生產(chǎn)設(shè)置有形變傳感器的飛機(jī)的閉合剖面部的方法
【專利摘要】一種生產(chǎn)飛機(jī)的閉合剖面部的方法，其中，應(yīng)變儀（17）粘合在平帶（15）的第一表面（15a），而所述平帶（15）又被固定于工具（10）的表面（11a），所述工具（10）包括剛性的細(xì)長主體，所述剛性的細(xì)長主體由可延伸的袋（12）覆蓋。支撐所述平帶（15）的所述工具（10）設(shè)置在飛機(jī)結(jié)構(gòu)的腔室（7）里。接著形成真空以使得所述真空袋（12）的膨脹，將所述平帶壓力粘合到所述腔室的壁上。隨后從所述腔室中抽出所述工具。在這些操作結(jié)束時，所述平帶一體緊固到所述腔室的壁上，使得任何施加到所述壁上的形變都能傳遞到所述應(yīng)變儀上。
【專利說明】生產(chǎn)設(shè)置有形變傳感器的飛機(jī)的閉合剖面部的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)設(shè)置有形變傳感器的飛機(jī)的閉合剖面部的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已知的生產(chǎn)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的方法包括下列步驟:
[0003]向配備有第一部分和第二部分的模具內(nèi)插入:至少第一復(fù)合材料薄板；至少第二復(fù)合材料薄板，該第二復(fù)合材料薄板面向第一薄板并與其間隔開來；和復(fù)合薄板材料中的互連元件，該互連元件在第一復(fù)合材料薄板和第二復(fù)合材料薄板之間延伸以限定出細(xì)長的
腔室；
[0004]向該細(xì)長腔室內(nèi)插入工具(塞子)，該工具包括由多個平坦面限定出的剛性細(xì)長主體，該剛性細(xì)長主體具有與腔室的橫截面相對應(yīng)的橫截面——剛性主體的整個長度被由可變形材料制成的管狀袋覆蓋并封裝起來；
[0005]在模具設(shè)置于其中的高壓釜中形成真空從而使袋膨脹，在復(fù)合材料薄板彼此熔合的加熱周期中，袋擠壓腔室的壁 '及
[0006]在重建原始壓力之后，在加熱周期結(jié)束時將工具從腔室中抽出——在該第一加熱周期結(jié)束時，腔室由閉合剖面飛機(jī)結(jié)構(gòu)的剛性壁限定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種方法，所述方法能夠以一種簡單有效的方式將形變傳感器應(yīng)用到所實(shí)現(xiàn)的閉合的飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，從而為其提供傳感器并允許直接測量施加(在測試階段或是在使用中)到飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的形變。
[0008]上述目的在這樣的范圍內(nèi)由本發(fā)明實(shí)現(xiàn):本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)設(shè)置有形變傳感器的飛機(jī)的閉合剖面部的方法。所述方法包括以下步驟，a)向配備有第一部分和第二部分的模具內(nèi)插入:至少第一復(fù)合材料薄板；至少第二復(fù)合材料薄板，所述第二復(fù)合材料薄板面向第一薄板并與所述第一薄板間隔開來；和復(fù)合薄板材料中的互連元件，所述互連元件在第一復(fù)合材料薄板和第二復(fù)合材料薄板之間延伸以限定出細(xì)長的腔室；b)向所述細(xì)長腔室內(nèi)插入工具，所述工具包括由多個平坦面限定出的剛性細(xì)長主體，所述剛性細(xì)長主體具有與所述腔室的橫截面相對應(yīng)的橫截面，所述剛性主體的整個長度被由可變形材料制成的管狀袋覆蓋并封裝起來；c)在高壓釜中形成真空從而使袋膨脹，模具設(shè)置于高壓釜中，在復(fù)合材料薄板彼此熔合的第一加熱周期中，袋擠壓所述腔室的壁；d)在重建原始壓力之后，在所述第一加熱周期結(jié)束時將工具從腔室中抽出，——在該第一加熱周期結(jié)束時，所述腔室由剛性壁限定；其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟:e)制備平帶，所述平帶的尺寸使其能夠放置于由可變形材料制成的管狀袋覆蓋的所述工具的面上；f)將應(yīng)變儀永久地緊固到所述平帶上；g)將所述平帶設(shè)置在所述工具上，使所述平帶的第一面承載面向所述工具和所述袋的應(yīng)變儀，使所述平帶的第二面面向外側(cè)；h)在所述平帶的第二面上放置粘膠層；i)將支撐所述平帶的所述工具插入所述腔室中；j)形成真空，進(jìn)行第二加熱周期，以獲得所述真空袋的膨脹，所述真空袋的膨脹將所述平帶壓力粘合到所述腔室的壁上；k)從所述腔室中抽出所述工具——在所述第二加熱周期結(jié)束時，所述平帶被一體固定在所述腔室的壁上，從而將施加到所述壁上的任何形變都傳遞到所述應(yīng)變儀。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]下面將參考附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明。在附圖中:
[0010]圖1至6示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的相繼的步驟；
[0011]圖7和8示出了所述方法的詳情。
【具體實(shí)施方式】
[0012]參考圖1，示出了本發(fā)明的方法的第一步，在第一步中，采用了模具2 (由于是已知的模具類型，因此以完全地示意圖的方式示出)，模具2配備有第一上部分或上部工具2a和第二下部分或下部工具2b，模具2在致動器(未圖示)的推力下可在打開位置(未圖示)和閉合位置(未圖不)之間移動。
[0013]在模具2內(nèi)部設(shè)置有如下:至少第一復(fù)合材料薄片(laminate) 3 (通常用碳纖維浸潰過)和至少第二復(fù)合材料薄片4 (通常用碳纖維浸潰過)，該第二復(fù)合材料薄片4面向所述第一薄片3并與所述第一薄片3間隔開來；和在第一復(fù)合材料薄片3和第二復(fù)合材料薄片4之間延伸以沿軸線8限定出至少一個細(xì)長的腔室7的互連元件5。
[0014]在圖1的示例中，在各自的部2a和2b中包含的第一薄片3和第二薄片4位于彼此相交的平面上，互連元件5具有I型橫截面以限定出多個具有大約呈梯形的剖面的開口7。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的 方法采用了工具10 (圖2，由于稱為“塞子”的這個工具是已知的類型，因此不對其做進(jìn)一步地詳細(xì)說明)，工具10由剛性細(xì)長主體13構(gòu)成，剛性細(xì)長主體13由多個平坦面I la、I lb、I lc、I Id、I Ie和Ilf限定，且具有與腔室7的橫截面相對應(yīng)的橫截面。在本示例中，工具10具有梯形剖面且由四個平的矩形側(cè)面lla、llb、llc和Ild以及兩個平的梯形端面He和Ilf?限定而成。工具10包括管狀袋12，該管狀袋12覆蓋并封裝剛性主體13的整個長度。袋12由可變形和可延伸的塑料材料制成。
[0016]隨后，將工具10插入到細(xì)長腔室7內(nèi)，將其設(shè)置為與軸線8同軸(圖3)。
[0017]將模具2放置在形成有真空(一般來說，相對壓力為_950mbar)的高壓釜(未圖示)中，以使袋12 (被密封)膨脹，從而使袋12擠壓腔室7的壁。還對高壓釜加熱(一般來說，加熱到180° C的溫度)，從而對復(fù)合材料薄片3、4和5彼此熔合的閉合結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓緊和聚
八
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[0018]在第一加熱周期結(jié)束時，重建原始壓力(這使之前膨脹的袋12皺縮)，并將工具10從各自的腔室7中抽出來。
[0019]以這種方式，生產(chǎn)了閉合剖面的飛機(jī)結(jié)構(gòu)(圖4)(例如，翼剖面)，在該結(jié)構(gòu)中，剛性壁3、4和5限定內(nèi)部腔室7。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，執(zhí)行相繼的步驟從而使用先前使用的上述工具10在閉合剖面的飛機(jī)結(jié)構(gòu)中設(shè)置至少一個形變傳感器。
[0021]具體地，制備平帶15(圖5)，該平帶的尺寸使其能夠放置在工具10的面上。例如，平帶15可具有矩形周邊，該矩形周邊的側(cè)邊I1和I2I比其上放置有該平帶(在本示例中，平帶15以其側(cè)邊平行于面——Ila的各側(cè)邊的形式放置)的工具10的面(例如，面IIa)的側(cè)邊1^和L2要小(或相等)。
[0022]平帶15由玻璃纖維或等效材料制成，該玻璃纖維或等效材料的特征在于，它們在負(fù)載下的膨脹系數(shù)要比它們即將永久固定于其上的結(jié)構(gòu)的膨脹系數(shù)低很多。這樣，平帶15可將設(shè)置有該平帶的飛機(jī)結(jié)構(gòu)的負(fù)載形變傳遞到該平帶提供的形變傳感器上，而一點(diǎn)無需改變整體的總剛度。
[0023]將以下部件永久地緊固到平帶15上:
[0024]至少一個箔式應(yīng)變儀17，該箔式應(yīng)變儀17采用已知技術(shù)制成，并具有變薄的厚度；和
[0025]用于應(yīng)變儀17的具有電氣連接履帶(track)26的扁平電纜25，該扁平電纜25制作在柔性絕緣塑料支撐件上，例如，卡普頓(Kapton )。
[0026]將箔式應(yīng)變儀17和扁平電纜25緊固到平帶15上的操作可包括:
[0027]對應(yīng)變儀17將設(shè)置于其上的平帶15的區(qū)域進(jìn)行的除污和除油的步驟(例如，通過使用異丙醇來進(jìn)行該步驟);
[0028]對應(yīng)變儀17將設(shè)置于其上的平帶15的區(qū)域進(jìn)行的粗磨的步驟(通過使用已知工具來進(jìn)行該步驟);
[0029]通過使用已知膠水來進(jìn)行的將應(yīng)變儀17粘合到平帶15上的步驟，例如，在環(huán)境溫度下聚合的環(huán)氧型膠水；
[0030]使用雙面膠帶(為簡潔起見，未圖示出雙面膠帶)將扁平電纜25粘合在平帶15上的步驟；
[0031]最后的控制步驟，在該步驟中，檢查箔式應(yīng)變儀17是否完全緊固到平帶15上(例如，檢查是否存在氣泡和/或應(yīng)變儀所在區(qū)域是否無膠水);
[0032]通過焊接的方式將應(yīng)變儀17的電氣端子連接到扁平電纜25的電氣連接履帶26上的步驟。
[0033]上述緊固操作可在圖5中的虛線所示的工作臺19上進(jìn)行。
[0034]然后，用管狀尼龍袋12、通風(fēng)織物(為簡潔起見，未圖示)以及一層裹呈管狀并用膠帶縱向密封住其整個長度的隔膜(為簡潔起見，未圖示)從中心開始覆蓋工具10。然后，對最后一層進(jìn)行抽真空(一般來說，相對壓力為-lOOmbar)，從而使所有覆蓋材料都粘附在工具10上，確保了精確的幾何形狀。
[0035]然后，將平帶15設(shè)置在被覆蓋后的工具10上(見圖5中標(biāo)示的箭頭)，使平帶15承載應(yīng)變儀17的第一表面15a面向隔膜層和袋12，使第二面15b面向外側(cè)。
[0036]用薄的粘膠層23 (例如，使用在120° C溫度下聚合的環(huán)氧粘膠層)完全覆蓋住第二表面15b。
[0037]然后，通過使用雙面膠帶22將平帶穩(wěn)定地定位在被覆蓋的工具10上。
[0038]將支撐住上述裝備的 平帶15的被覆蓋的工具10再一次插入飛機(jī)結(jié)構(gòu)的各個腔室中(圖6)，對插入位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便獲得應(yīng)變儀相對于閉合結(jié)構(gòu)的所需的定位。
[0039]然后，將事先設(shè)置在工具10上的管狀尼龍袋12密封在閉合表面內(nèi)包含的腔室的各個縱向端部，從而獲得由該部分的腔室的內(nèi)表面和尼龍袋的表面所構(gòu)成的單個的體積。[0040]然后，通過使尼龍袋12粘附在該部分的內(nèi)表面上而對該體積施加真空，該真空將平帶15推壓到該部分的內(nèi)表面。
[0041]然后，將所有部件插入高壓釜中，在該高壓釜中，通過在120° C的溫度和3bar的相對壓力下進(jìn)行一個加熱周期，在粘膠層23的聚合作用下，將平帶粘合在該結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面上。
[0042]這樣，應(yīng)變儀17便永久地連接在壁上了。
[0043]在第二加熱周期完成時，從腔室7中抽出工具10。這樣，平帶15便與腔室的壁緊固成一體，從而使任何施加到該壁上的形變都能傳遞至應(yīng)變儀17。因此，飛機(jī)結(jié)構(gòu)憑借“嵌入”其結(jié)構(gòu)自身中的應(yīng)變儀17便能“被感測(sensorized)”。
[0044]因此，本發(fā)明的方法能夠提供具有傳感器的閉合剖面的結(jié)構(gòu)元件(例如，翼板)，以達(dá)到這樣的目的:在機(jī)械測試和/或運(yùn)作過程中對負(fù)載形變進(jìn)行監(jiān)測。
[0045]通過多個柔性金屬導(dǎo)體提供應(yīng)變儀的布線，這些柔性金屬導(dǎo)體具有連接至應(yīng)變儀17的輸出端子17t的第一端(圖7和8)和從腔室7露出來的第二端(未圖示)。
[0046]在上述操作結(jié)束時，柔性扁平電纜25延伸到形成在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的腔室內(nèi)。
[0047]通過使用已在生產(chǎn)周期內(nèi)使用的相同輕質(zhì)工具(工具10)對應(yīng)變儀17進(jìn)行定位和設(shè)置。
【權(quán)利要求】
1.一種生產(chǎn)設(shè)置有形變傳感器的飛機(jī)的閉合剖面部的方法，所述方法包括以下步驟， a)向配備有第一部分(2a)和第二部分(2b)的模具內(nèi)插入: 至少第一復(fù)合材料薄板(3)， 至少第二復(fù)合材料薄板(4)，所述第二復(fù)合材料薄板(4)面向所述第一薄板并與所述第一薄板間隔開，和 復(fù)合薄板材料中的互連元件(5 )，所述互連元件(5 )在所述第一復(fù)合材料薄板(3 )和所述第二復(fù)合材料薄板(4 )之間延伸以限定出細(xì)長的腔室(7 ); b)向細(xì)長腔室(7)內(nèi)插入工具(塞子)(10)，所述工具(10)包括由多個平坦面(11)限定出的剛性細(xì)長主體，所述剛性細(xì)長主體具有與腔室(7)的橫截面相對應(yīng)的橫截面一所述剛性主體的整個長度方向被由可變形材料制成的管狀袋(12)覆蓋并封裝起來； c)在高壓釜中形成真空從而使袋(12)膨脹，模具設(shè)置于所述高壓釜中，在復(fù)合材料薄板彼此熔合的第一加熱周期中，袋擠壓所述腔室的壁； d)在重建原始壓力之后，在所述第一加熱周期結(jié)束時將工具從腔室(7)中抽出——在該第一加熱周期結(jié)束時，所述腔室由剛性壁限定， 其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟: e)制備平帶(15)，所述平帶(15)的尺寸(11和12)使其能夠放置于由可變形材料制成的管狀袋(12)覆蓋的工具(10)的面(Ila)上； f)將應(yīng)變儀(17)永久地緊固到所述平帶(15)上； g)將所述平帶(15)設(shè)置在所述工具上，使所述平帶的第一面(15a)承載面向所述工具和所述袋的應(yīng)變儀(17)，使所述平帶的第二面(15b)面向外側(cè)； h)在所述平帶(15)的第二面(15b)上放置粘膠層(23)； i)將支撐所述平帶(15)的所述工具(10)插入所述腔室(7)中； j)形成真空，進(jìn)行第二加熱周期，以獲得所述真空袋(12)的膨脹，所述真空袋的膨脹將所述平帶壓力粘合到所述腔室的壁上； k)從所述腔室中抽出所述工具(10)，一在所述第二加熱周期結(jié)束時，所述平帶被一體固定在所述腔室的壁上，從而將施加到所述壁上的形變都傳遞到所述應(yīng)變儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述平帶由玻璃纖維制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述步驟f)包括將所述應(yīng)變儀粘合到所述平帶上的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在平帶(15)的所述第一表面(15a)上設(shè)置有由柔性絕緣材料(25)制成的扁平電纜，所述扁平電纜承載有多個可與所述應(yīng)變儀(17)的端子(17t)連接的金屬履帶(26)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過雙面膠帶將所述平帶固定在所述被覆蓋的工具(10)的所述管狀袋(12)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對其上設(shè)置有所述應(yīng)變儀的平帶的區(qū)域進(jìn)行除污和除油步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對其上設(shè)置有所述應(yīng)變儀的平帶的區(qū)域進(jìn)行粗磨步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，進(jìn)行控制步驟，在所述控制步驟中，檢查所述應(yīng)變儀是否完全緊固到所述平帶上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法包括在所述平帶(15)和所述管狀袋(12)之間設(shè)置通風(fēng)織物和隔膜的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，與限定所述腔室的壁的結(jié)構(gòu)的膨脹系數(shù)相比，所述平帶(15)在負(fù)載下具有更低的膨`脹系數(shù)。
【文檔編號】B29C70/44GK103481526SQ201310232828
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月11日
【發(fā)明者】薩巴托·因塞拉·因帕拉托, 朱塞佩·勞利亞, 塞喬·雷基亞, 阿爾伯托·魯索利洛, 卡洛·阿諾尼, 文森佐·狄維塔, 安東尼奧·費(fèi)奧雷 申請人:阿萊尼亞·馬基公司