Способ ремонта внешней обшивки композитной конструкции

Изобретение относится к способу ремонта внешней обшивки композитной конструкции, содержащей внутренний ячеистый слой между парой внешних обшивок, одна из которых подлежит ремонту. Техническим результатом является исключение нарушения крепления между новым участком обшивки и нижележащим слоем и обеспечение качества скрепления между новыми участками. Технический результат достигается способом ремонта конструкции из композитного материала, содержащей ячеистый внутренний слой между двумя противоположными внешними обшивками. Способ включает замену участка одной из упомянутых внешних обшивок новым участком, наложение жесткой прижимной формы на новый участок и вокруг него, прижатие прижимной формой к конструкции из композитного материала и отверждение нового участка. При этом перед отверждением выполняют прокол на другой из упомянутых внешних обшивок непосредственно над внутренним слоем для дренажа воздуха, содержащегося во внутреннем слое. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к способу ремонта внешней обшивки композитной конструкции, содержащей внутренний ячеистый слой между парой внешних обшивок, одна из которых подлежит ремонту.

Такие композитные конструкции встречаются во многих устройствах, особенно в транспортных, железнодорожных, морских или аэрокосмических аппаратах, например: в корабельных корпусах или внешних обводах, передних кромках крыльев, самолетных элеронах и антенных обтекателях.

Обшивка этой конструкции, которая обращена наружу, зачастую повреждается до такой степени, которая требует местной замены. Новый участок обшивки накладывается с помощью послойного прессования на конструкцию в ремонтируемом месте и оставляется затвердевать. Для того чтобы гарантировать безупречно гладкую восстановленную поверхность внешней стороны конструкции и без какого бы то ни было различия в уровне между исходной обшивкой и краем нового участка этой обшивки, перед затвердеванием на новый участок накладывается и прижимается прижимная форма, чтобы довести ремонтируемый участок до уровня исходной конструкции.

Существует риск нарушения крепления между новым участком обшивки и нижележащим слоем, несмотря на эту предосторожность. Цель изобретения состоит в исключении этого риска и в обеспечении качества скрепления между новыми участками.

Нарушение крепления может возникнуть из-за недостаточности давления внутреннего слоя на обшивки во время прогрева, обеспечивающего отверждение, вызванное давлением воздуха, который заключен в ячейках внутренних слоев и который препятствует распространению давления прижимной формы под кромки нового участка обшивки. В используемых способах подлежащий ремонту участок конструкции оборачивается чехлом, образующим камеру, в которой используется вакуум для откачки избытков смолы и дренажа этого воздуха, но дренаж не всегда достигается удовлетворительным образом.

В главном варианте осуществления изобретение относится к способу ремонта конструкции из композитного материала, содержащей внутренний ячеистый слой между двумя противоположными внешними обшивками, заключающемуся в замене участка одной из упомянутых внешних обшивок новым участком, в укладывании жесткой прижимной формы на новый участок и вокруг него, в прижатии прижимной формой к композитной конструкции и в затвердевании нового участка, отличающемуся тем, что он содержит перед затвердеванием этап, на котором прокалывают другую из упомянутых внешних обшивок прямо над внутренним слоем и дренируют воздух, содержащийся во внутреннем слое. В более сложном, следующем главном варианте осуществления изобретение относится к способу ремонта конструкции из композитного материала, содержащей внутренний ячеистый слой между двумя противоположными внешними обшивками, заключающемуся в замене участка одной из упомянутых внешних обшивок новым участком, в укладывании жесткой прижимной формы на новый участок и вокруг него, в прижатии прижимной формой к композитной конструкции и в затвердевании нового участка, отличающемуся тем, что он содержит перед затвердеванием этап, на котором прокалывают другую из упомянутых внешних обшивок прямо над внутренним слоем и дренируют воздух, содержащийся во внутреннем слое, вслед за чем, при необходимости, заполняют отверстия смолой, чтобы гарантировать уплотнение конструкции.

Эти объекты изобретения, равно как и другие, будут описаны ниже в соответствии со следующими чертежами, где:

фиг.1 представляет собой общий вид стандартного способа ремонта,

фиг.2 и 3 иллюстрируют два основных альтернативных варианта осуществления изобретения.

Конструкция по фиг.1 содержит внутренний слой 1 и две противоположных внешних обшивки 2 и 3, между которыми и расположен слой 1 посредством клеевого соединения. Внешние обшивки 2 и 3 в общем случае состоят из сложенных полимерных слоев, которые последовательно прессуются, а затем отверждаются. Внутренний слой 1 ячеистый, зачастую имеющий сотовую структуру, ячейки которой 5 проходят от одной из внешних обшивок 2 к другой внешней обшивке 3. Ремонт относится к внешней обшивке 2, поврежденный участок которой удаляется и заменяется новым участком 6 обшивки, конструкция которого идентична конструкции внешней обшивки 2. Альтернативно, нижележащий участок внутренней части 1 тоже может быть удален и заменен новым внутренним участком 7. Еще одна альтернатива состоит в том, что нижележащий участок другой внешней обшивки 3 также может быть удален и заменен другим новым участком 20 внешней обшивки. Эти альтернативы, обусловленные глубиной повреждения, не ограничивают изобретение, которое в этих случаях применяется аналогичным образом.

Традиционная инструментальная оснастка содержит прижимную форму 8, обычно в форме пластины, которая уложена на новый участок 6 обшивки. Нижняя поверхность прижимной формы 8, контактирующая с новым участком 6 обшивки и вокруг него на границе исходной внешней обшивки 2, имеет форму и качество поверхности, соответствующие тем, которые нужно получить для внешней обшивки 2 после ремонта. Прижимная форма 8 нажимает на внешнюю обшивку, 2 и сжимает новый участок 6 обшивки. Это достигается заключением подлежащего ремонту участка конструкции в вакуумный чехол 9, воздушные каналы 10 которого соединены на каждой поверхности конструкции с вакуумным насосом 11 или иным подобным устройством. В вакуумный мешок 9 вставлены нагревательные маты 12 для отверждения полимерных слоев новых участков б обшивки, пропитанных смолой. Нижняя поверхность прижимной формы 8 зачастую покрыта фторопластом (ПТФЭ), чтобы обеспечить легкое удаление формы после отверждения; под нее также может быть вставлен отслаивающийся лист 13 в контакте с новым участком 6 обшивки. Наконец, между внутренними поверхностями вакуумного мешка 9 и нагревающими матами 12 может быть помещен окружающий материал 19. Через него осуществляется дренаж.

Вакуумный насос 11 отсасывает воздух, содержащийся в вакуумном мешке 9, но он не обеспечивает этого в полной мере для воздуха, находящегося в ячейках 5 внутреннего слоя 1 под новым участком 6 обшивки, поскольку давление прижимной формы 8 предотвращает вытекание воздуха из-под нижнего края нового участка 6 обшивки при обеспечении достаточного прилегания для уплотнения с исходным участком внешней обшивки 2. После отверждения между внутренним слоем 1 и новым участком обшивки могут появиться дефекты сцепления. Вот почему, согласно изобретению и как показано на фиг.2, делается вентиляционное отверстие 14 через другую внешнюю обшивку 3 под новым участком 6 обшивки, что обеспечивает эффективный дренаж ячеек под вентиляционным отверстием 14 и вокруг него, непосредственно или через промежутки между внутренним слоем 1 и внешней обшивкой 3. Клеевое соединение нового участка 6 обшивки гарантируется, т.к. он хорошо приклеивается к внутреннему слою 1, а свободная поверхность внешней обшивки 2 имеет хорошее и, в общем, лучшее состояние, нежели в способе-прототипе, что улучшает внешний вид конструкции и сохраняет ее радиоэлектрическую прозрачность, исключая необходимость вставки заглушек (шпаклевки) внешней обшивки для того, чтобы восстановить ее пригодный внешний вид во время последующих фаз окрашивания, что представляет главное преимущество для антенных обтекателей самолетов. Кроме этого, ремонт осуществляется быстрее.

Далее со ссылкой на фиг.3 будет описан альтернативный вариант осуществления. Эта конструкция может относиться, например, к антенным обтекателям на носах самолетов, сделанным в виде двойного сандвича в целях оптимизации радиопрозрачности на разных частотах. Внутренняя часть 1 представляет собой внутренний слой, состоящий из двух внутренних обшивок 15 и 16, разделенных средним слоем 17, с конструкцией, аналогичной конструкции внешних обшивок 2 и 3. Вентиляционное отверстие 14 является вентиляционным отверстием 18, которое не только пересекает внешнюю обшивку 3 по направлению к середине конструкции, но также и внутреннюю обшивку 16 и средний слой 17, пока не доходит до другой внутренней обшивки 15, обращенной к новому участку обшивки. Существо изобретения при этом не изменяется, вентиляционное отверстие 18 работает, как вентиляционное отверстие 14, и аналогичным образом заполняется. При этом новые участки других обшивок или внутренних слоев могут заменить поврежденные предыдущие участки указанным выше методом обработки.

1. Способ ремонта конструкции из композитного материала, содержащей ячеистый внутренний слой (1) между двумя противоположными внешними обшивками (2, 3), включающий
замену участка одной из упомянутых внешних обшивок новым участком (6);
наложение жесткой прижимной формы (8) на новый участок и вокруг него;
прижатие прижимной формой к конструкции из композитного материала;
отверждение нового участка,
отличающийся тем, что
перед отверждением выполняют прокол (14) на другой из упомянутых внешних обшивок (3) непосредственно над внутренним слоем для дренажа воздуха, содержащегося во внутреннем слое.

2. Способ ремонта конструкции из композитного материала, содержащей ячеистый внутренний слой между двумя противоположными внешними обшивками (2, 3) и внутреннюю обшивку (17), разделяющую внутренний слой на два слоя (15, 16), включающий
замену участка одной из упомянутых внешних обшивок новым участком (6);
накладку жесткой прижимной формы (8) на новый участок и вокруг него;
прижатие прижимной формы к композитной конструкции;
отверждение нового участка,
отличающийся тем, что
перед отверждением выполняют прокол (18) на другой из упомянутых внешних обшивок (3) одного из слоев (16) внутренней части и средней обшивки (17) непосредственно над другим слоем внутренней части для дренажа воздуха, содержащегося во внутреннем слое.

3. Способ ремонта конструкции из композитного материала по п.1, отличающийся тем, что внутренний слой представляет собой сотовую структуру с ячейками, проходящими между двумя из обшивок (2, 3; 2, 17; 17, 3).

4. Способ ремонта конструкции из композитного материала по п.1, отличающийся тем, что прижимная форма содержит поверхность, накладываемую на новый участок, которая выполнена из фторопласта.

5. Способ ремонта конструкции из композитного материала по п.1, отличающийся тем, что между прижимной формой (8) и новым участком (6) укладывается отслаивающийся лист (13).

6. Способ ремонта конструкции из композитного материала по п.1, отличающийся тем, что прокол (14, 18) заполняют смолой.

7. Способ ремонта конструкции из композитного материала по п.1, отличающийся тем, что он состоит также в замене нового участка (20) перед накладыванием прижимной формы (8).

8. Способ ремонта конструкции из композитного материала по п.1, отличающийся тем, что он состоит также в замене участка внутреннего слоя новым участком (7) перед накладыванием прижимной формы (8).

9. Способ ремонта конструкции из композитного материала по п.2, отличающийся тем, что внутренний слой представляет собой сотовую структуру с ячейками, проходящими между двумя из обшивок (2, 3; 2, 17; 17, 3).

10. Способ ремонта конструкции из композитного материала по п.2, отличающийся тем, что прижимная форма содержит поверхность, накладываемую на новый участок, которая выполнена из фторопласта.

11. Способ ремонта конструкции из композитного материала по п.2, отличающийся тем, что между прижимной формой (8) и новым участком (6) укладывается отслаивающийся лист (13).

12. Способ ремонта конструкции из композитного материала по п.2, отличающийся тем, что прокол (14, 18) заполняют смолой.

13. Способ ремонта конструкции из композитного материала по п.2, отличающийся тем, что он состоит также в замене нового участка (20) перед накладыванием прижимной формы (8).

14. Способ ремонта конструкции из композитного материала по п.2, отличающийся тем, что он состоит также в замене участка внутреннего слоя новым участком (7) перед накладыванием прижимной формы (8).