 (E-glass, Style 108) 的湿铺设层。
     底漆 36 包括航空工业领域中普通技术人员熟知的传统热固性环氧基燃料箱底 漆。底漆 36 涂刷一层或多层, 形成的干膜厚度介于约 0.5 和 0.9mil 之间。在涂刷上层涂 料层 42 之前, 将底漆 36 风干约 4 小时。
     涂料层 42 优选由传统航空等级的聚氨酯瓷釉形成, 这也是航空工业领域普通技 术人员所熟知的。这种聚氨酯瓷釉优选以单层约 2±0.1mil 的干厚度涂刷在以前已经干燥 的底漆 36 上。在涂刷涂料 42 之前, 如果从涂刷底漆 36 开始算, 已经超过 48 小时, 则需要 用溶剂诸如异丙醇擦拭底漆表面 36 以重新激活该表面。涂料 42 风干 4 小时至 7 天, 以确 保完全固结。
     但是, 雷击发生后, 或因为某些机械事故, 铜箔栅格 32 的一条或多条带子 33 和 / 或一个或多个紧固件 12 可能被损坏, 从而不能建立安全传导路径来将电流从紧固件 12 转 移走, 和沿着机翼结构 10 表面将电流从底层燃料箱子结构转移走。这种损坏区域 50, 如图 3 所示, 在飞行器后续使用之前必须进行修补。本发明提出了两种修补损坏区域 50 的优选 方法。每种方法去除或者修补了铜箔栅格 32 任何铜箔带 33 的损坏区域 50 并在该位置引 入了铜补丁 53, 这些方法分别在图 4 和图 6 中以逻辑流程图来说明。利用图 4 和 6 中的逻 辑流程图形成的修补后的结构因此分别在图 5 和 7 中示出。 现在参照图 4, 在本发明一种优选方法中, 从步骤 100 开始, 首先用 150 粒度或更细 研磨料从机翼结构 10 上去除损坏区域 50 的涂料 42 和底漆 36, 最少径向增加两英寸, 保证 全部涂料 42 和底漆 36 全部去除, 但不影响底层玻璃纤维层 34。
     接着, 在步骤 110 中, 以砂磨过程去除复合叠压玻璃纤维层 34。在该过程中, 首先 沿着砂磨区域轮廓施加低温或高温压力带。接这, 利用各种砂纸和金刚石或碳化物切削轮 的磨料进行手工或机械砂磨。 根据缺陷结构和位置, 以圆形、 长椭圆型或半圆形图案进行砂 磨。然后以 240 粒度或更细砂纸最终 (finish) 砂磨。然后暴露出剩余玻璃纤维叠压层 34 并用溶剂清洗。然后将砂磨区域擦干。
     接着, 在步骤 120 中, 仔细去除带子 33 上任何损坏的铜, 而不要损坏底层碳纤维外 壳 14。图 3 中为了简化, 示出了一条损坏的带子 33。各损坏的带子 33 的未损坏铜箔 33B 留在其位于碳纤维外壳 14 顶部的修补区域 54 周围位置。
     在步骤 130 中, 去除损坏区域 50 中间区域的紧固件 12, 让紧固件孔 13 保持开放。 雷击或机械事故可能损坏紧固件 12 或者可能不损坏它。然后用 1/4 英寸聚四氟乙烯塞子 塞住紧固件孔 13。磨碎 (milled) 的玻璃纤维和 150 华氏度固结的热固性环氧树脂引入到 该塞子周围, 以填充紧固件孔 130 周围的沉孔。在紧固件孔 13 附近进行足够温度的局部加 热, 以固结环氧树脂。
     接着, 在步骤 140 中, 一段原始铜箔 52 切割成配合修补区域 54, 带有重叠部 56, 该重叠部盖在修补区域 54 周围的底层剩余铜箔带 33B 周边 58 上。通常, 该重叠部 56 介 于半英寸和一英寸之间。铜箔段 52 和原始铜带 33 用相同材料 ( 优选 Gould IPC-4562/ Cu-E-2-2-D-S-2(0.0027 英寸厚, 2 盎司 )) 形成, 厚度相同。用异丙醇清洗铜箔段 52, 不砂 磨或研磨, 将铜箔段 52 准备好用于后续结合到环氧膜粘结剂 60。
     在步骤 150 中, 环氧膜粘结剂 60 切割成与铜箔段 52 尺寸相同, 并耦接到铜箔 52 下侧, 形成铜补丁 53。环氧膜粘结剂 60 是非支撑 (unsupported) 粘结材料, 即不使用载体 材料。优选环氧膜粘结剂 60 约 0.005 英寸厚, 且标称重量约为每平方英尺 0.030 磅。一种
     优选的非支撑改性环氧膜粘结剂 60 是 FM300-2U, 一种可以从 New Jeresey, WestPatterson 的 Cytec Engineered Materials 购买到的 250 华氏度固结的热固性环氧粘结剂。
     在替代实施例中, 可以使用 350 华氏度固结的热固性环氧粘结剂膜 60。一种这种 350 华氏度固结的热固性环氧粘结剂膜 60 是 AF555 Grade 15U, 可以从 Minnesota, St.Paul 的 Minnesota Mining&Manufacturing(3M) 购买到。
     在步骤 160 中, 将铜补丁 53 引入到修补区域 54, 使得膜粘结剂 60 覆盖底层外壳 14 并与剩余铜带 33B 外周边 38 重叠一部分, 而且使得铜箔段 52 覆盖膜粘结剂 60 的整个部 分。通常, 这样进行 : 首先将膜粘结剂 60 引入到外壳 14 上, 重叠剩余带子 33B, 然后将铜箔 段 52 引入到膜粘结剂 60 上。可替代的是, 首先将膜粘结剂 60 结合到铜箔段 52 来形成补 丁 53, 然后接着将该补丁作为单个单元引入到外壳 14 上, 使粘结剂一侧 60 接触外壳 14。
     在步骤 170 中, 并且如图 5 最佳示出, 通过将膜粘结剂 60 的环氧成分固结到铜箔 段 52 上、 铜带 33B 外周边 58 上以及底层外壳 14 上, 使铜箔段 52 在重叠部 56 结合到修补区 域 54 上剩余的底层铜带 33B 上。对于 250 华氏度固结的热固性环氧粘结剂, 利用真空包技 术和热毯, 采用约 250±10 华氏度, 持续约 90 分钟。 最优选采用真空包, 并维持在约 25in-Hg 的负压下, 同时包侧温度以 5 华氏度的增量渐增, 直到热毯温度达到约 255 华氏度。热毯温 度维持在 255 华氏度, 持续约 90 分钟, 以确保完全固结。然后, 在取下真空包之前, 热毯温 度缓慢降至 140 华氏度。取下真空包之后取下热毯。为了确保适当的温度控制, 在固结步 骤之前, 将热电偶 ( 未示出 ) 优选贴靠外壳 14 定位在翼梁 16 旁边, 并位于翼梁 16 的外壳 一侧。 对 于 350 华氏度固 结的热 固性环氧粘 结剂, 利用 真空 包技 术和 热毯, 采用 约 350±10 华氏度, 持续约 90 分钟。最优选采用真空包, 并维持在约 25in-Hg 的负压下, 同时 包侧温度以 5 华氏度的增量渐增, 直到热毯温度达到约 355 华氏度。然后热毯温度维持在 355 华氏度, 持续约 90 分钟, 以确保完全固结。 然后, 在取下真空包之前, 热毯温度缓慢降至 140 华氏度。在取下真空包之后取下热毯。为了确保适当的温度控制, 在固结步骤之前, 将 热电偶 ( 未示出 ) 优选贴靠外壳 14 定位在翼梁 16 旁边, 并位于翼梁 16 的外壳一侧。
     接着, 在步骤 180 中, 一层树脂浸渍的玻璃纤维织物 62 湿覆 (wet-layed) 在固结 的铜补丁 53 上, 在补丁 53 外周边上形成 0.5 英寸重叠部。
     为了形成树脂浸渍的玻璃纤维织物 62, 或者称为叠压层 62, 在每一个方向都比浸 渍过的玻璃纤维织物部件大至少 4 英寸的固体分型膜首先置于平坦表面上。 接着, 一层 150 华氏度固结的热固性环氧树脂施加到该分型膜上。接着, 一层 E-glass 玻璃纤维织物施加 到该环氧树脂层上。然后另一层环氧树脂施加到该玻璃纤维织物上。优选的树脂对玻璃纤 维织物比率介于约 1 和 1.5 盎司树脂每盎司织物之间。第二层分型膜施加到第二层树脂层 上。最后, 使用辊子、 压板或类似设备将树脂层的树脂均匀浸渍在玻璃纤维中。最优选将真 空包置于该组件上, 促使浸渍。
     接着, 叠压层 62 湿覆到铜补丁 53 上。为了实现该目的, 从叠压层 62 一侧去除分 型膜, 将暴露侧铺到铜箔段 52 上。然后从相对于补丁 53 的表面去除叠压层 62 的第二片分 型膜。然后将层 62 用真空包包裹, 以确保额外的环氧树脂完全渗入玻璃织物中。
     最后, 将热毯耦接到叠压层 62, 以约 200±10 华氏度的热毯温度在真空下固结玻 璃纤维织物 62 层的环氧成分, 持续约 220 分钟。然后取下热毯。
     接着, 在步骤 190 中, 穿过固结的玻璃纤维层 62、 铜补丁 53、 外壳 14 并穿入底层垫 片 28 和翼梁 16 钻新紧固件孔 64。检查新紧固件孔 64 以确认位置和确定形状和尺寸。
     在 步 骤 200 中, 新 的 原 始 紧 固 件 12 借 助 传 统 技 术 穿 过 紧 固 件 孔 64 湿 安 装 (wet-installed), 所述技术包括在杆部 24 的非螺纹区域施加全紧密结合表面密封剂。在 密封剂的工作寿命内拧转紧固件 12。安装紧固件 12, 确认适当的夹持长度、 头部平齐度、 扭 矩值, 而且密封剂挤出后, 去除过多的密封剂。
     最后, 在步骤 210 中, 以类似上述形成原始涂料和底漆表面的方法, 将底漆 32 和涂 料 42 层重新涂刷到玻璃纤维叠压层 62 和紧固件 12 上。在图 5 中示出了获得的修补件。
     现在参照图 6 的逻辑流程图, 并如图 7 进一步示出, 在本发明另一种优选方法中, 以类似上述步骤 100-160 的相同材料和完全相同的方式执行步骤 300-360。
     接着, 在步骤 370 中, 一层玻璃纤维预浸渍体 80 施加到已经涂覆的铜补丁 53 上。 玻璃纤维预浸渍体 80 包括以 250 华氏度或 350 华氏度固结的热固性环氧树脂预浸渍的 E-glass 织物。玻璃纤维预浸渍体 80 切割成配合修补后的区域 54, 带有超过该区域周边的 0.5 英寸重叠部。
     在步骤 380 中, 如果非支撑膜粘结剂和预浸渍体 80 的环氧成分固结温度相同, 则 玻璃纤维预浸渍体 80 中的环氧成分以及补丁 53 的环氧膜粘结剂 60 利用真空包技术和热 毯同时固结。对于 250 华氏度固结来说, 利用真空包技术和热毯, 采用约 255±10 华氏度的 温度, 持续约 2 小时。对于 350 华氏度固结来说, 利用真空包技术和热毯, 采用约 355±10 华氏度的温度, 持续约 2 小时。然后取下热毯和真空件, 则预浸渍体 80 和粘结剂 60 的固结 层冷却。
     可替代的是, 如步骤 365 和 375 所示, 如果非支撑膜粘结剂 60 的固结温度不同于 预浸渍体 80 中环氧成分的固结温度, 则采用不同的方法。
     首先, 如步骤 365 所示, 如上述方法的步骤 170 中所述, 将非支撑膜粘结剂 60 固 结, 从而将铜箔段 52 结合到外壳 14。
     接着, 在步骤 375 中, 将环氧预浸渍体 80 铺在铜箔段 52 上, 单独固结。对于 250 华氏度固结的热固性环氧粘结剂来说, 利用真空包技术和热毯, 采用约 255±10 华氏度的 温度, 持续约 2 小时。对于 350 华氏度固结的热固性环氧粘结剂来说, 利用真空包技术和热 毯, 采用约 355±10 华氏度的温度, 持续约 2 小时。然后预浸渍体 80 和粘结剂 60 的固结层 冷却。
     接着, 从步骤 375 或者 380 进行到步骤 390 中, 如步骤 190 中所述, 穿过玻璃纤维 预浸渍体 80、 铜箔段 52、 外壳 14 并穿入底层垫片 18 和翼梁 16 钻新紧固件孔 64。
     在步骤 400 中, 将紧固件 12 重新插入, 并基本上如步骤 200 所述进行固紧。
     最后, 在步骤 410 中, 利用步骤 210 中所述技术, 将底漆 36 层和涂料 42 层重新涂 刷并固结到玻璃纤维预浸渍体 80 上, 覆盖紧固件 12。获得的修补好的机翼结构 10 在图 7 中最佳示出。
     至此, 说明了本发明用来修补被雷击或某些其他机械因素损坏的复合机翼结构 10 的两种优选方法。这种修补帮助维持防雷击系统的完整性, 从而通过沿着机翼表面提供低 阻抗路径而协助将闪电电流从燃料箱子结构转移走。因铜箔形成的并联路径阻抗较低, 通 过允许电流分布到相邻的紧固件中, 这种修补还保持了降低目标紧固件上的电流密度。优选实施例的方法相对简单且成本节约, 在于采用了标准的复合修补材料, 并且 容易在相对短的时间内进行。这样就限制了修补商用飞行器的间歇时间, 从而允许飞行器 花费更多的时间来运输旅客和货物。
     虽然已经针对优选实施例说明了本发明, 但是应该理解, 本发明当然不限制于所 述内容, 因为特别是在前述教导下, 本领域技术人员可以进行各种改动。

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1、10申请公布号CN101947860A43申请公布日20110119CN101947860ACN101947860A21申请号201010274804222申请日2006083111/220,04620050906US200680032748320060831B29C73/10200601B64D45/02200601B64F5/0020060171申请人波音公司地址美国伊利诺伊州72发明人帕特赖斯K阿克曼史蒂文D布兰查德丹尼尔J科瓦奇74专利代理机构北京纪凯知识产权代理有限公司11245代理人赵蓉民54发明名称用于防雷击铜栅格的修补方法57摘要公开了一种重建因雷击或其他机械事故损坏的复合飞行。

2、器机翼导电层的电气连续性的方法,其中铜补丁32替换了所包含的导电层的损坏部段50。这种修补这样进行首先去除任何表面36、紧固件12和损坏的导电层33,以暴露底层复合外壳14的一部分。然后将具有耦接到非支撑膜粘结剂60的铜箔段52的铜补丁引入到包含在铜箔栅格未损坏部段中的底层复合外壳开口上,并以树脂浸渍的玻璃纤维材料34覆盖。然后将所述膜粘结剂和所述树脂浸渍的玻璃纤维材料固结,并将紧固件重新插入所述玻璃纤维材料、铜补丁和底层复合外壳。然后重新为所述复合机翼表面施加底漆和涂料,以完成这种修补。30优先权数据62分案原申请数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2。

3、页说明书7页附图5页CN101947860A1/2页21一种飞行器复合外壳上所包含的导电层减小阻抗的重建方法,所述方法包括暴露导电层的一部段;去除所述导电层的所述部段中的一个或多个紧固件,其中去除每一个所述一个或多个紧固件留下各个紧固件孔;去除导电层的一部分,以暴露底层复合外壳;从替换导电材料的一部段形成导电补丁;将所述导电补丁引入到所述底层复合外壳之上,以使所述补丁的外部重叠所述导电层未去除部分的重叠区域;和将所述补丁耦接到所述底层复合外壳。2如权利要求1所述的方法,其特征在于,暴露所述导电层的一部段包括在飞行器复合外壳上的任何涂料、底漆或其它层。3如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述暴。

4、露进一步包括用塞子塞住所述孔。4如权利要求1所述的方法,其特征在于进一步包括在所述补丁上湿铺设树脂浸渍的纤维;和固化所述树脂浸渍的纤维织物。5如权利要求4所述的方法,其特征在于进一步包括固化在所述补丁内的粘结剂层;和固化所述树脂浸渍的玻璃纤维织物。6如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述粘结剂层的固化与所述树脂浸渍的玻璃纤维织物固化同时进行。7如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述导电层是铜箔栅格;和所述补丁是铜补丁并且所述补丁的导电部段由铜箔制成。8如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述塞子是聚四氟乙烯塞子。9如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述粘结剂层包括非支撑热固性改性环氧树脂。

5、膜粘结剂。10一种复合外壳上的导电层的重建方法,所述方法包括暴露导电层的一部段;去除导电层的一部分以暴露底层复合外壳,留下所述导电层的未去除的部段;去除所述导电层的所述部段内的紧固件,暴露出孔;用塞子塞住所述孔;将具有导电部段和粘结剂层的补丁引入所述底层复合外壳之上,以使所述补丁的外部重叠所述导电层未去除部分的重叠区域;在所述补丁上湿铺设树脂浸渍的玻璃纤维织物,并且固化所述树脂浸渍的纤维织物;和同时固化所述粘结剂层和所述树脂浸渍的玻璃纤维织物。11如权利要求10所述的方法,其特征在于,在所述补丁内的所述导电部段与所述导电层的未去除部段重叠大约05英寸到大约权利要求书CN101947860A2/。

6、2页3一英寸。12如权利要求10所述的方法,其特征在于,所述粘结剂层的厚度大约为0005英寸。13如权利要求10所述的方法,其特征在于,所述粘结剂层是250华氏度固结的非支撑热固性环氧树脂膜粘结剂并且具有的标称重量约为每平方英尺0030磅。14如权利要求10所述的方法,其特征在于,所述树脂浸渍的玻璃纤维织物与所述补丁重叠大约05英寸。15如权利要求10所述的方法,其特征在于,所述塞子是聚四氟乙烯塞子。16如权利要求10所述的方法,其特征在于,去除所述导电层的一部段包括去除在要重建的区域上的任何油漆、底漆或其它层。17如权利要求10所述的方法,其特征在于,所述粘结剂层包括非支撑的热固性改性环氧树。

7、脂膜粘结剂。18一种复合外壳上的导电层的重建方法,所述方法包括暴露所述导电层的一部段;去除所述导电层的一部分,以暴露底层复合外壳,留下所述导电层的未去除的部段;去除所述导电层的所述部段内的紧固件,暴露出孔;用聚四氟乙烯塞子塞住所述孔;将具有导电部段和粘结剂层的补丁引入到所述底层复合外壳之上,所述粘结剂层包括0005英寸厚的非支撑热固性环氧树脂膜粘结剂;同时固化所述粘结剂层和树脂浸渍的玻璃纤维材料,所述粘结剂层覆盖所述底层复合外壳并且与所述导电层的未去除部段重叠;所述补丁内的导电部段覆盖所述粘结剂层;和所述补丁内的导电部段与所述导电层的未去除部段重叠大约05英寸到大约一英寸。19如权利要求10所。

8、述的方法,其特征在于,所述导电层是铜箔栅格;和所述补丁是铜补丁并且所述补丁内的导电部段由铜箔制成。20如权利要求18所述的方法,其特征在于进一步包括将磨碎的玻璃和热固性环氧树脂引入到所述塞子的周围。权利要求书CN101947860A1/7页4用于防雷击铜栅格的修补方法0001本申请是2006年8月31日提交的名称为“用于防雷击铜栅格的修补方法”的中国专利申请2006800327483的分案申请。技术领域0002本发明一般涉及飞行器防雷击技术,更具体涉及用于复合飞行器外壳板的铜栅格修补技术。背景技术0003因为较之传统铝结构而言,由碳纤维复合材料带来的强度对重量比率高和刚度对重量比率高,所以碳纤。

9、维增强塑料“CFRP”,或者也称为碳纤维复合材料作为结构构件在商用飞机中的利用正在增多。0004闪电击中飞行器将导致可能通常在100000安培数量级的高电流流过飞行器框架。在电阻超过铝约2000倍的碳纤维复合结构中,碳纤维叠压层PLY作为阻抗非常高的导体,而叠压层之间的树脂作为高电容介电层,所以闪电击中碳纤维复合材料导致在叠压层结构之间产生渐增的电势差,但是没有方便可用的导电路径来排泄电流。因此,该电流容易集中在外壳板和飞行器子结构之间的紧固件处,原因在于为了追求强度,紧固件通常由高传导性的合金制成。如果闪电能量不能以足够快的速率耗散,则可能发生电弧和危险的电火花。0005这是一个严重的问题,。

10、尤其是在所述子结构为燃料箱壁且电弧将高度危险的喷射电火花、熔融材料和热气带入燃料箱的时候。0006一种减小非金属结构遭雷击影响的方案是通过火焰喷镀或电镀向外壳板外表面施加导电层诸如铝。火焰喷镀或电镀的问题在于,它们是用来向已经组装好的结构施加传导层的二次操作。此外,利用这些过程难于实现令人满意的电气结合。保护性传导层还增加了重量,而不会对组装结构的强度有所贡献,且易于受到环境破坏,并且难于维护。生产和维护这种布置因此相当昂贵。0007另一种减小非金属表面遭雷击影响的已知方案是向外壳板外表面安装导电编织屏或箔。但是,如果非金属结构是碳,则使用编织屏或箔要求使用额外的玻璃纤维叠压层来将所述碳层从金。

11、属绝缘,以防止腐蚀,这样也增大了非结构重量。0008还有另一种方案是采用各种紧固件的特别设计,例如美国专利NO4,891,732所披露的方案。该专利中披露的紧固件采用斜面头部,用于沉入外壳板表面,与其密切接触,并采用螺母来将所述紧固件固紧就位,所述螺母设计成向子结构安全地传输电流,以使不发生电弧。同样,解决电弧问题的该方案造价昂贵,因为需要特别的紧固件设计。0009还有另一种已知方法用来保护燃料系统免受雷击,在授予PRIDHAM等的美国专利NO5,845,872中披露,该专利通过引用而包含在本发明中,该专利披露了一种将外复合材料飞行器外壳紧固到内部子结构的方法,包括步骤将导电层包含到外复合外壳。

12、外表面中,或施加于其上;将螺栓穿过所述导电层和外复合外壳并穿过所述内部结构;借助直接或间说明书CN101947860A2/7页5接啮合所述内部结构内表面的螺母固紧所述螺栓;和在所述螺栓头部施加绝缘材料。虽然PRIDHAM的公开有效保护了燃料系统免受雷击,但是所提出的系统不能满足雷击或其他机械损坏以后修补铜栅格系统的需要。必须重新建立导电层的电气连续性,以提供正常的雷击防护。0010因此存在对廉价而结实的技术的需求,用来利用铜箔沿着防雷击紧固件列修补被雷击或其他机械方式损坏的外复合飞行器外壳,从而维持防雷击系统的完整性并协助将闪电电流从燃料箱子结构转移走。发明内容0011本发明提供了一种重建以前。

13、被机械损坏或雷击损坏的导电层的电气连续性的方法,所述导电层优选为铜箔栅格,包括耦接到紧固件并在其周围对中的铜箔带,所述紧固件位于复合飞行器机翼上的紧固件行中。本发明采用铜补丁和特定的粘结剂来替换导电层的损坏部段。0012在一种优选实施例中,这样进行修补首先去除任何表面涂料、底漆、玻璃纤维层以及导电层的一部分,以建立通往底层复合外壳的开口。也要去除损坏区域中的任何紧固件。然后将包括非支撑UNSURPORTED膜粘结剂和铜箔带的铜补丁结合并固结到所述开口中的复合外壳上。然后将一叠压层的树脂浸渍玻璃纤维湿覆WETLAY到所述铜补丁表面上并固结。穿过固结的玻璃纤维叠压层以及铜补丁钻孔,然后重新安装紧固。

14、件。这样允许紧固件重新耦接到底层复合外壳和铜箔。然后重新将底漆PRIMER和涂料涂刷到玻璃纤维上并固结,从而完成修补。0013在另一种优选实施例中,这样进行修补首先去除任何表面涂料、底漆、玻璃纤维层以及导电层的一部分,以建立通往底层复合外壳的开口。也要去除损坏区域中的任何紧固件。然后将包括非支撑膜粘结剂和铜箔带的铜补丁置于所述开口中,以使粘结剂包含在所述铜箔带和底层复合外壳之间。然后将一叠压层的玻璃纤维预浸渍材料施加到铜补丁上。然后优选将所述预浸渍体和膜粘结剂在单个步骤中、在热量和压力下同时固结,当然可替代的是,它们也可以在施加后分别固结。穿过玻璃纤维层和铜补丁钻孔,重新安装紧固件。这样允许紧。

15、固件重新耦接到底层复合外壳以及铜外壳。然后重新将底漆和涂料施加到玻璃纤维预浸渍体并固结,从而完成修补。0014上述优选实施例的技术相对简单并且能用来快速低成本地修补正在服役的商用飞行器。这种修补协助维持防雷击系统的完整性,通过沿着机翼表面提供低电阻路径而协助将闪电电流从燃料箱子结构转移走。因为铜箔形成的并联路径电阻降低,通过允许电流分布到相邻的紧固件,这种修补还保持了减小目标紧固件上的电流密度。这种修补允许商用飞行器快速并以最少的时间和花费重新投入服务。0015如果根据附图和附带的权利要求书来审视,本发明的其他特征、益处和优势将从本发明的以下说明中变得明显。附图说明0016图1是商用飞机原始复。

16、合机翼结构的透视图;0017图2是沿着线22切开的图1所示一部分的截面图;说明书CN101947860A3/7页60018图3是根据本发明优选实施例的一般原理,用于修补图1所示机翼结构损坏部分的方法的截面图;0019图4是根据本发明一种优选实施例,用于修补图1所示机翼结构的逻辑流程图;0020图5是根据图4所示逻辑流程图修补后的图1所示机翼结构的截面图;0021图6是根据本发明另一种优选实施例,用于修补图1所示机翼结构的逻辑流程图;0022图7是根据图6所示逻辑流程图修补后的图1所示机翼结构的截面图。具体实施方式0023现在参照图1和2,商用飞机机翼结构10一部分的截面透视图示出了多个紧固件1。

17、2将飞行器结构的外壳板SKINPANEL14固紧到包括燃料箱壁面的内部子结构16或翼梁16。0024外壳板14和翼梁16由本领域传统方法形成的轻质高强度高刚性碳纤维复合材料制成。例如,在一种优选形式中,外壳板14由34层飞行器品质的机器层叠结构碳纤维/环氧带形成,所述碳纤维/环氧带铺设成50/40/10取向且总体厚度约为02516英寸,而翼梁16包括44层手工层叠的飞行器品质的碳纤维/环氧带形成,所述碳纤维/环氧带铺设成25/50/25叠层且总体重量约为03256英寸。外壳板14和翼梁16在安装前要在工具侧和包侧刷底漆PRIME。0025紧固件12由金属诸如钛制成,包括螺栓18,所述螺栓优选为。

18、带有预加载剪切力的HILOK螺栓或者,例如LOCKBOLT、EDDIEBOLT或SLEEVEDLOCKBOLT,具有斜面头部20,该头部沉入外壳板14上相应塑形的开口22中;和杆部24直径025英寸的裸钛,带有100度剪切头部,该杆部穿过外壳板14和翼梁16,由啮合翼梁16的金属螺母26固紧。安装到翼梁16和外壳板14之前,将密封剂未示出引入杆部24。垫片28,优选绝缘垫片,厚度约2MIL,作为填料插置在外壳板14和翼梁16之间,填补外壳板14的厚度差。垫片28利用密配合FAY密封剂30密封到板14和翼梁16。0026紧固件12还将弹性导电层和玻璃纤维叠压层34分别固紧到外壳板14,所述导电层。

19、优选多条带33形式的铜箔栅格32。因此可以认为栅格32成为外壳14整体的一部分。飞行器机翼结构10在外壳板14外表面上涂覆有一层或多层底漆PRIMER涂层这里示出为单层底漆36,覆盖玻璃纤维叠压层34和紧固件12的头部20,所述紧固件的头部与栅格32外表面平齐。然后将一层或多层涂料42施加到底漆36整个外表面上。0027铜箔栅格32的每条带子33为00027英寸厚、2OUNCE/FT2的铜箔,诸如IPC4562/CUE22DS2铜箔,由ARIZONA,CHANDLER的GOULDELECTRONICS,INC制造。每一条带子33分别沿着各自的紧固件线35对中,并且对于单个紧固件12来说,宽度约。

20、为36英寸。虽然图中未示出,但是带子33可以根据它们沿着翼梁16和外壳板14的各自相对位置而重叠。铜箔栅格32具有足够的电导率来满足或超过IPC4562等级规范,从而确保了安全的传导路径,在使用中沿着紧固件线35将由雷击产生的大部分电流从各个紧固件12转移走。0028玻璃纤维叠压层34优选为环氧预浸渍材料,由STYLE120EGLASS和250华氏度固结的热固性环氧树脂形成。可替代的是,可以采用处于250华氏度固结的热固性环氧树脂中的类似玻璃织物EGLASS,STYLE108的湿铺设层。说明书CN101947860A4/7页70029底漆36包括航空工业领域中普通技术人员熟知的传统热固性环氧基。

21、燃料箱底漆。底漆36涂刷一层或多层,形成的干膜厚度介于约05和09MIL之间。在涂刷上层涂料层42之前,将底漆36风干约4小时。0030涂料层42优选由传统航空等级的聚氨酯瓷釉形成,这也是航空工业领域普通技术人员所熟知的。这种聚氨酯瓷釉优选以单层约201MIL的干厚度涂刷在以前已经干燥的底漆36上。在涂刷涂料42之前,如果从涂刷底漆36开始算,已经超过48小时,则需要用溶剂诸如异丙醇擦拭底漆表面36以重新激活该表面。涂料42风干4小时至7天,以确保完全固结。0031但是,雷击发生后,或因为某些机械事故,铜箔栅格32的一条或多条带子33和/或一个或多个紧固件12可能被损坏,从而不能建立安全传导路。

22、径来将电流从紧固件12转移走,和沿着机翼结构10表面将电流从底层燃料箱子结构转移走。这种损坏区域50,如图3所示,在飞行器后续使用之前必须进行修补。本发明提出了两种修补损坏区域50的优选方法。每种方法去除或者修补了铜箔栅格32任何铜箔带33的损坏区域50并在该位置引入了铜补丁53,这些方法分别在图4和图6中以逻辑流程图来说明。利用图4和6中的逻辑流程图形成的修补后的结构因此分别在图5和7中示出。0032现在参照图4,在本发明一种优选方法中,从步骤100开始,首先用150粒度或更细研磨料从机翼结构10上去除损坏区域50的涂料42和底漆36,最少径向增加两英寸,保证全部涂料42和底漆36全部去除,。

23、但不影响底层玻璃纤维层34。0033接着,在步骤110中,以砂磨过程去除复合叠压玻璃纤维层34。在该过程中,首先沿着砂磨区域轮廓施加低温或高温压力带。接这,利用各种砂纸和金刚石或碳化物切削轮的磨料进行手工或机械砂磨。根据缺陷结构和位置,以圆形、长椭圆型或半圆形图案进行砂磨。然后以240粒度或更细砂纸最终FINISH砂磨。然后暴露出剩余玻璃纤维叠压层34并用溶剂清洗。然后将砂磨区域擦干。0034接着,在步骤120中,仔细去除带子33上任何损坏的铜,而不要损坏底层碳纤维外壳14。图3中为了简化,示出了一条损坏的带子33。各损坏的带子33的未损坏铜箔33B留在其位于碳纤维外壳14顶部的修补区域54周。

24、围位置。0035在步骤130中,去除损坏区域50中间区域的紧固件12,让紧固件孔13保持开放。雷击或机械事故可能损坏紧固件12或者可能不损坏它。然后用1/4英寸聚四氟乙烯塞子塞住紧固件孔13。磨碎MILLED的玻璃纤维和150华氏度固结的热固性环氧树脂引入到该塞子周围,以填充紧固件孔130周围的沉孔。在紧固件孔13附近进行足够温度的局部加热,以固结环氧树脂。0036接着,在步骤140中,一段原始铜箔52切割成配合修补区域54,带有重叠部56,该重叠部盖在修补区域54周围的底层剩余铜箔带33B周边58上。通常,该重叠部56介于半英寸和一英寸之间。铜箔段52和原始铜带33用相同材料优选GOULDI。

25、PC4562/CUE22DS200027英寸厚,2盎司形成,厚度相同。用异丙醇清洗铜箔段52,不砂磨或研磨,将铜箔段52准备好用于后续结合到环氧膜粘结剂60。0037在步骤150中,环氧膜粘结剂60切割成与铜箔段52尺寸相同,并耦接到铜箔52下侧,形成铜补丁53。环氧膜粘结剂60是非支撑UNSUPPORTED粘结材料,即不使用载体材料。优选环氧膜粘结剂60约0005英寸厚,且标称重量约为每平方英尺0030磅。一种说明书CN101947860A5/7页8优选的非支撑改性环氧膜粘结剂60是FM3002U,一种可以从NEWJERESEY,WESTPATTERSON的CYTECENGINEEREDMA。

26、TERIALS购买到的250华氏度固结的热固性环氧粘结剂。0038在替代实施例中,可以使用350华氏度固结的热固性环氧粘结剂膜60。一种这种350华氏度固结的热固性环氧粘结剂膜60是AF555GRADE15U,可以从MINNESOTA,STPAUL的MINNESOTAMININGMANUFACTURING3M购买到。0039在步骤160中,将铜补丁53引入到修补区域54,使得膜粘结剂60覆盖底层外壳14并与剩余铜带33B外周边38重叠一部分,而且使得铜箔段52覆盖膜粘结剂60的整个部分。通常,这样进行首先将膜粘结剂60引入到外壳14上,重叠剩余带子33B,然后将铜箔段52引入到膜粘结剂60上。。

27、可替代的是,首先将膜粘结剂60结合到铜箔段52来形成补丁53,然后接着将该补丁作为单个单元引入到外壳14上,使粘结剂一侧60接触外壳14。0040在步骤170中,并且如图5最佳示出,通过将膜粘结剂60的环氧成分固结到铜箔段52上、铜带33B外周边58上以及底层外壳14上,使铜箔段52在重叠部56结合到修补区域54上剩余的底层铜带33B上。对于250华氏度固结的热固性环氧粘结剂,利用真空包技术和热毯,采用约25010华氏度,持续约90分钟。最优选采用真空包,并维持在约25INHG的负压下,同时包侧温度以5华氏度的增量渐增,直到热毯温度达到约255华氏度。热毯温度维持在255华氏度,持续约90分钟。

28、,以确保完全固结。然后,在取下真空包之前,热毯温度缓慢降至140华氏度。取下真空包之后取下热毯。为了确保适当的温度控制,在固结步骤之前,将热电偶未示出优选贴靠外壳14定位在翼梁16旁边,并位于翼梁16的外壳一侧。0041对于350华氏度固结的热固性环氧粘结剂,利用真空包技术和热毯,采用约35010华氏度,持续约90分钟。最优选采用真空包,并维持在约25INHG的负压下,同时包侧温度以5华氏度的增量渐增,直到热毯温度达到约355华氏度。然后热毯温度维持在355华氏度,持续约90分钟,以确保完全固结。然后,在取下真空包之前,热毯温度缓慢降至140华氏度。在取下真空包之后取下热毯。为了确保适当的温度。

29、控制,在固结步骤之前,将热电偶未示出优选贴靠外壳14定位在翼梁16旁边,并位于翼梁16的外壳一侧。0042接着,在步骤180中,一层树脂浸渍的玻璃纤维织物62湿覆WETLAYED在固结的铜补丁53上,在补丁53外周边上形成05英寸重叠部。0043为了形成树脂浸渍的玻璃纤维织物62,或者称为叠压层62,在每一个方向都比浸渍过的玻璃纤维织物部件大至少4英寸的固体分型膜首先置于平坦表面上。接着,一层150华氏度固结的热固性环氧树脂施加到该分型膜上。接着,一层EGLASS玻璃纤维织物施加到该环氧树脂层上。然后另一层环氧树脂施加到该玻璃纤维织物上。优选的树脂对玻璃纤维织物比率介于约1和15盎司树脂每盎司。

30、织物之间。第二层分型膜施加到第二层树脂层上。最后,使用辊子、压板或类似设备将树脂层的树脂均匀浸渍在玻璃纤维中。最优选将真空包置于该组件上,促使浸渍。0044接着,叠压层62湿覆到铜补丁53上。为了实现该目的,从叠压层62一侧去除分型膜,将暴露侧铺到铜箔段52上。然后从相对于补丁53的表面去除叠压层62的第二片分型膜。然后将层62用真空包包裹,以确保额外的环氧树脂完全渗入玻璃织物中。0045最后,将热毯耦接到叠压层62,以约20010华氏度的热毯温度在真空下固结玻璃纤维织物62层的环氧成分,持续约220分钟。然后取下热毯。说明书CN101947860A6/7页90046接着,在步骤190中,穿过。

31、固结的玻璃纤维层62、铜补丁53、外壳14并穿入底层垫片28和翼梁16钻新紧固件孔64。检查新紧固件孔64以确认位置和确定形状和尺寸。0047在步骤200中,新的原始紧固件12借助传统技术穿过紧固件孔64湿安装WETINSTALLED,所述技术包括在杆部24的非螺纹区域施加全紧密结合表面密封剂。在密封剂的工作寿命内拧转紧固件12。安装紧固件12,确认适当的夹持长度、头部平齐度、扭矩值,而且密封剂挤出后,去除过多的密封剂。0048最后,在步骤210中,以类似上述形成原始涂料和底漆表面的方法,将底漆32和涂料42层重新涂刷到玻璃纤维叠压层62和紧固件12上。在图5中示出了获得的修补件。0049现在。

32、参照图6的逻辑流程图,并如图7进一步示出,在本发明另一种优选方法中,以类似上述步骤100160的相同材料和完全相同的方式执行步骤300360。0050接着,在步骤370中,一层玻璃纤维预浸渍体80施加到已经涂覆的铜补丁53上。玻璃纤维预浸渍体80包括以250华氏度或350华氏度固结的热固性环氧树脂预浸渍的EGLASS织物。玻璃纤维预浸渍体80切割成配合修补后的区域54,带有超过该区域周边的05英寸重叠部。0051在步骤380中,如果非支撑膜粘结剂和预浸渍体80的环氧成分固结温度相同,则玻璃纤维预浸渍体80中的环氧成分以及补丁53的环氧膜粘结剂60利用真空包技术和热毯同时固结。对于250华氏度固。

33、结来说,利用真空包技术和热毯,采用约25510华氏度的温度,持续约2小时。对于350华氏度固结来说,利用真空包技术和热毯,采用约35510华氏度的温度,持续约2小时。然后取下热毯和真空件,则预浸渍体80和粘结剂60的固结层冷却。0052可替代的是,如步骤365和375所示,如果非支撑膜粘结剂60的固结温度不同于预浸渍体80中环氧成分的固结温度,则采用不同的方法。0053首先,如步骤365所示,如上述方法的步骤170中所述,将非支撑膜粘结剂60固结,从而将铜箔段52结合到外壳14。0054接着,在步骤375中,将环氧预浸渍体80铺在铜箔段52上,单独固结。对于250华氏度固结的热固性环氧粘结剂来。

34、说,利用真空包技术和热毯,采用约25510华氏度的温度,持续约2小时。对于350华氏度固结的热固性环氧粘结剂来说,利用真空包技术和热毯,采用约35510华氏度的温度,持续约2小时。然后预浸渍体80和粘结剂60的固结层冷却。0055接着,从步骤375或者380进行到步骤390中,如步骤190中所述,穿过玻璃纤维预浸渍体80、铜箔段52、外壳14并穿入底层垫片18和翼梁16钻新紧固件孔64。0056在步骤400中,将紧固件12重新插入,并基本上如步骤200所述进行固紧。0057最后,在步骤410中,利用步骤210中所述技术,将底漆36层和涂料42层重新涂刷并固结到玻璃纤维预浸渍体80上,覆盖紧固件。

35、12。获得的修补好的机翼结构10在图7中最佳示出。0058至此,说明了本发明用来修补被雷击或某些其他机械因素损坏的复合机翼结构10的两种优选方法。这种修补帮助维持防雷击系统的完整性,从而通过沿着机翼表面提供低阻抗路径而协助将闪电电流从燃料箱子结构转移走。因铜箔形成的并联路径阻抗较低,通过允许电流分布到相邻的紧固件中,这种修补还保持了降低目标紧固件上的电流密度。说明书CN101947860A7/7页100059优选实施例的方法相对简单且成本节约,在于采用了标准的复合修补材料,并且容易在相对短的时间内进行。这样就限制了修补商用飞行器的间歇时间,从而允许飞行器花费更多的时间来运输旅客和货物。0060虽然已经针对优选实施例说明了本发明,但是应该理解,本发明当然不限制于所述内容,因为特别是在前述教导下,本领域技术人员可以进行各种改动。说明书CN101947860A1/5页11图1图2说明书附图CN101947860A2/5页12图3说明书附图CN101947860A3/5页13图5图7说明书附图CN101947860A4/5页14图4说明书附图CN101947860A5/5页15图6说明书附图。

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