BR102012023612A2

BR102012023612A2 - Método e aparelho para colagem resistente ao cisalhamento de estruturas fora da autoclave

Info

Publication number: BR102012023612A2
Application number: BRBR102012023612-5A
Authority: BR
Inventors: Paul Oldroyd; James Donn Hethcock; Robert Clive Fews
Original assignee: Bell Helicopter Textron Inc
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2014-12-09
Also published as: US20130092792A1; CA2788205C; CN103042695A; CN103042695B; EP2581214A1; EP2581214B1; US8784604B2; CA2788205A1

Abstract

MÉTODO E APARELHO PARA COLAGEM RESISTENTE AO CISALHAMENTO DE ESTRUTURAS FORA DA AUTOCLAVE. O método de colagem resistente ao cisalhamento do presente pedido é configurado para facilitar a colagem de estruturas em um ambiente fora da autoclave. O método de colagem resistente ao cisalhamento é configurado para colar uma pluralidade de membros de quadro ao interior de um tubo de cauda afunilado. Os quadros estão localizados em uma ferramenta tipo baioneta. Um pacote adesivo tendo uma pluralidade de camadas de película adesiva é aplicado às superfícies de contato de cada quadro. A ferramenta tipo baioneta é inserida no tudo de cauda até que os pacotes adesivos estejam em contato com as paredes internas do tubo de cauda. As placas de aquecimento condutoras são aplicadas ao exterior do tubo de cauda. As placas de aquecimento condutoras são controladas para primeiro alcançar e manter a viscosidade dos pacotes adesivos. Durante esse período, a ferramenta tipo baioneta é atuada de modo que os quadros sejamtransladados em relação ao tubo de cauda, esfregando desse modo o adesivo viscoso e criando pressão mecânica positiva na linha de colagem até que os quadros estão localizados na posição final. As placas de aquecimento são então controladas para alcançar e maner o adesivo em uma temperatura de cura exigida.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “MÉTODO E APARELHO PARA COLAGEM RESISTENTE AO CISALHAMENTO DE ESTRUTURAS FORA DA AUTOCLAVE” CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO O presente pedido refere-se a um conjunto de cola adesiva de estruturas. Em particular, o presente pedido refere-se ao uso de um método de colagem resistente ao cisalhamento de estruturas aeroespaciais em um ambiente fora da autoclave.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Tipicamente, a união de membros estruturais compostos exigem calor e pressão para a cura final. Um método para alcançar o calor e a pressão exigidos é estabelecer um vácuo no conjunto enquanto dentro de uma autoclave. A autoclave submete o conjunto a calor e pressão, curando desse modo o adesivo no conjunto. Entretanto, a cura em autoclave de adesivos em conjuntos estruturais nem sempre é possível. Por exemplo, o tamanho do conjunto pode proibir a cura em autoclave. Ademais, a geometria do conjunto estrutural pode impedir o acesso exigido para instalar uma bolsa de vácuo em torno da área de colagem. Ademais, materiais sensíveis ao calor presentes no conjunto podem tornar a cura em autoclave indesejável.

Embora os desenvolvimentos na cura de adesivos nos componentes estruturais tenham produzido aprimoramentos significativos, desvantagens consideráveis permanecem.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Os novos recursos característicos do sistema do presente pedido são apresentados nas reivindicações em anexo. Entretanto, o próprio sistema, bem como um modo preferencial de uso, e objetivos e vantagens adicionais desse, serão entendidos melhor com relação à seguinte descrição detalhada quando lidos em conjunto com os desenhos em anexo, nos quais o(s) dígito(s) significativo mais à esquerda no número de referência denota(m) a primeira figura na qual os respectivos números de referência aparecem, onde: A FIG. 1 é uma vista lateral de um helicóptero de acordo com a modalidade preferencial do presente pedido. A FIG. 2 é uma vista lateral parcialmente estilizada que mostra vigas internas e tubo de cauda do helicóptero da FIG. 1. A FIG. 3 é um diagrama de bloco esquemático do método de colagem resistente ao cisalhamento, de acordo com a modalidade preferencial do presente pedido. A F1G. 4 é uma vista de cima de um revestimento de tubo de cauda, de acordo com a modalidade preferencial do presente pedido. A FIG. 5 é uma vista de cima parcialmente estilizada de um pacote adesivo, de acordo com a modalidade preferencial do presente pedido. A FIG. 6 é uma vista lateral parcialmente estilizada do pacote adesivo da FIG. 5, de acordo com a modalidade preferencial do presente pedido. A FIG. 7 é uma vista transversal de uma ferramenta para uso no método de colagem resistente ao cisalhamento, de acordo com a modalidade preferencial do presente pedido. A FIG. 8 é uma vista transversal parcialmente estilizada da ferramenta da FIG. 7, de acordo com a modalidade preferencial do presente pedido.

As FIGs. 9A e 9B são vistas laterais estilizadas do pacote adesivo sendo aplicado a um quadro, de acordo com a modalidade preferencial do presente pedido. A FIG. 10 é uma vista em perspectiva de um pacote adesivo aplicado a um quadro, de acordo com a modalidade preferencial do presente pedido. A FIG. 11A é uma vista transversal estilizada do conjunto de fixação de cola, de acordo com a modalidade preferencial do presente pedido. A FIG. 11B é uma vista detalhada do conjunto de fixação de cola, obtida a partir da FIG. 11A. A FIG. 12 é um diagrama de bloco esquemático do procedimento de colagem por esfregaço, de acordo com a modalidade preferencial do presente pedido. A FIG. 13 é uma vista detalhada do conjunto de fixação de cola, obtido a partir da FIG. 11A. A FIG. 14 é um gráfico que ilustra o método, de acordo com a modalidade preferencial do presente pedido.

As FIGs. 15A e 15B são vistas transversais estilizadas de um conjunto de fixação de cola, de acordo com a modalidade preferencial do presente pedido.

As FIGs. 16A e 16B são vistas transversais estilizadas de um conjunto de fixação de cola, de acordo com a modalidade preferencial do presente pedido.

Enquanto o sistema do presente pedido é suscetível a várias modificações e formas alternativas, modalidades específicas desse foram mostradas por meio de exemplo nos desenhos e são aqui descritas em detalhes. Dever-se-ia entender, entretanto, que a descrição das modalidades específicas não é destinada a limitar o método às formas particulares descritas, mas ao contrário, a intenção é cobrir todas as modificações, equivalentes, e alternativas que estão dentro do espírito e escopo do pedido como definido pelas reivindicações em anexo.

DESCRIÇÃO DETALHADA

As modalidades ilustrativas do sistema do presente pedido são descritas abaixo. Com o objetivo de esclarecimento, nem todas as características de uma implementação real são descritas nesta especificação. Aprecia-se é claro que no desenvolvimento de qualquer tal modalidade real, numerosas decisões de implementação específica devem ser tomadas para alcançar os objetivos específicos do desenvolvedor, tal como compatibilidade com as restrições relacionadas ao sistema e ao negócio, que variará de uma implementação para outra. Ademais, aprecia-se que tal esforço de desenvolvimento deve ser complexo e consumir tempo, mas, no entanto, seria uma rotina realizada pelos versados na técnica tendo o benefício desta descrição.

Na especificação, referência pode ser feita às relações espaciais entre vários componentes e à orientação espacial de vários aspectos de componentes à medida que os dispositivos são representados nos desenhos em anexo. Entretanto, como os versados na técnica reconhecerão após uma leitura completa do presente pedido, os dispositivos, membros, aparelhos, etc. descritos aqui podem ser posicionados em qualquer orientação desejada. Assim, o uso de termos tais como “acima’, “abaixo”, “superior”, “inferior”, ou outros termos similares para descrever uma relação espacial entre os vários componentes ou para descrever a orientação espacial de aspectos de tais componentes deveríam ser entendidos como descrevendo uma relação relativa entre os componentes ou uma orientação espacial de aspectos de tais componentes, respectivamente, à medida que o dispositivo descrito aqui pode ser orientado em qualquer direção desejada. O método de colagem resistente ao cisalhamento do presente pedido é configurado para facilitar a colagem de estruturas em um ambiente fora da autoclave. Em uma modalidade, o método de colagem resistente ao cisalhamento é configurado para colar uma pluralidade de membros de quadro ao interior de um tubo de cauda afunilado. Os quadros estão localizados em uma ferramenta tipo baioneta. Um pacote adesivo tendo uma pluralidade de camadas de película adesiva é aplicado às superfícies de contato de cada quadro. A ferramenta tipo baioneta é inserida no tubo de cauda até que os pacotes adesivos entrem em contato com as paredes internas do tubo de cauda. Placas de aquecimento condutoras são aplicadas ao exterior do tubo de cauda. As placas de aquecimento condutoras são controladas para alcançar primeiro e manter a viscosidade dos pacotes adesivos. Durante esse período, a ferramenta tipo baioneta é ativada de modo que os quadros são traduzidos em relação ao tubo de cauda, esfregando, desse modo, o adesivo viscoso e criando pressão mecânica positiva na linha de colagem até que os quadros estejam localizados na posição final. As placas de aquecimento são controladas para alcançar e manter o adesivo em uma temperatura de cura exigida.

Com relação à FIG. 1, uma aeronave 101 é ilustrada. A aeronave 101 inclui um tubo de cauda 103 acoplado a uma fuselagem 105. A aeronave 101 ainda inclui um sistema de rotor 107 e um trem de pouso 109. Na modalidade ilustrada, o tubo de cauda 103 tem uma forma aproximadamente cônica com o diâmetro dianteiro sendo maior do que o diâmetro traseiro.

Com relação à FIG. 2, o tubo de cauda 103 inclui um revestimento de tubo de cauda 111 e uma pluralidade de quadros de tubo de cauda 113a-113f. Na modalidade ilustrada, o revestimento de tubo de cauda 111 é um segmento cônico de aproximadamente 3,65 metros (12 pés) de comprimento. O diâmetro interno do revestimento do tubo de cauda 111 na extremidade dianteira é aproximadamente 38,1 cm (15 polegadas), enquanto o diâmetro interno na extremidade traseira é aproximadamente 17,78 cm (7 polegadas). O revestimento do tubo de cauda 111 é preferencialmente uma parte composta de carbono-epóxi monolítico fabricada por uma técnica de linha de molde interno. Cada quadro 113a-113f é preferencialmente um compósito de carbono-epóxi entrelaçados configurado para fornecer reforço estrutural ao revestimento do tubo de cauda 111. Dever-se-ia apreciar completamente que a configuração do tubo de cauda 103 é específica da implementação. O revestimento do tubo de cauda 111 e os quadros 113a-113f podem ter uma ampla variedade de geometrias e materiais.

Com relação à FIG. 3, os quadros 113a-113f são colados à superfície interna do revestimento do tubo de cauda 111 usando um método de colagem resistente ao cisalhamento 301. Tal método inclui instalar placas de transferência de calor (HTTs) no revestimento do tubo de cauda 111, em uma etapa 303. Uma etapa 305 inclui instalar termopares de modo a controlar e monitorar as temperaturas durante o procedimento. Uma etapa 307 inclui preparar pacotes adesivos. Uma etapa 309 inclui preparar as superfícies de colagem dos quadros 113a-113f e do revestimento do tubo de cauda 111. Uma etapa 311 inclui instalar quadros 113a-113f na ferramenta 701. Uma etapa 313 inclui instalar os pacotes adesivos 501 nos quadros 113a-113f. Uma etapa 315 inclui instalar o revestimento do tubo de cauda 111 na ferramenta 701. Uma etapa 317 inclui executar o procedimento de colagem por esfregaço. Uma etapa 319 inclui desmontar o tubo de cauda 103 da ferramenta 701. Cada uma das etapas mencionadas acima é descrita posteriormente neste documento. A etapa 303 inclui instalar um ou mais HTTs 317a-317d no revestimento do tubo de cauda 111. Com relação novamente brevemente à FIG. 2, as HTTs 317a-317d são esquematicamente ilustradas. Cada HTT 317a-317d inclui um material condutor/resistivo flexível configurado para fornecer controladamente o calor a uma zona do revestimento do tubo de cauda 111, próxima às áreas de colagem. Em uma modalidade, cada HTT 317a-317d inclui uma pluralidade de aquecedores de zona de separação acoplados a um dissipador de calor. Em tal modalidade, o dissipador de calor é uma folha de cobre-berílio. Como mostrado na FIG. 2, os quadros 113a-113f muitos próximos são configurados com uma única HTT, tal HTT 317a, por exemplo. Dever-se-ia apreciar que as HTTs 317a-317d podem ser qualquer fonte de calor capaz de fornecer calor à linha de colagem entre os quadros 113a-113f e o revestimento do tubo de cauda 111. Ademais, as HTTs 317a-317d podem não estar localizadas externas ao revestimento 111, mas podem estar localizadas no interior do revestimento 111 ou quadros 113a-113f.

Com relação à FIG. 4, a HTT 317a é ilustrada instalada no revestimento do tubo de cauda 111. Um ou mais fixadores 401 podem ser usados para fixar a HTT 317a em torno do revestimento do tubo de cauda 111. Mantas de isolamento podem ser usadas em torno de cada HTT 317a-317d para facilitar mais eficazmente a transferência de calor para cada HTT 317a-317d à área de colagem, em parte reduzindo a quantidade de escape de calor. A etapa 305 inclui instalar um ou mais termopares de modo a controlar e monitorar as temperaturas durante o procedimento. Na modalidade preferencial, um ou mais termopares de controle (CTC) são acoplados a cada HTT 317a-317d e configurados para fornecer uma informação de temperatura do controlador de HTT de modo que o controlador de HTT possa controlar precisamente cada HTT 317a-317d. Adicionalmente, um ou mais termopares aquecedores (HTC) são preferencialmente acoplados a cada HTT 317a-317d e configurados para controlar a temperatura de cada HTT 317a-317d. Ademais, um ou mais termopares monitores (MTC) são posicionados na linha de colagem entre cada quadro 113a-113f e revestimento do tubo de cauda 111. Em contraste aos CTCs, os MTCs não são usados para controlar os HTTs 317a-317d. De preferência, os MTCs são usados para monitorar as temperaturas nas linhas de colagem. Em uma modalidade, um alarme de temperatura máxima permitida pode ser atribuído a um MTC. Se um alarme MTC for atribuído, e a temperatura máxima permitida for excedida, o alarme é disparado e o evento é registrado. A etapa 307 inclui preparar um pacote adesivo personalizado para cada quadro 113a-113f. O comprimento e a largura do pacote adesivo são ao menos parcialmente dependentes da geometria do quadro relativo 113a-113f. Com relação às FIGs. 5 e 6, um pacote adesivo exemplificado 501 é exemplificado. Para esclarecimento, o pacote de película adesiva 501 é descrito aqui com relação ao quadro 113f; entretanto, a discussão aqui com relação ao pacote adesivo 501 é igualmente aplicável aos pacotes adesivos configurados para os quadros 113a-113e. Na modalidade preferencial, o pacote adesivo 501 inclui a pluralidade de camadas de películas adesivas, tal com as camadas de películas adesivas 503, 505 e 507. Cada camada de película adesiva 503, 505 e 507 é cortada em um comprimento L1, o comprimento L1 correspondendo a uma circunferência de um membro de quadro, tal como o quadro 113f. As camadas de película adesiva 503 e 507 são cortadas em uma largura W1, a largura W1 sendo configurada para cobrir a superfície de colagem do quadro 113f, enquanto também fornecendo sobra que pode ser aparada até a configuração desejada. Na modalidade exemplificada, W1 é aproximadamente 6,6 cm (2,6 polegadas). A largura da camada adesiva 505 é igual a W2 em adição a W1. Ademais, W2 é aproximadamente 1,27 cm (0,5 polegada) de modo que um espaguete 511 é formado a partir da camada 505. Como discutido adicionalmente aqui, o espaguete 511 é uma parte enrolada da camada de película adesiva 505 que forma um filete na borda do quadro 113f durante a colagem. As camadas de película adesiva 503, 505 e 507 são dispostas tal que as partes de extremidade se sobrepõem parcialmente quando aplicadas no quadro 113f. As camadas 503 são deslocadas pelas distâncias D1 e D2, respectivamente, que na modalidade preferencial são aproximadamente 2,54 cm (1 polegada).

Na modalidade preferencial, as camadas de película adesiva 503, 505 e 507 são uma película adesiva FM300-1K comercializada com nome comercial Cytec-Fiberite Incorporated. Dever-se-ia apreciar que o pacote adesivo 501 pode incluir qualquer tipo de película adesiva tendo uma resistência de colagem exigida para a implementação. Ademais, dever-se-ia apreciar que o pacote adesivo 501 pode ser formado de uma única camada de película adesiva, bem como qualquer pluralidade de camadas de película adesiva. Ademais, em uma modalidade alternativa, o pacote adesivo 501 pode ser formado de adesivo em pasta. Em tal modalidade, o uso de adesivo em pasta pode eliminar a necessidade de aplicar e monitorar o calor na área de colagem. A etapa 309 inclui preparar as superfícies de colagem do revestimento do tubo de cauda 111 e quadros 113a-113f. A remoção de contaminantes de superfície das superfícies de colagem promove a adesão entre o adesivo e as superfícies de colagem. Os contaminantes de superfície podem ser removidos usando gaze de algodão e álcool isopropílico. Ademais, as superfícies de colagem podem ser mecanicamente friccionadas com um abrasivo, tal como uma pistola de jateamento abrasivo impulsionado por ar. A fricção manual pode também ser executada usando lixa. Ademais, as superfícies de colagem podem ser limpas usando um solvente. Dever-se-ia apreciar que uma variedade de métodos conhecidos de limpeza das superfícies de colagem pode ser usada na etapa 309. Ademais, a etapa 309 pode também incluir tratamento com plasma das superfícies de colagem para promover adesão. A etapa 311 inclui instalar os quadros 113a-113f em uma ferramenta 701. Com relação também à FIG. 7, a ferramenta 701 é uma ferramenta estilo baioneta com um eixo central 703. A ferramenta 701 inclui uma pluralidade de suportes 705a-705f configurados para fixar os quadros 113a-113f, respectivamente. Dever-se-ia apreciar que os quadros 113a-113f podem ser apoiados em suportes 705a-705f em uma variedade de configurações. Em uma modalidade, cada quadro 113a-113f é fixado ao respectivo suporte 705a-705f com um fixador, tal como um parafuso 707. Com relação agora à FIG. 8, o quadro 113a é ilustrado como sendo fixado ao eixo 703 com um fixador de quadro retrátil 713. Em tal modalidade, o eixo 703 inclui um eixo externo 709 e um eixo interno móvel 711, este sendo móvel em relação ao eixo externo 709. Quando o eixo interno 711 é ativado na direção 715, o fixador de quadro retrátil 713 rotaciona na direção 715 até que segurando firmemente o quadro 113a. Dever-se-ia apreciar que a ferramenta 701 inclui um fixador de quadro retrátil associado com cada quadro 113a-113f. É preferencial que os quadros 113a-113f sejam fixados à ferramenta 301 enquanto a mesma é orientada em uma direção horizontal. A etapa 313 inclui instalar os pacotes adesivos em cada quadro 113a-113f. Para esclarecimento, o pacote de película adesiva 501 é descrito aqui com relação ao quadro 113f; entretanto, a discussão com relação ao pacote adesivo 501 e ao quadro 113f é igualmente aplicável à instalação de pacotes adesivos nos quadros 113a-113e. Com relação agora às FIGs. 9A, 9B e 10, o pacote adesivo 501 é ilustrado em estágios de instalação no quadro 113f, de acordo com a etapa 313 do método 301.

Como mostrado nas FIGs. 9A e 9B, o pacote adesivo 501 é instalado na superfície de contato do quadro 113f. Um ou mais MTCs 509 são opcionalmente instalados na linha de colagem. Cada MTC 509 pode ser instalado usando um quadrado de película adesiva 901. Na modalidade ilustrada, o quadrado 901 é uma peça quadrada de aproximadamente 1,27 cm (meia polegada) de película adesiva, preferencialmente película adesiva do mesmo material, preferencialmente a película adesiva de mesmo material usada no pacote adesivo 501. Uma pistola de ar quente pode ser usada para pré-aquecer uma parte do quadro 113f de modo que o quadrado 901 pode ser aplicado ao quadro 113f. Cada MTC 509 é então localizado contra um respectivo quadrado 907 de modo que a junção de MTC 509 está localizada de aproximadamente 0,25 cm a 0,5 cm (0,1 a 0,2 polegada) dentro da linha de colagem. A pistola de ar quente pode também ser usada para aquecer parcialmente a superfície de linha de colagem do quadro 113f para promover pegajosidade entre o pacote adesivo 501 e o quadro 113f. O pacote adesivo 501 é então aplicado em torno da superfície de linha de colagem do quadro 113f, como mostrado na FIG. 10. O espaguete adesivo 511 está localizado ao longo do aro do quadro 113f, logo externo à superfície de linha de colagem. O pacote adesivo 501 é aparado ao longo da borda não espaguete, como exigido. A etapa 315 inclui instalar o revestimento de tubo de cauda 111 na ferramenta 701. Com relação às FIGs. 11Ae 11B, o revestimento do tubo de cauda 111 está localizado e fixado na ferramenta 701 com suportes de revestimento de tubo de cauda 1105a e 1105b. Na modalidade preferencial, a ferramenta 701 é configurada de modo que o eixo 703 é fixado, junto com os quadros 113a-113f, enquanto o revestimento do tubo de cauda 111 é configurado para transladar em relação ao eixo , 703. Em uma modalidade alternativa, a ferramenta 701 é tornada vertical antes da etapa 317 ser executada. Um atuador 1101 é operacionalmente associado com a ferramenta 701 de modo a seletivamente transladar o revestimento de tubo de cauda 111 e os suportes de revestimento 1105a e 1105b, ao longo de uma direção 1107 em relação ao eixo 703. Um sistema de controle 1103 é configurado para ditar a taxa de ) translação do revestimento do tubo de cauda 111, como discutido aqui com relação à etapa 317. Na modalidade preferencial, o sistema de controle 1103 é um computador com hardware e software configurado para controlar eficaz e precisamente não somente a translação do revestimento do tubo de cauda 111, mas também outras etapas do procedimento de colagem por esfregaço 317. j As modalidades do sistema de controle de HTT 1109 e do sistema de controle de atuador 1103, bem como outros sistemas para operar o método 317, podem incluir um ou mais computadores que incluem um ou mais processadores e memórias configurados para executar tarefas descritas aqui abaixo. Isso pode incluir, por exemplo, um computador tendo uma unidade de processamento central (CPU) e memória não volátil que armazena instruções de software para instruir a CPU para executar ao menos algumas das tarefas descritas aqui. Isso pode incluir também, por exemplo, dois ou mais computadores que estão em comunicação via uma rede de computadores, onde um ou mais dos computadores incluem uma CPU e memória não volátil, e a memória não volátil de um ou mais computadores armazena instruções de software para instruir qualquer das CPUs para executar qualquer das tarefas descritas aqui. Assim, enquanto a modalidade exemplificada é descrita em termos de uma máquina discreta, dever-se-ia apreciar que esta descrição não é limitante, e que a presente descrição se aplica igualmente a numerosos outros arranjos envolvendo uma ou mais máquinas executando tarefas distribuídas de qualquer forma dentre as uma ou mais máquinas. Dever-se-ia apreciar que tais máquinas não precisam ser dedicadas para executar tarefas descritas aqui, mas ao invés, podem ser máquinas de múltiplos propósitos, por exemplo, estações de trabalho de computador, que são adequadas para também executar outras tarefas. A etapa 317 inclui executar o procedimento de colagem por esfregaço de modo a criar a colagem adesiva entre os quadros 113a-113f e o revestimento do tubo de cauda 111. A etapa 317 inclui alcançar um esfregaço de adesivo uniforme e cura adesiva total. O esfregaço de adesivo é fornecido pela translação do revestimento do tubo de cauda 111 sobre os quadros fixos 113a-113f e pacotes adesivos 501. O esfregaço de adesivo, bem como a cura adesiva, é facilitado em parte por aquecimento condutor através do revestimento do tubo de cauda 111, o calor sendo fornecido pelos HTTs 317a-317d. Estes são controlados por um sistema de controle de HTT 1109. Os HTTs 317a-317d são controlados para primeiro aquecer os pacotes adesivos 501 até a viscosidade desejada, então controlados através do procedimento de esfregaço de adesivo. Os HTTs 317a-317d são controlados para subsequentemente curar o adesivo. Ademais, durante o os procedimentos de esfregaço de adesivo e de cura, o sistema de controle atuador 1103 funciona em conjunto com o sistema de controle de HTT 1109. Durante esses procedimentos, as etapas de atuação distintas e as fases de aquecimento/permanência na temperatura são usadas, como descrito aqui.

Com relação agora à FIG. 14, um gráfico 1401 ilustra a relação entre uma temperatura na linha de colagem 1403, uma translação do tubo de cauda 1405, a viscosidade do adesivo 1407, e um grau de cura 1409, como uma função do tempo, durante a etapa 317.

Com relação agora à FIG. 12, a etapa 317 do método 301 inclui uma primeira etapa de atuação 1201, onde o sistema de controle 1103 dirige o atuador 1101 para transladar o revestimento do tubo de cauda 111 até que o pacote adesivo 501 em cada quadro 113a-113f entre em contato com a superfície interna do revestimento do tubo de cauda 111. A etapa 317 do método 301 ainda inclui uma primeira fase de aquecimento de cura 1203 onde os pacotes adesivos 501 são aquecidos pelos HTTs 317a-317d em uma taxa de rampa de aquecimento. Na modalidade preferencial, a taxa de rampa de aquecimento é aproximadamente -15,5° C (4o Fahrenheit) por minuto. A etapa 317 do método 301 ainda inclui uma segunda etapa de atuação 1205 onde cada pacote adesivo 501 é consolidado de modo a compactar os pacotes adesivos 501 e remover qualquer ar coletado nas linhas de colagem entre os quadros 113a-113f e o revestimento do tubo de cauda 111. A consolidação na etapa 317 ocorre transladando-se o revestimento do tubo de cauda 111 em relação aos quadros 113a-113f, enquanto as linhas de colagem estão em uma temperatura pré-determinada tal que as partes externas dos pacotes adesivos 501 tenham se fundido em um estado viscoso. Na modalidade preferencial, a temperatura pré-determinada das linhas de colagem está aproximadamente entre 54,4° C e 71,1° C (130° e 160° Fahrenheit). Entretanto, dever-se-ia apreciar que a temperatura pré-determinada é específica de implementação e que a etapa de atuação 1205 pode ser executada em qualquer temperatura na qual as superfícies externas de pacotes adesivos 501 são viscosas. Na modalidade preferencial, a taxa de translação da etapa de atuação 1205 é aproximadamente 0,5 cm (0,2 polegada) por minuto. A translação prossegue até que uma permaneça distância de translação de esfregaço predita. Por exemplo, se a distância de translação de esfregaço predita é 1,14 cm (0,45 polegadas), então a translação na etapa 1205 termina quando os quadros 113a-113f estão a 1,14 cm (0,45 polegadas) da localização final dos quadros 113a-113f, em relação ao revestimento do tubo de cauda 111. Na modalidade preferencial, a distância de translação é aproximadamente 1,39 cm (0,55 polegadas); entretanto, a distância depende em parte da espessura de cada pacote adesivo 501, bem como das tolerâncias geométricas dos quadros 113a-113f e do revestimento do tubo de cauda 111. A etapa 317 do método 301 ainda inclui uma primeira fase de i permanência na temperatura de cura 1207 onde a taxa de rampa de aquecimento (aproximadamente -15,5° C (4o Fahrenheit) por minuto) é pausada quando a temperatura média na linha de colagem é a temperatura de esfregaço pré-determinada. Na modalidade preferencial, a temperatura de esfregaço predeterminada é aproximadamente 96,1° C (205° Fahrenheit). Dever-se-ia apreciar que a temperatura de esfregaço é específica de implementação e depende em parte da película adesiva específica que está sendo usada. A etapa 317 do método 301 ainda inclui uma terceira etapa de atuação 1209 onde o revestimento do tubo de cauda 111 é traduzido até que os quadros 113a-113f alcancem a posição final pré-determinada no revestimento do tubo de cauda 111. Na modalidade preferencial, a taxa de translação de esfregaço é aproximadamente 0,25 cm (0,1 polegadas) por minuto e a distância de translação de esfregaço é aproximadamente 1,14 cm (0,45 polegadas). A etapa de atuação 1209 inclui esfregar os pacotes adesivos 501 na linha de colagem. Por causa da geometria afunilada do revestimento do tubo de cauda 111, a translação resulta em uma redução na espessura relativa entre os quadros 113a-113f e o revestimento do tubo de cauda 111. A translação também resulta em pressão mecânica na linha de colagem, enquanto os pacotes adesivos 501 estão viscosos e esfregando. Uma vez que os quadros 113a-113f alcançam a posição final pré-determinada no revestimento do tubo de cauda 111, a translação de esfregaço é concluída. A etapa 317 do método 301 ainda inclui uma segunda fase de aquecimento de cura 1211 onde as linhas de colagem são aquecidas em uma taxa de aquecimento até que a temperatura de cura seja obtida. Na modalidade preferencial, a taxa de aquecimento da fase de aquecimento 1211 é aproximadamente -15,5° C (4o Fahrenheit) por minuto. A etapa 317 do método 301 ainda inclui uma segunda fase de permanência em temperatura de cura 1213 onde a linha de colagem é curada em uma temperatura de cura pré-determinada por um tempo de cura pré-determinado. Na modalidade preferencial, a temperatura de cura pré-determinada é aproximadamente 179,4° C (355° Fahrenheit), enquanto o tempo de cura pré-determinado é aproximadamente 100 minutos. Após o tempo de cura ser completado, os HTTs 317a-317d são desligados e o conjunto é deixado resfriar até temperatura ambiente. No fim da fase de permanência em temperatura de cura 1213, os quadros 113a-113f são colados fixamente ao revestimento do tubo de cauda 111.

Com relação novamente à FIG. 3, a etapa 319 do método 301 inclui desmontar o tubo de cauda 103 da ferramenta 701. Na etapa 319, o revestimento do tubo de cauda 111 e os quadros 113a-113f são desacoplados da ferramenta 701. A etapa 319 também inclui a remoção de quaisquer MTCs 509 da linha de colagem.

Com relação à FIG. 13, uma linha de colagem curada 1301 entre o quadro 113c e o revestimento do tubo de cauda 111 é ilustrada no estado curado. A espessura da linha de colagem curada 1301 é mais fina do que a espessura original do pacote adesivo 501 devido à compressão e esfregaço durante o procedimento de colagem com esfregaço 317. Durante esse procedimento, o espaguete 511 se torna um filete 1303. Como o espaguete 511 está localizado na parte de borda dianteira durante o procedimento de colagem com esfregaço 317, o espaguete 511 fornece um volume de adesivo necessário para permitir a formação de filete 1303. Preferencialmente, o procedimento de colagem com esfregaço 317 também produz um filete de borda traseira 1305 devido à constituição de adesivo esfregado. Ademais, o procedimento de colagem com esfregaço 317 pode também produzir um rastro de resíduo 1307 de adesivo que está sendo deixado para trás. O comprimento do rastro de resíduo 1307 é dependente da distância de esfregaço cumulativa durante o procedimento de colagem com esfregaço 317. O rastro de resíduo 1307 pode ser removido colocando-se uma fita de liberação no revestimento do tubo de cauda 111 antes da inserção na ferramenta 701.

Com relação às FIGs. 15A e 15B, uma modalidade alternativa do método 301 inclui usar um suporte de ferramenta 1501. O suporte de ferramenta 1501 inclui usar um peso 1503 acoplado ao quadro 113c. O peso 1503 pode ser usado no lugar de um atuador mecânico para transladar o quadro 113c em relação ao revestimento do tubo de cauda 111. Um batente 1505 pode ser usado para parar a translação no ponto de parada desejado. O peso 1503 age para autoalinhar o quadro 113c durante a translação de esfregaço. Dever-se-ia apreciar que mesmo que somente um único quadro 113c seja mostrado, o peso 1503 pode ser acoplado a múltiplos quadros, como mostrado na FIG. 11A.

Com relação às FIGs. 16A e 16B, uma modalidade alternativa do método 301 inclui acoplar um quadro externo 1607 ao revestimento 111. Em tal modalidade, o quadro 1607 ou o revestimento 111 pode ser transladado com um peso 1603 que usa a gravidade para puxar o revestimento 111 para baixo em direção a um batente 1605. O batente 1605 pode ser usado para parar a translação no ponto de parada desejado. Na modalidade ilustrada, o HTT 317b pode estar localizado entre a ferramenta e o quadro 1607. Dever-se-ia apreciar que mesmo que somente um único quadro 113c seja mostrado, o peso 1603 pode ser acoplado a múltiplos quadros, como mostrado na FIG. 11 A. Ademais, dever-se-ia apreciar que um atuador mecânico pode ser usado para transladar o revestimento 111 em lugar do peso 1603. O método 301 é descrito aqui com relação a um tubo de cauda para um helicóptero; entretanto, dever-se-ia apreciar que o método 301 pode ser usado em uma variedade de aplicações. Por exemplo, o método 301 pode ser usado para colar membros de quadro a um revestimento de um foguete, um avião, ou outro corpo cônico ou afunilado exigindo membros de quadro internos. Ademais, o método 301 pode ser usado em corpos de forma não cônica. Por exemplo, o método 301 pode ser usado para colar membros de quadro em um corpo em forma de aerofólio, tal como um membro de asa, lâmina de rotor, membro de cauda, para citar alguns. Dever-se-ia apreciar que mesmo que o método 301 seja descrito aqui com relação a uma pluralidade de quadros 113a-113f, o método 301 pode ser executado para colar um único membro de quadro a um revestimento. O método do presente pedido fornece vantagens significativas, incluindo: (1) gerar colagens de qualidade de autoclave entre o quadro e o revestimento sem o uso de uma autoclave; (2) usar uma película adesiva de cura em alta temperatura em um ambiente fora da autoclave; (3) usar o ângulo de cisalhamento e ajuste de interferência para gerar a pressão na linha de colagem; e (4) usar grandes deslocamentos resistentes ao cisalhamento com película adesiva de alta viscosidade durante o processo de colagem.

As modalidades particulares descritas acima são somente ilustrativas. O pedido pode ser modificado e praticado de diferentes maneiras, mas equivalentes, pelos versados na técnica que têm o benefício dos ensinamentos citados aqui. Ademais, nenhuma limitação é destinada aos detalhes de construção ou projeto mostrados aqui, que não as descritas nas reivindicações abaixo. Está, portanto, evidente que as modalidades particulares descritas acima podem ser alteradas ou modificadas e todas as tais variações são consideradas dentro do escopo e espírito do pedido. Consequentemente, a proteção procurada aqui é apresentada nas reivindicações abaixo. Está claro que o sistema com vantagens significativas foi descrito e ilustrado. Embora o sistema da presente invenção seja mostrado em um número limitado de formas, ele não está limitado a somente essas formas, mas é receptivo a várias mudanças e modificações sem abandonar o espírito da invenção.

Claims

1. Método para colar um quadro a um revestimento, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: - aplicar um pacote adesivo a uma superfície de contato do quadro; - fixar o quadro a uma ferramenta, a ferramenta compreendendo um eixo; - fixar o revestimento a um suporte de revestimento na ferramenta; - executar um procedimento de colagem com esfregaço, compreendendo: transladar o revestimento em relação ao quadro até que o pacote adesivo esteja em contato com uma superfície interna do revestimento; aplicar calor a partir de um exterior do revestimento de modo a tornar ao menos parcialmente o pacote adesivo viscoso; consolidar o pacote adesivo transladando o revestimento em relação ao quadro de modo a esfregar compressivamente o pacote adesivo; e curar o pacote adesivo quando o quadro está em uma posição final em relação ao revestimento.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de aplicar um pacote adesivo à superfície de contato do quadro inclui aquecer o quadro para promover pegajosidade entre o pacote adesivo e o quadro.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pacote adesivo inclui uma pluralidade de camadas de película adesiva.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pacote adesivo inclui um espaguete formado enrolando-se o excesso da camada de película adesiva, o espaguete configurado para formar um filete adesivo entre o quadro e o revestimento.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a compressão durante a etapa de consolidar os pacotes adesivos pela translação do revestimento em relação ao quadro é produzida pelo revestimento sendo afunilado.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento é um tubo de cauda afunilado.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ao menos um dentre o revestimento e o quadro é de um material composto.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de fixar o quadro em uma ferramenta inclui transladar um eixo interno em relação ao eixo de modo a atuar um mecanismo de travamento para segurar o quadro à ferramenta.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de transladar o revestimento em relação ao quadro é executada usando um sistema de controle de atuador configurado para transladar precisamente o suporte de revestimento e o revestimento enquanto o eixo permanece estacionário.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de aplicar calor a partir de um exterior do revestimento compreende controlar seletivamente uma placa de transferência de calor que está localizada em uma superfície externa do revestimento.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de aplicar calor a partir de um exterior do revestimento inclui usar um computador para ditar automaticamente um nível de aquecimento aplicado por uma placa de transferência de calor localizada no exterior do revestimento.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende: usar um computador para interpretar dados a partir de um termopar localizado entre o quadro e o revestimento.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de curar o pacote adesivo inclui aplicar calor de modo a sustentar uma temperatura de cura em uma duração de cura.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pacote adesivo inclui uma camada de película adesiva.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pacote adesivo inclui uma camada de pasta adesiva.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de aplicar calor inclui aplicar calor a partir de um exterior do revestimento.

17. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pejo fato de que a etapa de consolidar o pacote adesivo pela translação do revestimento é alcançada por um peso acoplado ao revestimento de modo que a gravidade aja para transladar o revestimento.

18. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o quadro é exterior ao revestimento.

19. Sistema para colar um quadro ao revestimento, caracterizado pelo fato de que compreende uma ou mais unidades de processamento e memória não volátil que armazena instruções legíveis por computador para: transladar um revestimento em relação a um quadro até que um pacote adesivo localizado entre eles esteja em contato com uma superfície interna do revestimento; aplicar calor de modo a tornar ao menos parcialmente o pacote adesivo viscoso; consolidar o pacote adesivo transladando o revestimento em relação ao quadro de modo a esfregar o pacote adesivo, enquanto também gerando uma força compressiva ao pacote adesivo; e curar o pacote adesivo quando o quadro está em uma posição final em relação ao revestimento.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende instruções legíveis por computador para, antes da etapa de cura, aplicar calor para levar o pacote adesivo a um estado completamente viscoso.

21. Sistema, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a etapa de transladar o revestimento em relação ao quadro é executada pelo controle de um sistema de controle de atuador para operar seletivamente um atuador, o atuador estando operacionalmente associado ao revestimento.

22. Tubo de cauda de uma aeronave, caracterizado pelo fato de que compreende: um revestimento de tubo de cauda de forma cônica; uma pluralidade de quadros colados a uma superfície interna do revestimento de tubo de cauda, cada quadro tendo uma linha de colagem curada associada entre cada quadro e o revestimento de tubo de cauda; onde a linha de colagem curada é formada por um esfregaço de um pacote adesivo enquanto o pacote adesivo está em um estado viscoso.

23. Tubo de cauda, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende: um filete próximo a uma borda de cada quadro, o filete formado por um espaguete no pacote adesivo que facilita a formação de filete durante o esfregaço do pacote adesivo, enquanto o pacote adesivo está no estado viscoso.

24. Tubo de cauda, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende: um rastro residual de adesivo a partir do esfregaço do pacote adesivo, enquanto o pacote adesivo está no estado viscoso.

25. Tubo de cauda, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que cada quadro inclui um flange de quadro tendo uma superfície que tem uma geometria similar a da superfície interna do revestimento do tubo de cauda de forma cônica.