КОМПОЗИТНАЯ СТРУКТУРА И СПОСОБ ПРОВЕРКИ ПОВЕРХНОСТИ КОМПОЗИТНОЙ СТРУКТУРЫ ПЕРЕД ЕЕ СОЕДИНЕНИЕМ Российский патент 2018 года по МПК B32B41/00 B32B38/18 B32B7/06 C09D11/10 

Область техники

Настоящее изобретение в целом относится к композитным структурам и более конкретно к композитным структурам, имеющим улучшенные характеристики соединения поверхности, и способам проверки поверхности композитной структуры перед ее соединением для подтверждения достаточности обработки поверхности для соединения.

Уровень техники

Композитные структуры обладают преимущественной комбинацией высокой прочности и небольшого веса. Как таковые, композитные структуры обычно находят применение в аэрокосмической и других отраслях промышленности, в которых такие свойства предпочтительны.

Например, внешняя обшивка современного воздушного летательного аппарата обычно может быть сформирована из композитных структур.

Композитные структуры содержат усиливающие волокна, пропитанные смолистым связующим веществом. Часто может возникать необходимость прикрепления композитной структуры к другой структуре, такой как вторая композитная структура или внутренняя структурная опора (например, усиливающий элемент). Прочность соединения между композитными структурами может зависеть от характеристик поверхности композитной структуры.

Обычно поверхность композитной структуры может быть относительно гладкой и проявлять относительно невысокую прочность и долговечность соединения. В связи с этим были разработаны способы повышения прочности и долговечности соединения поверхности композитной структуры. Один такой способ представляет собой использование отслаиваемого слоя в течение изготовления композитной структуры. Отслаиваемый слой, как правило, содержит лист сухого тканого материала или лист из тканого материала, пропитанного смолистым связующим веществом. Отслаиваемый слой может быть размещен на неотвержденной поверхности композитной структуры. Затем композитную структуру и отслаиваемый слой совместно отверждают. После отверждения отслаиваемый слой может быть удален с поверхности композитной структуры. После удаления отслаиваемого слоя поверхности композитной структуры можно придать шероховатость или текстуру.

Удаление отслаиваемого слоя предназначено для создания чистой поверхности, готовой для соединения. Дополнительная абляционная обработка поверхности после удаления отслаиваемого слоя, такого как трение или плазма, может понадобиться для удаления любого остатка отслаиваемого слоя, который мог бы оказать влияние на эффективность соединения. Кроме того, может потребоваться проверка поверхности перед ее соединением для подтверждения полного удаления любого остатка, перенесенного на поверхность, и эта проверка может быть дорогой и/или трудоемкой.

Соответственно, специалисты в данной области техники продолжают вести научно-исследовательские работы в области подготовки поверхности композитной структуры к соединению и проверки поверхности перед ее соединением.

Сущность изобретения

В одном варианте реализации раскрытая композитная структура может содержать композитную подложку, содержащую поверхность, отслаиваемый слой, содержащий поверхность, и опознаваемое маркировочное средство, причем поверхность отслаиваемого слоя содержит опознаваемое маркировочное средство и при этом отслаиваемый слой соединен с композитной подложкой таким образом, что опознаваемое маркировочное средство находится в контакте с поверхностью композитной подложки.

В другом варианте реализации раскрытая структура на основе отслаиваемого слоя может содержать отслаиваемый слой, содержащий поверхность и опознаваемое маркировочное средство, причем поверхность отслаиваемого слоя содержит опознаваемое маркировочное средство.

Еще в одном варианте реализации также раскрыт способ проверки поверхности композитной структуры перед ее соединением, который может включать этапы: (1) обеспечения отслаиваемого слоя, содержащего поверхность, которая содержит опознаваемое маркировочное средство, (2) размещения отслаиваемого слоя на поверхности композитной подложки, причем поверхность отслаиваемого слоя находится в контакте с поверхностью композитной подложки, (3) совместного отверждения отслаиваемого слоя и композитной подложки, (4) удаления отслаиваемого слоя с композитной подложки для формирования измененной поверхности композитной подложки, (5) проверки композитной подложки для выявления опознаваемого маркировочного средства, перенесенного на измененную поверхность, причем опознаваемое маркировочное средство указывает на остаток, перенесенный с отслаиваемого слоя на композитную подложку, (6) абляции измененной поверхности для удаления опознаваемого маркировочного средства и остатка, и (7) последующей перепроверки измененной поверхности после этапа абляции для выявления опознаваемого маркировочного средства и подтверждения, что измененная поверхность не содержит остатка, перенесенного с отслаиваемого слоя на композитную подложку в течение процесса совместного отверждения.

Кроме того, в настоящем описании представлены варианты реализации согласно следующим пунктам:

Пункт 1. Композитная структура, содержащая:

композитную подложку, содержащую поверхность;

отслаиваемый слой, содержащий поверхность; и

опознаваемое маркировочное средство,

причем указанная поверхность указанного отслаиваемого слоя содержит указанное опознаваемое маркировочное средство, и

указанный отслаиваемый слой соединен с указанной композитной подложкой таким образом, что указанное опознаваемое маркировочное средство контактирует с указанной поверхностью указанной композитной подложки.

Пункт 2. Композитная структура по п. 1, в которой указанное опознаваемое маркировочное средство нанесено на указанную поверхность указанного отслаиваемого слоя.

Пункт 3. Композитная структура по п. 2, в которой указанное опознаваемое маркировочное средство содержит краску.

Пункт 4. Композитная структура по п. 3, в которой указанный отслаиваемый слой содержит тканый слой, а краску нанесена по меньшей мере на часть поверхности указанного тканого слоя.

Пункт 5. Композитная структура по п. 3, в которой краска содержит краску на основе смолы, совместимую с указанным тканым слоем.

Пункт 6. Композитная структура по п. 3, в которой краска имеет толщину, приблизительно равную от 50 нм до 100 нм.

Пункт 7. Композитная структура по п. 3, в которой краска нанесена на указанную поверхность отслаиваемого слоя сетчатым рисунком.

Пункт 8. Композитная структура по п. 1, в которой указанное опознаваемое маркировочное средство включено в указанную поверхность указанного отслаиваемого слоя.

Пункт 9. Композитная структура по п. 8, в которой указанное опознаваемое маркировочное средство содержит множество трассирующих нитей.

Пункт 10. Композитная структура по п. 9, в котором указанный отслаиваемый слой содержит тканый слой, и указанное множество трассирующих нитей вплетено в указанный тканый слой для определения по меньшей мере части указанной поверхности указанного отслаиваемого слоя.

Пункт 11. Структура на основе отслаиваемого слоя, содержащая:

отслаиваемый слой, содержащий поверхность; и

опознаваемое маркировочное средство,

причем указанная поверхность указанного отслаиваемого слоя содержит указанное опознаваемое маркировочное средство.

Пункт 12. Структура на основе отслаиваемого слоя по п. 11, в которой указанное опознаваемое маркировочное средство нанесено на указанную поверхность указанного отслаиваемого слоя.

Пункт 13. Структура на основе отслаиваемого слоя по п. 12 в которой указанный отслаиваемый слой содержит тканый слой, причем указанное опознаваемое маркировочное средство содержит краску, нанесенную по меньшей мере на часть поверхности указанного тканого слоя.

Пункт 14. Структура на основе отслаиваемого слоя по п. 11, в которой указанное опознаваемое маркировочное средство включено в указанную поверхность указанного отслаиваемого слоя.

Пункт 15. Структура на основе отслаиваемого слоя по п. 14, в которой указанный отслаиваемый слой содержит тканый слой, причем указанное опознаваемое маркировочное средство содержит множество трассирующих нитей, и указанное множество трассирующих нитей вплетено в указанный тканевый слой для определения по меньшей мере части указанной поверхности указанного отслаиваемого слоя.

Пункт 16. Способ проверки поверхности композитной структуры перед ее соединением, включающий:

обеспечение отслаиваемого слоя, содержащего поверхность, а указанная поверхность указанного отслаиваемого слоя содержит опознаваемое маркировочное средство;

размещение указанного отслаиваемого слоя на поверхность композитной подложки, причем указанная поверхность указанного отслаиваемого слоя находится в контакте с указанной поверхностью указанной композитной подложки;

совместное отверждение указанного отслаиваемого слоя и указанной композитной подложки;

удаление указанного отслаиваемого слоя с указанной композитной подложки для формирования измененной поверхности указанной композитной подложки; и

проверку указанной композитной подложки для выявления указанного опознаваемого маркировочного средства, перенесенного на указанную измененную поверхность,

причем указанное опознаваемое маркировочное средство указывает на остаток, перенесенный с указанного отслаиваемого слоя на указанную композитную подложку.

Пункт 17. Способ по п. 16, включающий:

выполнение абляции указанной измененной поверхности для удаления указанного опознаваемого маркировочного средства и указанного остатка; и

проверку указанной измененной поверхности после указанного этапа абляции для выявления указанного опознаваемого маркировочного средства.

Пункт 18. Способ по п. 16, включающий нанесение указанного опознаваемого маркировочного средства на указанную поверхность указанного отслаиваемого слоя.

Пункт 19. Способ по п. 18. в котором указанный этап нанесения опознаваемого маркировочного средства содержит нанесение краски по меньшей мере на часть поверхности тканого слоя указанного отслаиваемого слоя.

Пункт 20. Способ по п. 16, включающий включение указанного опознаваемого маркировочного средства в указанную поверхность указанного отслаиваемого слоя.

Пункт 21. Способ по п. 18, в котором этап включения опознаваемого маркировочного средства включает вплетение множества трассирующих нитей в тканый слой указанного отслаиваемого слоя для определения по меньшей мере части указанной поверхности указанного отслаиваемого слоя.

Другие варианты реализации раскрытой композитной структуры и способа подготовки композитной структуры для соединения станут очевидными из представленного ниже подробного описания, сопроводительных чертежей и приложенной формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показано схематическое изображение раскрытой композитной структуры;

На фиг. 2 показано схематическое изображение раскрытой композитной структуры с фиг. 1, изображающее отслаиваемый слой, удаляемый с композитной подложки;

На фиг. 3 представлено схематическое изображение одного варианта реализации раскрытой композитной структуры;

На фиг. 4 представлен вид сверху одного варианта реализации отслаиваемого слоя раскрытой композитной структуры с фиг. 3;

На фиг. 5 представлено схематическое изображение раскрытой композитной структуры с фиг. 3, показывающее композитную подложку после удаления отслаиваемого слоя;

На фиг. 6 представлено схематическое изображение другого варианта реализации раскрытой композитной структуры;:

На фиг. 7 представлено схематическое изображение раскрытой композитной структуры с фиг. 6, показывающее композитную подложку после удаления отслаиваемого слоя;

На фиг. 8 представлено схематическое изображение раскрытой композитной структуры после удаления опознаваемого маркировочного средства и остатка с поверхности композитной подложки;

На фиг. 9 представлена блок-схема, изображающая один вариант реализации раскрытого способа проверки поверхности композитной структуры перед ее соединением;

На фиг. 10 представлена блок-схема методики производства и эксплуатации воздушного летательного аппарата; и

На фиг. 11 представлена блок-схема воздушного летательного аппарата.

Подробное описание

В представленном ниже подробном описании сделана ссылка на сопроводительные чертежи, которые изображают конкретные варианты реализации настоящего изобретения. Другие варианты реализации, имеющие отличные структуры и операции, не отступают от объема настоящего изобретения. Одинаковые ссылочные номера могут обозначать один и тот же элемент или компонент на разных чертежах.

Согласно фиг. 1 один вариант реализации раскрытой композитной структуры, в целом обозначенной ссылочным номером 10, может содержать композитную подложку 12 и отслаиваемый слой 14. Композитная подложка 12 может содержать противоположные плоские поверхности 24 и 26. Отслаиваемый слой 14 может содержать противоположные плоские поверхности 44 и 46. Отслаиваемый слой 14 может быть приложен (например, соединен) к композитной подложке 12 таким образом, что поверхность 44 отслаиваемого слоя 14 контактирует с поверхностью 24 (например, верхней поверхностью однослойной композитной подложки или верхней поверхностью самой верхней композитной подложки из множества слоев композитной подложки) неотвержденной или частично отвержденной композитной подложки 12. Отслаиваемый слой 14 вместе с композитной подложкой 12 может быть подвергнут совместному отверждению для формирования композитной структуры 10.

Согласно фиг. 2 после совместного отверждения композитной подложки 12 и отслаиваемого слоя 14 указанный отслаиваемый слой 14 может быть удален (например, отделен) с поверхности 24 композитной подложки 12. Отслаиваемый слой 14 может изменить поверхность 24, тем самым формируя измененную поверхность 28. Например, поверхность 44 отслаиваемого слоя 14 может обеспечить измененную поверхность 28 композитной подложки 12, имеющую увеличенную площадь поверхности, шероховатую или текстурную поверхность и/или химически активную смолу, готовую для соединения с другой структурой, такой как вторая композитная подложка (не показана). Отслаиваемый слой 14 может оставлять остаток 30 на измененной поверхности 28 композитной подложки 12. Например, остаток 30 может содержать частицы или другие остатки, перенесенные с поверхности 44 отслаиваемого слоя 14 на измененную поверхность 28.

На характеристики измененной поверхности 28 композитной подложки 12, созданной удалением отслаиваемого слоя 14, может непосредственно влиять то, каким образом отслаиваемый слой 14 отделяют от композитной подложки 12. Например, линия перелома (не показана) в течение сдирания отслаиваемого слоя 14 может быть в пределах композитной подложки 12 или на границе между поверхностью 44 отслаиваемого слоя 14 и поверхностью 24 композитной подложки 12, таким образом формируя измененную поверхность 28.

Например, полное удаление отслаиваемого слоя 14 с поверхности 24 композитной подложки 12 может изменить поверхность 24 композитной подложки 12 (например, формируя измененную поверхность 28), чтобы облегчить и способствовать более прочному и длительному соединению между измененной поверхностью 28 композитной подложки 12 и второй композитной подложкой.

В качестве другого примера неполное удаление отслаиваемого слоя 14 может перенести остаток 30 на измененную поверхность 28 после удаления отслаиваемого слоя 14. Остаток 30 может создавать слабые связи между измененной поверхностью 28 композитной подложки 12 и второй композитной подложкой. Специалисты в данной области техники поймут, что неполное удаление отслаиваемого слоя 14 весьма распространено.

На фиг. 3 и 6 изображена композитная структура 10 после совместного отверждения композитной подложки 12 и отслаиваемого слоя 14. Композитная подложка 12 может содержать любую подходящую усиленную волокном полимерную композитную подложку (например, усиленный волокном полимер). Композитная подложка 12 может содержать волокна 16 (например, усиливающие волокна), включенные или пропитанные в смолистое связующее вещество 18.

В типовом варианте реализации композитной подложки 12 полимерная смесь 18 может контактировать с волокнами 16, но не быть пропитанной в волокна 16. В качестве другого типового варианта реализации смолистое связующее вещество 18 может быть частично включено или частично пропитано в волокна 16. В другом типовом варианте реализации смолистое связующее вещество 18 может быть полностью включено или полностью пропитано в волокна 16.

В качестве конкретного неограничивающего примера композитная подложка 12 может содержать препрег (например, один слой композитной подложки 12) или пакеты препрегов (например, множество слоев композитной подложки 12), такие как традиционно используют при изготовлении структурных частей в аэрокосмической, автомобильной и морской отраслях промышленности.

Волокна 16 могут быть выбраны из любого подходящего материала, включая, без ограничения, стеклянные (например, усиленный стеклом полимер), углеродные (например, усиленный углеродным волокном полимер), графитовые и полимерные волокна. Может быть выбрана любая комбинация волокон 16. Волокна 16 могут представлять собой надорванные (например, разорванные при растяжении) волокна, прерывистые волокна или непрерывные волокна. Волокна 16 могут иметь форму сотканных, не завитых, нетканых, однонаправленных или многоосных текстильных лент или канатов (например, волокнистый слой).

Смолистое связующее вещество 18 может содержать любую подходящую полимерную смолу. При отверждении или частичном отверждении получающееся смолистое связующее вещество 18 может формировать поперечно-связанную матрицу полимерной смолы. Например, смолистое связующее вещество 18 может содержать любую термоотверждающуюся или термопластическую смолу.

Подходящие материалы термоотверждающейся смолы могут содержать, без ограничения, формальдегид фенола, формальдегид мочевины, 1,3,5- триазин-2,4,6-треамин (меламин), бисмалеимид (BMI), эпоксидные смолы, виниловые сложные эфиры, бензоксазины, фенольные смолы, полиэстеры, ненасыщенные полиэфиры, циановокислые эфиры, их комбинацию из любых по меньшей мере двух или другой подходящий полимерный материал.

Подходящие материалы из термоотверждающихся смол могут содержать, без ограничения, полиэстер, сульфон (PES), полиэфирные сульфонаты простых эфиров (PEES), полифениловые сульфоны (PPS), полисульфоны (PSU), полиэстеры, полимеризуемые макроциклы (например, циклический терефталат бутилена), жидкокристаллические полимеры, полимиды, арамиды, полиамиды, поликетоны, полиэфирэфиркетон (РЕЕК), полиэфиркетонкетон (РЕКК), полиуретаны, многомочевины, полтарилэфиры, полиарилсульфиды, поликарбонаты, окись полифенилена (РРО) и измененные РРО, их комбинацию из любых по меньшей мере двух или любой другой подходящий полимерный материал.

Композитная структура 10 может содержать по меньшей мере одно вулканизирующее вещество. Например, вулканизирующее вещество может присутствовать в смолистом связующем веществе 18 (например, полимерная смола). Подходящие вулканизирующие вещества могут содержать, без ограничения, дициандиамид, ароматические амины, алифатические амины, кислотные ангидриды, кислоты Льюиса, замещенные мочевины, имидазолы, гидразины, амиды, замещенные амиды, имины, замещенные имины, гидразиды, их комбинацию из любых по меньшей мере двух или любое другое подходящее вулканизирующее вещество.

Композитная подложка 12, смолистое связующее вещество 18 и/или волокна 16 также могут содержать дополнительные компоненты, такие как улучшающие свойства или модифицирующие присадки. Например, улучшающие свойства или модифицирующие присадки могут содержать, без ограничения, пластификаторы, добавки или частицы, повышающие ударную прочность, ускоряющие вещества, огнезащитные добавки, смачивающие средства, пигменты или краски, пластификаторы, УФ-поглотители, фунгицидные составы, наполнители, модификаторы вязкости, добавки управления потоками, усилители клейкости, стабилизаторы, ингибиторы или любую их комбинацию по меньшей мере из двух.

Согласно фиг. 3 и 6 отслаиваемый слой 14 может содержать тканый слой 38. Противоположные поверхности тканого слоя 38 могут определить противоположные плоские поверхности 44 и 46 отслаиваемого слоя 14. Отслаиваемый слой 14 может быть влажным отслаиваемым слоем 14 (например, тканый слой 38 предварительно пропитан смолистым связующим веществом) или сухим отслаиваемым слоем 14 (например, тканый слой 38 не содержит смолистого связующего вещества).

Тканый слой 38 может быть тканым материалом. Например, тканый слой 38 может содержать множество прядей 48, сплетенных определенным ткацким переплетением. Каждая прядь 48 может содержать множество непрерывных волокнистых нитей 20 (например, моноволокна), скрученных вместе. Например, каждая прядь 48 может содержать приблизительно от 28 до 48 нитей 20, скрученных вместе. На фиг. 3-6 показана только часть одиночной пряди 48.

Нити 20 могут представлять собой любой подходящей материал, включая, без ограничения, полиэстеры, полиэтилентерефталат (PET), терефталат полибутилена (РВТ), терефталат политриметилен (РТТ), полимолочную кислоту, полиэтилен, полипропилен, нейлоны, эластомер (например, LYCRA®), полиарамиды (например, высокоэффективные волокна), пара-арамиды (например. KEVLAR®), мета-арамиды (например. NOMEX®), полимиды, полиэфирэфиркетон (РЕЕК), стекло или любой другой подходящий материал.

В типовом варианте реализации влажного отслаиваемого слоя 14 тканый слой 38 может быть пропитан смолистым связующим веществом (не показано). Смолистое связующее вещество может содержать любую подходящую полимерную смолу. Смолистое связующее вещество отслаиваемого слоя 14 может быть одинаковым или отличаться от смолистого связующего вещества 18 композитной подложки 12. В качестве общего неограничивающего примера полимерная смесь отслаиваемого слоя 14 может представлять собой эпоксидную смолу DGEBA (диглицидиловые эфиры бисфенола А) и смолистое связующее вещество 18 композитной подложки 12 может быть другой совместимой эпоксидной смолой.

В течение процесса совместного отверждения смолистое связующее вещество 18 композитной подложки 12 может пропитывать тканый слой 38, но не связываться с тканым слоем 38 таким образом, чтобы отслаиваемый слой 14 мог быть удален с поверхности 24 композитной подложки 12 для формирования измененной поверхности 28.

Поверхность 44 отслаиваемого слоя 14 может содержать опознаваемое маркировочное средство 32. Например, опознаваемое маркировочное средство 32 может быть нанесено на поверхность 44 отслаиваемого слоя 14 или включено в отслаиваемый слой 14 (например, в тканый слой 38), определяя часть поверхности 44 отслаиваемого слоя 14. Опознаваемое маркировочное средство 32 может быть выбрано для обеспечения высокой визуальной различимости относительно отслаиваемого слоя 14 и/или композитной подложки 12. В качестве примера, когда тканый слой 38 отслаиваемого слоя 14 и/или смолистое связующее вещество 18 композитной подложки 12 имеют темный цвет, опознаваемое маркировочное средство 32 может быть светлым (например, ярким) и/или контрастного цвета. В качестве другого примера, когда тканый слой 38 отслаиваемого слоя 14 и/или смолистое связующее вещество 18 композитной подложки 12 имеют светлый цвет, опознаваемое маркировочное средство 32 может быть темным и/или контрастного цвета. В качестве другого примера опознаваемое маркировочное средство 32 может содержать по меньшей мере один компонент, который является химически активируемым (например, флуоресцентный), механически активируемым или активируемым светом (например, действием ультрафиолета), до процесса абляции, раскрытого более подробно в представленном ниже описании.

Согласно фиг. 3 в типовом варианте реализации опознаваемое маркировочное средство 32 может быть приложено к поверхности 44 отслаиваемого слоя 14. Например, опознаваемое маркировочное средство 32 может быть наложено по меньшей мере на часть поверхности 44 отслаиваемого слоя 14, которую располагают в контакте с поверхностью 24 композитной подложки 12. В качестве примера опознаваемое маркировочное средство 32 может быть нанесено и охватывать часть тканого слоя 38, определяющего поверхность 44. Например, опознаваемое маркировочное средство 32 может охватывать по меньшей мере часть поверхности 34 по меньшей мере одной нити 20, которая находятся в контакте с поверхностью 24 композитной подложки 12. Таким образом, опознаваемый маркировочный слой 36 может быть размещен между по меньшей мере частью тканого слоя 38 (например, по меньшей мере одной нитью 20) отслаиваемого слоя 13 и поверхностью 24 композитной подложки 12.

В типовом варианте реализации опознаваемое маркировочное средство 32 может представлять собой краску, краску для волокна или любое другое видимое маркировочное средство. Например, опознаваемое маркировочное средство 32 (например, краска) может быть нанесено на поверхность 44 отслаиваемого слоя 14 (например, по меньшей мере часть тканого слоя 38, определяющая поверхность 44) посредством ролика, принтера (например, струйный принтер) или любого другого подходящего устройства нанесения. В примере влажного отслаиваемого слоя опознаваемое маркировочное средство 32 может быть нанесено на поверхность 44 отслаиваемого слоя 14 после термической усадки.

В качестве общего неограничивающего примера опознаваемое маркировочное средство 32 может быть краской 54, подходящей для нанесения (например, печатания) на отслаиваемый слой 14. В качестве конкретного неограничивающего примера краска 54 могут представлять собой краску на основе полиэфирной смолы, подходящие для нанесения на полиэфирный отслаиваемый слой. В качестве другого конкретного неограничивающего примера краска 54 могут представлять собой краску на основе нейлоновой смолы, подходящие для нанесения на нейлоновый отслаиваемый слой.

Краска 54 (например, опознаваемое маркировочное средство 32) может быть нанесена с любой подходящей толщиной t. Толщина t может быть выбрана для ограничения загрязнения измененной поверхности 28. В качестве примера краска 54 может быть нанесена толщиной t приблизительно от 25 нм до 200 нм. В качестве другого примера краска может быть нанесена толщиной t приблизительно от 50 нм до 150 нм. В качестве другого примера краска 54 может быть нанесена толщиной t приблизительно от 50 нм до 100 нм.

Площадь поверхности (например, поверхности 44), покрытой краской 54 (например, опознаваемое маркировочное средство 32), может быть оптимизирована для ограничения дополнительного загрязнения измененной поверхности 28 композитной подложки 12. В качестве примера краска 54 может покрывать не более 5% поверхности 44 отслаиваемого слоя 14. В качестве другого примера краска 54 может покрывать не более 10% поверхности 44 отслаиваемого слоя 14. В качестве другого примера краска 54 может покрывать не более 25% поверхности 44 отслаиваемого слоя 14. В качестве другого примера краска 54 может покрывать не более 50% поверхности 44 отслаиваемого слоя 14. Еще в одном примере краска 54 может покрывать 100% поверхности 44 отслаиваемого слоя 14.

Согласно фиг. 4 краска 54 (например, опознаваемое маркировочное средство 32) может быть нанесена на поверхность 44 отслаиваемого слоя 14 (например, по меньшей мере часть поверхности 34 по меньшей мере одной нити 20) любым подходящим рисунком. Например, краска 54 может быть нанесена на поверхность 44 отслаиваемого слоя 14 сетчатым рисунком 50 (например, печатная схема). В качестве конкретного неограничивающего примера краска 54 может быть нанесена на поверхность 44 отслаиваемого слоя 14 сетчатым рисунком 50, определенным квадратами, равными приблизительно 25 см. Специалисты в данной области техники поймут, что размеры квадратов, определяющих сетчатый рисунок 50, могут зависеть от различных факторов, включая, без ограничения, размеры отслаиваемого слоя 14.

Согласно фиг. 5, после совместного отверждения композитной подложки 12 и отслаиваемого слоя 14 и удаления отслаиваемого слоя 14 с композитной подложки 12, остаток 30 с отслаиваемого слоя 14 может оставаться на измененной поверхности 28 композитной подложки 12. Остаток 30 может содержать частицы, загрязнение и/или любой другой остаток, остающийся (например, перенесенный) с отслаиваемого слоя 14 на измененную поверхность 28 после удаления отслаиваемого слоя 14. Например, остаток 30 может содержать остатки от нитей 20 (например, части тканого слоя 38).

По меньшей мере часть опознаваемого маркировочного средства 32 также может быть перенесена на измененную поверхность 28 композитной подложки 12 наряду с любым остатком 30 при удалении отслаиваемого слоя 14. На фиг. 5 опознаваемое маркировочное средство 32 изображено в виде краски 54, нанесенной на поверхность 44 отслаиваемого слоя 14 (например, по меньшей мере часть поверхности 34 по меньшей мере одной нити 20). При последующем удалении отслаиваемого слоя 14 любой переданный остаток 30 может быть наслоен сверху краски 54 (например опознаваемое маркировочное средство 32), таким образом, краска 54 может быть размещена между остатком 30 и измененной поверхностью 28. Краска 54 может быть видимой на измененной поверхности 28 при удалении отслаиваемого слоя 14. Проверка (например, визуальный осмотр) измененной поверхности 28 может обеспечить быструю идентификацию наличия любого остатка 30, подтверждаемого наличием краски 54 (например, опознаваемого маркировочного средства 32) на измененной поверхности 28.

Согласно фиг. 6 в другом типовом варианте реализации опознаваемое маркировочное средство 32 может быть включено в отслаиваемый слой 14, определяющий по меньшей мере часть поверхности 44. Например, опознаваемое маркировочное средство 32 может представлять собой множество трассирующих нитей 52. Множество трассирующих нитей 52 и множество нитей 20 могут быть спутаны вместе для формирования по меньшей мере части волокон 48, которые сотканы для формирования тканого слоя 38. Пряди 48 могут быть выполнены таким образом, что трассирующие нити 52 расположены на поверхности тканого слоя 38, которая размещена в контакте с поверхностью 24 композитной подложки 12 (например, определяя по меньшей мере часть поверхности 44 отслаиваемого слоя 14). Таким образом, опознаваемый маркировочный слой 36 (например, множество трассирующих нитей 52) может быть размещен в контакте с поверхностью 24 композитной подложки 12 (например, между частью тканого слоя 38 и поверхностью 24 композитной подложки 12).

В типовом варианте реализации опознаваемое маркировочное средство 32 может представлять собой множество трассирующих нитей 52, имеющих различный и/или контрастный цвет по отношению к остальным нитям 20 пряди 48. При прикладывании поверхности 44 отслаиваемого слоя 14 к поверхности 24 композитной подложки 12 множество трассирующих нитей 52 может пересекать поверхность 24 по меньшей мере в одном направлении.

Трассирующие нити 52 (например, опознаваемое маркировочное средство 32) могут определять по меньшей мере часть поверхности 44 отслаиваемого слоя 14. В качестве примера трассирующие нити 52 могут определять не более 5% поверхности 44 отслаиваемого слоя 14. В качестве другого примера трассирующие нити 52 могут определять не более 10% поверхности 44 отслаиваемого слоя 14. В качестве другого примера трассирующие нити 52 могут определять не более 25% поверхности 44 отслаиваемого слоя 14. В качестве другого примера трассирующие нити 52 могут определять не более 50% поверхности 44 отслаиваемого слоя 14. В качестве еще другого примера трассирующие нити 52 могут определять 100% поверхности 44 отслаиваемого слоя 14.

Согласно фиг. 7 после совместного отверждения композитной подложки 12 и отслаиваемого слоя 14 и удаления отслаиваемого слоя 14 с композитной подложки 12 остаток 30 с отслаиваемого слоя 14 может оставаться на измененной поверхности 28 композитной подложки 12. Остаток 30 может содержать частицы, загрязнение и/или любой другой остаток, остающийся (например, перенесенный) с отслаиваемого слоя 14 на измененной поверхности 28 после удаления отслаиваемого слоя 14. В качестве примера остаток 30 может содержать остатки от трассирующих нитей 52. В качестве другого примера остаток 30 может содержать остатки от трассирующих нитей 52 и остаток от нитей 20, наслоенный сверху трассирующих нитей 52 (например, части тканого слоя 38).

По меньшей мере часть опознаваемого маркировочного средства 32 также может быть перенесена на измененную поверхность 28 композитной подложки 12 наряду с любым остатком 30 при удалении отслаиваемого слоя 14. На фиг. 7 опознаваемое маркировочное средство 32 изображено в виде трассирующих нитей 52, включенных в отслаиваемый слой 14, определяющий по меньшей мере часть поверхности 44. При последующем удалении отслаиваемого слоя 14 любой перенесенный остаток 30 может быть наслоен сверху трассирующих нитей 52 (например, опознаваемое маркировочное средство 32), таким образом трассирующие нити 52 могут быть размещены между остатком 30 и измененной поверхностью 28. Трассирующие нити 52 (например, опознаваемое маркировочное средство 32) могут быть видимыми на измененной поверхности 28 при удалении отслаиваемого слоя 14. Посредством проверки (например, визуального осмотра) измененной поверхности 28 можно без труда идентифицировать наличие любого остатка 30, подтверждаемого наличием трассирующих нитей 52 (например, опознаваемое маркировочное средство 32) или остатков трассирующих нитей 52 на измененной поверхности 28.

Согласно фиг. 8 для подготовки измененной поверхности 28 композитной подложки 12 после удаления отслаиваемого слоя 14 (на фиг. 8 не показан) может быть использовано устройство 40 абляции. Устройство 40 абляции может выполнить абляцию поверхности на глубину d, подходящую для полного удаления любого остатка 30, перенесенного с отслаиваемого слоя 14 (например, тканый слой 38) и остающегося на измененной поверхности 28 композитной подложки 12. Глубина d может быть определена глубиной, необходимой для полного удаления опознаваемого маркировочного средства 32 (например, краски 54 или трассирующих нитей 52), видимого на измененной поверхности 28.

Таким образом, абляция поверхности на глубину d, подходящую для удаления по существу всего видимого опознаваемого маркировочного средства 32, может обеспечить визуальные подтверждение удаления по существу всего остатка 30 и готовности измененной поверхности 28 к соединению со второй композитной подложкой. Устройство 40 абляции может представлять собой любое подходящее устройство 40 абляции, такое как плазменное, лазерное или пескоструйное устройство абляции.

Согласно фиг. 9 один вариант реализации раскрытого способа 100 выполнения проверки поверхности композитной структуры перед ее соединением может начинаться в блоке 102, в котором обеспечивается композитная подложка. Композитная подложка может содержать усиливающие волокна, пропитанные смолистым связующим веществом. Композитная подложка может содержать поверхность, подготавливаемую для соединения.

Согласно блоку 104 может быть обеспечен отслаиваемый слой. Отслаиваемый слой может содержать волокнистый слой. Тканый слой может содержать множество нитей, скрученных и/или сплетенных вместе.

Согласно блоку 106 опознаваемое маркировочное средство может быть включено в поверхность отслаиваемого слоя. В качестве примера опознаваемое маркировочное средство может быть включено в поверхность волокнистого слоя отслаиваемого слоя (например, краска, нанесенные на поверхность тканого слоя). В качестве другого примера опознаваемое маркировочное средство может быть включено в поверхность волокнистого слоя отслаиваемого слоя (например, трассирующие нити, вплетенные в тканый слой).

Согласно блоку 108 отслаиваемый слой может быть размещен на композитной подложке таким образом, чтобы поверхность отслаиваемого слоя (например, поверхность тканого слоя), имеющая включенное опознаваемое маркировочное средство, контактировала с поверхностью композитной подложки (например, опознаваемое маркировочное средство расположено между тканым слоем и поверхностью композитной подложки).

Согласно блоку 110 композитная подложка и отслаиваемый слой могут быть отверждены совместно.

Согласно блоку 112 отслаиваемый слой может быть удален с композитной подложки. Отслаиваемый слой может быть удален с поверхности композитной подложки для формирования измененной поверхности.

Согласно блоку 114 измененная поверхность композитной подложки может быть проверена для обнаружения, было ли перенесено какое-либо опознаваемое маркировочное средство на композитную подложку после удаления отслаиваемого слоя. Например, измененная поверхность композитной подложки может быть подвергнута визуальной проверке. В типовом варианте реализации визуальная проверка может быть выполнена вручную. В другом типовом варианте реализации визуальный осмотр может быть выполнен автоматической системой визуального контроля. Например, система визуального контроля может осуществлять автоматизированное программное обеспечение идентификации остатка.

Любой остаток, перенесенный на измененную поверхность композитной подложки, может быть обнаружен (например, визуально идентифицирован) вследствие наличия опознаваемого маркировочного средства на измененной поверхности. Таким образом, опознаваемое маркировочное средство может обеспечить видимое подтверждение остатка, перенесенного на измененную поверхность после удаления отслаиваемого слоя.

Согласно блоку 116 измененная поверхность может быть подвергнута абляции для удаления опознаваемого маркировочного средства и, следовательно, любого остатка, перенесенного с отслаиваемого слоя на поверхность композитной подложки. Абляция поверхности может быть выполнена на глубину, подходящую для удаления всего опознаваемого маркировочного средства с измененной поверхности, и таким образом также удаляя любой остаток, расположенный поверх краски.

Согласно блоку 118 измененная поверхность композитной подложки может быть визуально проверена для удостоверения, что по существу все опознаваемое маркировочное средство, перенесенное на композитную подложку, было устранено и, следовательно, гарантируя, что по существу весь остаток, перенесенный на композитную подложку, был удален.

Соответственно раскрытая композитная структура и способ подготовки композитной структуры к соединению может содержать введение опознаваемого маркировочного средства в поверхность отслаиваемого слоя (например, тканый слой отслаиваемого слоя). Опознаваемое маркировочное средство может быть выполнено с возможностью переноса на композитную подложку и быть видимым при удалении отслаиваемого слоя. Перенесение любого остатка с отслаиваемого слоя, которое происходит в течение удаления отслаиваемого слоя, может быть легко распознаваемым посредством опознаваемого маркировочного средства, таким образом обеспечивая возможность визуальной проверки измененной поверхности композитной подложки для идентификации любого остатка на поверхности. Абляция поверхности может быть выполнена на глубину, подходящую для удаления опознаваемого маркировочного средства (например, по существу все опознаваемое маркировочное средство). Удаление опознаваемого маркировочного средства (например, по существу все опознаваемое маркировочное средство) с поверхности композитной подложки может обеспечить визуальное подтверждение, что остаток (например, по существу весь остаток) был удален.

Примеры настоящего изобретения могут быть представлены в контексте способа 200 изготовления и обслуживания воздушного летательного аппарата согласно фиг. 10 и воздушного летательного аппарата 202 согласно фиг. 11. В течение предпроизводственного этапа способ 200 изготовления и обслуживания воздушного летательного аппарата может содержать техническое задание и проектное решение 104 воздушного летательного аппарата 202 и материальное снабжение 206. В течение производства происходит изготовление 208 компонентов/сборочных узлов и интеграция 210 систем воздушного летательного аппарата 202. В дальнейшем воздушный летательный аппарат 202 может быть подвержен сертификации и поставке 212 для ввода его в эксплуатацию 214. При эксплуатировании клиентом для воздушного летательного аппарата 202 предусмотрен график регулярного технического обеспечения и обслуживания 216, который может также содержать модификацию, реконфигурацию, восстановление и т.п.

Каждый из процессов способа 200 может быть осуществлен или выполнен системотехническим предприятием, третьей стороной и/или оператором (например, потребителем). В контексте данного описаний системотехническое предприятие может содержать, например, без ограничения, любое число производителей авиационной техники и субподрядчиков крупной системы; третья сторона может содержать, например, без ограничения, любое число оптовых фирм, субподрядчиков и поставщиков; и оператор может представлять собой, например, без ограничения, авиалинии, лизинговую компанию, военную организацию, обслуживающую организацию и т.п.

Согласно фиг. 11 воздушный летательный аппарат 1 202, произведенный типовым способом 200, может содержать корпус 218 воздушного летательного аппарата с множеством систем 220 и внутренним пространством 222. Примеры множества систем 220 могут содержат по меньшей мере одну из двигательной установки 224, электрической системы 226, гидравлической системы 228 и системы 230 искусственного климата. Также может содержаться любое число других систем. Несмотря на то, что представлен пример воздушно-космического пространства, принципы раскрытой композитной структуры 10 и способ 100 могут быть применены к другим отраслям промышленности, таким как автомобильная промышленность.

Устройство и способы, изложенные в настоящем описании, могут быть использованы в течение любой по меньшей мере одной из стадий способа 200 изготовления и обслуживания. Например, компоненты или подсборки, соответствующие изготовлению 208 компонентов/подсборок, системная интеграция 210 и/или обслуживание и эксплуатация 216 могут быть изготовлены или произведены с использованием раскрытой композитной структуры 10 и способа 100. Кроме того, по меньшей мере один вариант реализации устройства, вариант реализации способа или их комбинация может быть использован в течение изготовления 208 компонентов/подсборок и/или интеграции 210 систем, например, по существу ускоряя процесс сборки или снижая стоимость воздушного летательного аппарата 202, таких как корпус 218 и/или внутреннее пространство 222. Аналогичным образом, по меньшей мере один из: вариантов реализации устройства, вариантов реализации способа или их комбинации может быть использован при эксплуатации воздушного летательного аппарата 200, например и без ограничения, для технического обеспечения и обслуживания 216.

Несмотря на то что были показаны и описаны различные варианты реализации раскрытой композитной структуры и способа подготовки композитной структуры для соединения, тем не менее, у специалистов в данной области техники могут возникнуть модификации по прочтений настоящего описания. Настоящее описание охватывает такие модификаций и ограничено только объемом формулы изобретения.

Изобретение относится к способу проверки поверхности композитной структуры перед ее соединением и структуре на основе отслаиваемого слоя для использования в этом способе. Способ включает: обеспечение отслаиваемого слоя, содержащего поверхность, содержащую опознаваемое маркировочное средство; размещение указанного отслаиваемого слоя на поверхности композитной подложки, причем поверхность отслаиваемого слоя находится в контакте с указанной поверхностью композитной подложки; совместное отверждение отслаиваемого слоя и композитной подложки; удаление отслаиваемого слоя с композитной подложки для формирования измененной поверхности композитной подложки и проверку композитной подложки для выявления опознаваемого маркировочного средства, перенесенного на указанную измененную поверхность, причем опознаваемое маркировочное средство указывает на остаток, перенесенный с указанного отслаиваемого слоя на указанную композитную подложку. Структура на основе отслаиваемого слоя содержит: отслаиваемый слой, содержащий поверхность; и опознаваемое маркировочное средство, причем поверхность отслаиваемого слоя содержит опознаваемое маркировочное средство. Изобретение обеспечивает подготовку поверхности композитной структуры к соединению и проверку поверхности перед ее соединением. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Способ проверки поверхности композитной структуры перед ее соединением, включающий:

обеспечение отслаиваемого слоя, содержащего поверхность, содержащую опознаваемое маркировочное средство;

размещение указанного отслаиваемого слоя на поверхности композитной подложки, причем поверхность отслаиваемого слоя находится в контакте с указанной поверхностью композитной подложки;

совместное отверждение отслаиваемого слоя и композитной подложки;

удаление отслаиваемого слоя с композитной подложки для формирования измененной поверхности композитной подложки и

проверку композитной подложки для выявления опознаваемого маркировочного средства, перенесенного на указанную измененную поверхность,

причем опознаваемое маркировочное средство указывает на остаток, перенесенный с указанного отслаиваемого слоя на указанную композитную подложку.

2. Способ по п. 1, включающий:

выполнение абляции указанной измененной поверхности для удаления опознаваемого маркировочного средства и указанного остатка и

проверку указанной измененной поверхности после этапа абляции для выявления опознаваемого маркировочного средства.

3. Способ по п. 1, включающий нанесение опознаваемого маркировочного средства на указанную поверхность отслаиваемого слоя.

4. Способ по п. 3, в котором этап нанесения опознаваемого маркировочного средства включает нанесение краски по меньшей мере на часть поверхности тканого слоя отслаиваемого слоя.

5. Способ по п. 1, включающий включение опознаваемого маркировочного средства в поверхность отслаиваемого слоя.

6. Способ по п. 5, в котором этап включения опознаваемого маркировочного средства включает вплетение множества трассирующих нитей в тканый слой отслаиваемого слоя для определения по меньшей мере части указанной поверхности отслаиваемого слоя.

7. Структура на основе отслаиваемого слоя для использования в способе проверки поверхности композитной структуры перед ее соединением по любому из пп. 1-6,

содержащая:

отслаиваемый слой, содержащий поверхность; и

опознаваемое маркировочное средство,

причем указанная поверхность отслаиваемого слоя содержит опознаваемое маркировочное средство.

8. Структура на основе отслаиваемого слоя по п. 7, в которой опознаваемое маркировочное средство нанесено на указанную поверхность отслаиваемого слоя.

9. Структура на основе отслаиваемого слоя по п. 8, в которой отслаиваемый слой содержит тканый слой, причем опознаваемое маркировочное средство содержит краску, нанесенную по меньшей мере на часть поверхности тканого слоя.

10. Структура на основе отслаиваемого слоя по п. 7, в которой опознаваемое маркировочное средство включено в указанную поверхность отслаиваемого слоя.

11. Структура на основе отслаиваемого слоя по п. 10, в которой отслаиваемый слой содержит тканый слой, причем опознаваемое маркировочное средство содержит множество трассирующих нитей, которые вплетены в указанный тканевый слой для определения по меньшей мере части указанной поверхности отслаиваемого слоя.