復(fù)合材料板工具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開總體上涉及飛機(jī)，具體地涉及再加工飛機(jī)中的不一致性。依然更具體地，本公開涉及用于保持對(duì)飛機(jī)的復(fù)合材料機(jī)身進(jìn)行再加工的復(fù)合材料板的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]正在以越來越大比例的復(fù)合材料設(shè)計(jì)并且制造飛機(jī)。復(fù)合材料被用于飛機(jī)中以減輕飛機(jī)的重量。這種減輕的重量改善性能特征，諸如載荷容量和燃料效率。另外，復(fù)合材料可為飛機(jī)中的各種部件提供更長(zhǎng)的使用壽命。
[0003]復(fù)合材料是通過結(jié)合兩種以上的功能組分而產(chǎn)生的堅(jiān)韌、輕質(zhì)材料。例如，復(fù)合材料可包括在聚合物樹脂基質(zhì)中結(jié)合的加固纖維。纖維可以是單向的或可采取織布或織物的形式。纖維和樹脂被布置且固化以形成復(fù)合材料。
[0004]此外，使用復(fù)合材料來制造航空航天復(fù)合結(jié)構(gòu)潛在地允許飛機(jī)的多個(gè)部分以更大塊或區(qū)段制造。例如，飛機(jī)中的機(jī)身可以以圓柱形區(qū)段制造，并且然后可被裝配以形成飛機(jī)的機(jī)身。其他實(shí)例包括但不限于，將多個(gè)機(jī)翼區(qū)段接合以形成機(jī)翼或?qū)⒍鄠€(gè)尾翼區(qū)段接合以形成尾翼區(qū)段。
[0005]在飛機(jī)構(gòu)造或運(yùn)行期間，可能在飛機(jī)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)上發(fā)生不一致性。例如，在飛機(jī)機(jī)身中可能發(fā)生易變性。可再加工不一致性。再加工的類型可取決于不一致性的大小。例如，機(jī)身中的包括不一致性的一部分被移除以留下再加工開口。將復(fù)合材料板修整為適配于再加工開口以作為被移除部分的替代品。在將復(fù)合材料板修整為期望的尺寸之后，復(fù)合材料板被定位在再加工開口中且附接至飛機(jī)。復(fù)合材料板也可被稱為塞子(Plug，插塞)或補(bǔ)片。
[0006]復(fù)合材料板的適配公差需要非常精確的修整以適配再加工開口。適配還涉及維修機(jī)身輪廓，以使得復(fù)合材料板與機(jī)身的余下部分齊平。另外，在一些情況下，復(fù)合材料板可具有內(nèi)側(cè)上的桁條。在這種情況下，適配也涉及將那些桁條與機(jī)身中再加工開口周圍的現(xiàn)有桁條對(duì)齊。
[0007]隨著復(fù)合材料板的尺寸增加，此處理變得越來越具挑戰(zhàn)性。例如，切割、定位和附接復(fù)合材料板隨著尺寸的增加而變得更困難且耗時(shí)。例如，從2’x2’至4’x8’的復(fù)合材料板大小視為中型區(qū)域修復(fù)(MAR)，而該大小對(duì)于在機(jī)身上執(zhí)行再加工的人類操作員來說是具有挑戰(zhàn)性的。因此，期望有一種方法和裝置至少考慮一些上述討論的問題以及其他可能的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，提供了用于保持嵌板的方法。在飛機(jī)上的再加工區(qū)域中將剛性框架固定在飛機(jī)上。將托架附接至剛性框架。嵌板保持在托架上，并且托架繞多個(gè)軸移動(dòng)嵌板。嵌板隨著托架移動(dòng)，使得嵌板相對(duì)于再加工區(qū)域中的再加工開口具有期望的位置。嵌板保持在相對(duì)于再加工開口的所望的位置的同時(shí)，將嵌板附接至飛機(jī)。
[0009]在另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，裝置包括:保持嵌板的托架、剛性框架以及與剛性框架相關(guān)聯(lián)的安裝系統(tǒng)。剛性框架具有與飛機(jī)表面一致的側(cè)面。安裝系統(tǒng)保持托架并且繞多個(gè)軸移動(dòng)具有嵌板的托架。剛性框架具有與飛機(jī)表面一致的側(cè)面。
[0010]上述特征和功能能夠在本發(fā)明的各種實(shí)施方式中獨(dú)立實(shí)現(xiàn)或者也可以在其他實(shí)施方式中被組合，其中進(jìn)一步的細(xì)節(jié)可以參考以下描述和附圖可見。
【附圖說明】
[0011]在隨附權(quán)利要求中闡述了示例性實(shí)施方式的被認(rèn)為是新穎特征的特性。然而，通過參考結(jié)合附圖所閱讀的本公開的示例性實(shí)施方式的以下詳細(xì)描述中，示意性實(shí)施方式以及使用的優(yōu)選方式、其他目的和特征將被充分理解，其中:
[0012]圖1是根據(jù)示例性實(shí)施方式的再加工環(huán)境的示意圖；
[0013]圖2是根據(jù)示例性實(shí)施方式的再加工環(huán)境的框圖的示意圖；
[0014]圖3是根據(jù)示例性實(shí)施方式的嵌板工具的示意圖；
[0015]圖4是根據(jù)示例性實(shí)施方式的嵌板工具的另一個(gè)示意圖；
[0016]圖5是根據(jù)示例性實(shí)施方式的嵌板工具中的托架的示意圖；
[0017]圖6是根據(jù)示例性實(shí)施方式的在再加工區(qū)域中嵌板工具固定至機(jī)身的的示意圖；
[0018]圖7是根據(jù)示例性實(shí)施方式相對(duì)于再加工開口定位的復(fù)合材料板的示意圖；
[0019]圖8是根據(jù)示例性實(shí)施方式的具有復(fù)合材料板的托架的示意圖，具有復(fù)合材料板的托架從嵌板工具中的剛性框架拆卸以用于修整；
[0020]圖9是根據(jù)示例性實(shí)例的復(fù)合材料板相對(duì)于再加工開口所處的位置的示意圖；
[0021]圖10是根據(jù)示例性實(shí)施方式的具有附接至飛機(jī)的復(fù)合材料板的再加工區(qū)域的示意圖；
[0022]圖11是根據(jù)示例性實(shí)施方式的具有嵌板工具的飛機(jī)的截面圖的示意圖；
[0023]圖12是根據(jù)示例性實(shí)施方式的在安裝系統(tǒng)中的附接部的放大圖的示意圖；
[0024]圖13是根據(jù)示例性實(shí)施方式的托架和剛性框架的放大圖的示意圖；
[0025]圖14是根據(jù)示例性實(shí)施方式的在安裝系統(tǒng)中的附接部的放大圖的示意圖；
[0026]圖15是根據(jù)示例性實(shí)施方式的托架和剛性框架的放大圖的示意圖；
[0027]圖16是根據(jù)示例性實(shí)施方式的用于保持嵌板的處理的流程圖的示意圖；
[0028]圖17是根據(jù)示例性實(shí)施方式的用于修整嵌板的處理的流程圖的示意圖；
[0029]圖18是根據(jù)說明性實(shí)施方式的飛機(jī)制造和保養(yǎng)方法的框圖的示意圖；以及
[0030]圖19是其中可以實(shí)施示例性實(shí)施方式的飛機(jī)的框圖的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]示例性實(shí)施方式認(rèn)識(shí)到并且考慮一個(gè)或多個(gè)考慮因素。例如，示例性實(shí)施方式認(rèn)識(shí)到并且考慮復(fù)合材料板的尺寸可能使復(fù)合材料板相對(duì)于再加工開口定位變得更困難，而再加工開口期望具有中型區(qū)域修復(fù)。例如，復(fù)合材料板可由一個(gè)或多個(gè)人類操作員保持并且為了修整和已修整而標(biāo)記。然后，復(fù)合材料板可通過人類操作員再次定位以確定是否需要額外的修整。在完成修整之后，通過人類操作員執(zhí)行定位以將嵌板準(zhǔn)確地定位在機(jī)身的再加工開口中以附接至飛機(jī)是麻煩和困難的。
[0032]示例性實(shí)施方式識(shí)別到并且考慮期望可具有一種工具，當(dāng)在飛機(jī)機(jī)身上執(zhí)行再加工時(shí)，該工具允許在不同的軸控制、操縱和調(diào)整復(fù)合材料板從而以期望的精確度定位復(fù)合材料板。因此，示例性實(shí)施方式提供了用于保持嵌板(具體地，復(fù)合材料板)的方法和裝置。
[0033]在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，在飛機(jī)機(jī)身上將剛性框架固定在機(jī)身上的再加工區(qū)域中的開口上方。將托架附接至剛性框架。復(fù)合材料板保持在托架上，并且托架繞多個(gè)軸移動(dòng)復(fù)合材料板。復(fù)合材料板隨著托架移動(dòng)，使得復(fù)合材料板相對(duì)于再加工開口具有期望的位置。復(fù)合材料板保持在所期望的位置的同時(shí)，將復(fù)合材料板附接至飛機(jī)。
[0034]現(xiàn)在參考附圖并且具體參考圖1，描繪了根據(jù)示例性實(shí)施方式的再加工環(huán)境的示意圖。在再加工環(huán)境100中，飛機(jī)102具有附接至機(jī)身108的機(jī)翼104和機(jī)翼106。飛機(jī)102包括附接至機(jī)翼104的發(fā)動(dòng)機(jī)110和附接至機(jī)翼106的發(fā)動(dòng)機(jī)112。
[0035]機(jī)身108具有尾翼部114。水平尾翼116、水平尾翼118、和豎直尾翼120附連至機(jī)身108的尾翼部114。
[0036]在此示例性實(shí)例，飛機(jī)102的許多部件由復(fù)合材料形成。這些部件中的一些可包括復(fù)合材料之外的其他材料、或替換復(fù)合材料的其他材料。
[0037]例如，機(jī)身108包括彼此連接以形成機(jī)身108的多個(gè)區(qū)段。這些區(qū)段可具有圓筒形式。如另一實(shí)例，機(jī)翼104和機(jī)翼106也可由復(fù)合材料形成。
[0038]如所描述的，飛機(jī)102的機(jī)身108需要在再加工區(qū)域122中再加工。在此示例性實(shí)例中，嵌板工具124被用于在機(jī)身108的再加工區(qū)域122中執(zhí)行再加工。在此示例性實(shí)例中，嵌板工具124是一種設(shè)備，該設(shè)備允許在許多軸進(jìn)行控制、操縱或調(diào)整中的至少一個(gè)以準(zhǔn)確地定位復(fù)合材料板從而在再加工區(qū)域122中對(duì)不一致性執(zhí)行再加工。
[0039]下面參考圖2，描述了根據(jù)示例性實(shí)施方式的再加工環(huán)境的框圖的示意圖。在此示例性實(shí)例中，圖1中的再加工環(huán)境100是圖2中示出的再加工環(huán)境200的一個(gè)實(shí)施方式的實(shí)例。
[0040]如所描述的，飛機(jī)204上的再加工區(qū)域202需要對(duì)定位在再加工區(qū)域202中的不一致性206進(jìn)行再加工。在此示例性實(shí)例中，例如，不一致性206可以是裂紋、小孔或應(yīng)當(dāng)移除或減少的一些其他類型的不一致性。
[0041]在此示例性實(shí)例中，再加工區(qū)域202位于飛機(jī)204的機(jī)身208上。如所描述的，可使用嵌板工具212在再加工區(qū)域202中執(zhí)行再加工210。
[0042]如所描述的，嵌板工具212保持嵌板(panel) 214。在此示例性實(shí)例中，嵌板214可采取復(fù)合材料板216的形式。復(fù)合材料板216具有與再加工區(qū)域202處的機(jī)身208的第二輪廓240匹配的第一輪廓238。復(fù)合材料板216也可在內(nèi)側(cè)244上具有結(jié)構(gòu)體241。在此示例性實(shí)例中，結(jié)構(gòu)體241采取桁條242的形式。如所描述的，復(fù)合材料板216是用于飛機(jī)204的機(jī)身208的補(bǔ)丁 (patch)或塞子(plug)。
[0043]如所描述的，復(fù)合材料板216可具有各種尺寸。在此示例性實(shí)例中，例如，復(fù)合材料板216的尺寸可是約2’ x2’直至約4’ x8’。當(dāng)復(fù)合材料板216具有這些尺寸時(shí)，再加工210可被視為中型區(qū)域修復(fù)(MAR)。
[0044]在另一個(gè)示例性實(shí)例中，嵌板214可包括除復(fù)合材料之外的其他材料。例如，嵌板214可包括選自以下之一的材料:復(fù)合材料、金屬、金屬合金、鈦、碳纖維、鋁或其他合適的材料。
[0045]在此示例性實(shí)例中，嵌板工具212具有多個(gè)不同的部件。如所描述的，嵌板工具212包括托架218、安裝系統(tǒng)220以及剛性框架222。
[0046]托架218保持復(fù)合材料板216。如所描述的，托架218具有與復(fù)合材料板216的第一輪廓238匹配的第三輪廓246。
[0047]安裝系統(tǒng)220與剛性框架222相關(guān)聯(lián)。安裝系統(tǒng)220保持托架