CN105083583B - 用于制造复合部件的方法和包括复合部件的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于复合结构的集成布线系统。本发明提供一种用于制造复合部件的方法。固化复合材料层以形成所述复合部件。在所述复合部件的表面上沉积底漆。在所述底漆上沉积一组导电元件，以在所述底漆上形成电子装置。

Description

用于制造复合部件的方法和包括复合部件的设备
技术领域
本公开总体上涉及飞行器，具体地，飞行器中的电气布线。更具体地，本公开涉及用于将导电材料沉积在用于飞行器的复合结构上的方法和设备。
背景技术
制造飞行器是复杂的处理。可制造并组装数千个组件来形成飞行器。这些组件包括结构组件、飞行器系统、控制装置、乘客座位、储藏室和其它合适的组件。这些组件中的一些包括一种或多种复合材料。
为了向各种飞行器系统供电，在整个飞行器中安装电气布线。该电气布线可沿着飞行器的整个机身延伸并且供应飞行器内的不同类型的装置。例如，电气布线可供应控制面、显示装置、灯、仪表、和其它类型的装置。电气布线还可延伸通过各机翼，以为机翼上的装置供电。
在安装期间，电气布线经常被成束安装于飞行器结构。这些束包括传输电力的多个独立布线。
需要用多个额外组件将这些线束固定于飞行器。例如，而非限制地，会需要用连接器、中断面板、系绳、紧固件、夹具、支架、拉紧杆、托架、隔片和其它组件将线束固定就位。这些组件中的每个可分别制造，然后由操作人员安装在飞行器中。
为了正确地安装线束，操作人员可在插入用于保持线束的组件之前在飞行器结构中进行钻孔。例如，操作人员可在复合蒙皮面板中钻孔以插入紧固件和托架来保持线束。这些孔可按对于托架而言一定的间隔钻出，使得布线的下垂变小。操作人员还会必须使用系绳组装线束，以将各个电气布线保持在一起。
执行这些制造和安装操作以及其它操作会花费比期望更多的时间。结果，制造飞行器的成本会增加。另外，制造线束以及用于将这些线束固定于飞行器的组件会使飞行器增加比期望的更多的重量和复杂度。因此，期望的是考虑到以上讨论的问题中的至少一些以及其它可能问题的方法和设备。
发明内容
在一个例证性实施方式中，提出了一种用于制造复合部件的方法。固化多个复合材料层以形成复合部件。在所述复合部件的表面上沉积底漆。在所述底漆上沉积一组导电元件，以形成电子装置。
在另一个例证性实施方式中，一种设备包括：用于飞行器的复合部件；底漆，其被沉积在所述复合部件的表面上；以及电子装置。所述电子装置包括沉积在所述底漆上的一组导电元件。通过流过所述一组导电元件的电流向与所述复合部件连接的装置供应电力。
在又一个例证性实施方式中，提出了另一种用于制造复合部件的方法。铺设用于所述复合部件的复合材料层。固化所述复合材料层以形成复合部件。使用直写处理在材料层上沉积一组导电元件，使得在所述材料层上形成电子装置。将带有所述一组导电元件的所述材料层与所述复合部件共结合。通过流过所述一组导电元件的电流向与所述复合部件连接的装置供应电力。
特征和功能可独立地在本公开的各种实施方式中实现或者可在其它实施方式中组合，其中，可以参照下面的描述和附图明白其它细节。
附图说明
在随附的权利要求书中阐述了例证性实施方式的据信新颖特征的特性。然而，将参照以下结合附图进行阅读的对本公开的例证性实施方式的详细描述，最佳地理解例证性实施方式及其优选使用模式、其它目的和特征，其中：
图1是根据例证性实施方式的飞行器的图示；
图2是根据例证性实施方式的框图形式的制造环境的图示；
图3是根据例证性实施方式的布线系统的框图的图示；
图4是根据例证性实施方式的机翼的蒙皮面板的图示；
图5是根据例证性实施方式直接写工具沉积导电材料的图示；
图6是根据例证性实施方式的具有电子装置的蒙皮面板的图示；
图7是根据例证性实施方式的具有电子装置的机翼的蒙皮面板的图示；
图8是根据例证性实施方式的具有布线系统的成品蒙皮面板的图示；
图9是根据例证性实施方式的飞行器的机翼的图示；
图10是根据例证性实施方式的与蒙皮面板共结合的材料层的图示；
图11是根据例证性实施方式的具有电子装置的材料层的图示；
图12是根据例证性实施方式的与蒙皮面板共结合的材料层的图示；
图13是根据例证性实施方式的具有带电子装置的材料层的蒙皮面板的图示；
图14是根据例证性实施方式的用于垂直安定面的成品蒙皮面板的图示；
图15是根据例证性实施方式的飞行器的垂直安定面的图示；
图16是根据例证性实施方式的具有电子装置的内部面板的图示；
图17是根据例证性实施方式的安装在飞行器中的内部面板的图示；
图18是根据例证性实施方式的用于制造复合部件的处理的流程图的图示；
图19是根据例证性实施方式的用于在复合部件上形成电子装置的处理的流程图的图示；
图20是根据例证性实施方式的用于制造复合部件的处理的流程图的图示；
图21是根据例证性实施方式的框图形式的飞行器制造和维修方法的图示；
图22是可实现例证性实施方式的框图形式的飞行器的图示。
具体实施方式
例证性实施方式认识和考虑到一个或多个不同的考虑因素。例如，例证性实施方式识别和考虑到，期望的是减少在飞行器中安装电气布线所需的时间。例如，例证性实施方式认识和考虑到，在整个飞行器中安装线束花费了数不清的工时。例证性实施方式认识和考虑到，自动化布线处理会减少安装这些线束所花费的时间。
例证性实施方式还认识和考虑到，期望的是，减轻飞行器的重量以增加其空气动力学性能、燃料效率和其它性能参数。例如，例证性实施方式认识和考虑到，将线束固定在飞行器中需要使用诸如夹具、系绳和托架的各种附属结构。这些附属结构会使飞行器增加不期望的重量。
例证性实施方式还认识和考虑到，期望的是，确保在将线束安装在飞行器中期间改装的复合飞行器结构的结构完整性。作为示例，执行检查，以确保在线束的安装仍然具有所需的结构完整性水平期间对复合结构进行钻孔、铣削或以其它方式的改变。这个检查会导致复合飞行器结构的再造或丢弃，这样增加了制造飞行器所需的时间。
因此，例证性实施方式提供了用于制造具有导电元件的复合部件的方法和设备。复合部件可被构造用于飞行器中。在例证性实施方式中，固化复合材料层以形成复合部件。在固化后的复合部件的表面上沉积底漆。在底漆上沉积一组导电元件，使得在复合部件表面上的底漆上形成电子装置。
现在，参照附图并且具体地参照图1，根据例证性实施方式描述飞行器的图示。在描述的这个示例中，示出飞行器100的立体图。
如所描述的，飞行器100具有附接于机体106的机翼102和机翼104。飞行器100包括附接于机翼102的发动机108和附接于机翼104的发动机110。
在这个例证性示例中，机体106具有尾部112。水平安定面114、水平安定面116和垂直安定面118附接于机体106的尾部112。
在这个例证性示例中，飞行器100具有复合蒙皮120。复合蒙皮120由复合材料层形成。铺设这些复合材料层并且在暴露于温度和压力时进行固化，以形成用于复合蒙皮120的面板。除了复合蒙皮120之外，在飞行器100的内部内还可布置其它类型的复合结构。机翼104上的蒙皮面板122和垂直安定面118上的蒙皮面板124是形成复合蒙皮120的面板的示例。
可在飞行器100中实现例证性实施方式，以向用于飞行器100的各种装置提供电力。具体地，可在复合蒙皮120的部分上沉积布线系统，以向这些装置提供电力。还可在飞行器100内的其它复合结构上沉积布线系统。
接下来，转到图2，根据例证性实施方式以框图形式描述制造环境的图示。在这个描述的示例中，制造环境200是为移动平台204形成布线系统202的环境。移动平台204中的布线系统202可用于向装置208供应电力206。
在这个例证性示例中，移动平台204采取飞行器210的形式。图1中的飞行器100是在这个图中以框图形式示出的飞行器210的物理实现方式的示例。
如所描述的，布线系统202包括多个不同组件。如本文中使用的，“多个”项可以是一个或多个项。在这个例证性示例中，多个组件是一个或多个组件。在这个例证性示例中，布线系统202包括复合部件212和电子装置214。
如所图示的，复合部件212是由复合材料层216形成的结构。各复合材料层216均可包括束缚在聚合物树脂基质中的增强纤维。在这个例证性示例中，复合材料层216包括增强纤维(例如，片纤维)。这些片可以是条带形式、织物形式或采取其它合适的形式。在描述的这个示例中，布置并固化纤维和树脂以形成复合部件212。
复合材料层216可由复合预浸料层218形成，其中，用树脂灌注或预浸渍增强材料(例如，纤维)。可将复合预浸料层218铺设在工具上并且进行固化，以形成复合部件212。在其它例证性示例中，可在铺设复合材料层216以形成复合部件212的形状之后，将树脂灌注到增强材料中。
在描述的这个示例中，复合部件212是固化的复合部件。换句话讲，复合材料层216已经变硬。不需要对将用在平台(诸如，图1中的飞行器100)中的复合部件212进行额外的固化处理。
在这个例证性示例中，复合部件212被成形为采取飞行器部件220的形式。飞行器部件220是被构造用于飞行器210的结构。在一些示例中，复合部件212可被成形以采取飞行器部件220(诸如，蒙皮面板、内部面板、纵梁、框架、翼梁、机翼、小翼、机身、尾翼、控制面和其它飞行器部件)的形式，将布线铺设到所述飞行器部件或在所述飞行器部件上铺设布线会是有利的。在一些示例中，复合部件212被成形，以采取如上所述的飞行器部件的形式，之后在复合部件212上设置电子装置214。在一些示例中，复合部件212可具有复杂形状，可包括一个或多个波形表面。
如图示的，复合部件212具有表面222。表面222可以是复合部件212的外表面。例如，表面222可位于用于形成复合部件212的复合材料的最表面层上。在一些示例中，表面222可以是波形表面。
在这个例证性示例中，在复合部件212的表面222上沉积电子装置214，电子装置214可为复合部件212提供额外的功能。例如，通过电子装置214，复合部件212还可具有除了复合部件212用作移动平台204的次结构或主结构之外的功能。
在这个特定示例中，电子装置214是被构造成向装置208发送电信号的装置。具体地，电子装置214向装置208供应电力206。例如，电子装置214可被操作，以从电源207向装置208供应电力206。
在这个例证性示例中，电源207可以是位于复合部件212上的装置。作为示例，电源207可以是位于蒙皮面板上的太阳能电池。在另一个示例中，电源207的位置可远离复合部件212。在这种情况下，电源207可按某种方式电连接到复合部件212。例如，电源207可以是电池系统，该电池系统的位置远离电子装置214并且在沿着复合部件212的一个或多个点经由电子迹线电连接到电子装置214。根据特定实现方式，电源207还可采取其它形式。
如所描述的，电子装置214包括一组导电元件224。如本文中使用的，“一组”项是不止一项。在这个例证性示例中，这组导电元件224包括不止一个导电元件。
在描述的这个示例中，这组导电元件224中的导电元件是被构造成传导电信号的结构。这组导电元件224包括电迹线、互连件、导线、晶体管、集成电路、导电连接器或其它合适类型的导电元件中的至少一个。
如本文中使用的，短语“…中的至少一个”当用于项目列表时意指可使用所列项中的一个或多个的不同组合并且可只需要列表中的一项。该项可以是特定的物体、东西或类别。换句话讲，“…中的至少一个”意味着在列表中可使用项的任何组合或者多个项，而可不需要列表中的所有项。
例如，“项A、项B和项C中的至少一个”可意味着项A；项A和项B；项B；项A、项B和项C；或项B和项C。在一些情况下，“项A、项B和项C中的至少一个”可意味着例如(而不限于)两个项A、一个项B和十个项C；四个项B和七个项C；或其它合适的组合。
如所图示的，这组导电元件224包括导电材料226。导电材料226是允许电信号在一个或多个方向上流动的一种材料。导电材料226可包括金属、金属合金或某种其它类型的导体。具体地，导电材料226可选自铜、铜合金、碳、石墨、钛、镍、银或其它合适导体中的至少一种。
在这个例证性示例中，通过流过这组导电元件224的电流228向与复合部件212连接的装置208供应电力206。在一个例证性示例中，在从复合部件212的一端延伸到复合部件212的另一端的底漆221上沉积导电迹线，以形成经过复合部件212供应电力206的导电轨。
在描述的这个示例中，装置208是被构造成使用电力206执行飞行器210中的操作的物体。装置208可以是例如(而不限于)灯、仪表、控制系统、传感器、显示装置、计算机、现场可更换部件(FRU)、机上娱乐系统(IFE)、图形指示器、指示灯、应急装置、门系统、或某种其它合适的机构。
作为示例，当装置208是机翼上的灯时，可在机翼的表面222上沉积电子装置214，以向灯供应电力206。作为另一个示例，当装置208包括飞行器210的客舱中的内部照明时，可在客舱的内部面板的表面222上沉积电子装置214，以向内部照明供应电力206。在又一个例证性示例中，当装置208是传感器时，电子装置214可位于蒙皮面板的表面222上，向传感器供应电力206，以检测飞行器210的结冰状况。
在这个例证性示例中，可使用沉积系统230在复合部件212上沉积电子装置214。特别地，使用沉积系统230，在施加于复合部件212的表面222的底漆221上沉积电子装置214中的这组导电元件224。
在这个例证性示例中，当在基板中添加物品(item)时，物品是被“沉积”到基板(诸如，带有底漆221的复合部件212的表面222)上。以此方式，沉积这组导电元件224是将导电元件“添加到”或“施加于”复合部件212的表面。在一些情况下，除了这组导电元件224之外，还可在表面222上沉积电阻元件或其它结构。
如所描述的，沉积系统230包括被构造成向复合部件212施加这组导电元件224的各种组件。例如，沉积系统230可包括机器人装置、喷射器、刷子、桶架、喷嘴、涂布工具、枪、等离子体喷射系统和其它合适类型的工具中的至少一种。沉积系统230还可包括电源、控制装置、加热系统和其它附属组件。
在描述的这个示例中，沉积系统230使用直写处理232沉积这组导电元件224。在这个例证性示例中，直写处理232可包括只将所需的材料直接沉积于基板的添加处理。
例如，直写处理232包括只在复合部件212上沉积导电材料226。直写处理232可不同于标准的电子器件处理技术，标准的电子器件处理技术会要求用所需材料完全覆盖基板并且去除过量材料。在一些例证性示例中，这种去除可被称为“蚀刻”。
在这个例证性示例中，直写处理232可选自热等离子体喷涂、纳米粒子喷墨处理、丝网印刷、自动化喷墨处理、动力金属喷涂(kinetic metallization)和其它合适类型的直写处理中的一种。在用直写处理232的情况下，不需要用蚀刻从复合部件212的表面222去除过量材料。例如，当使用热等离子体喷涂时，导电材料226以所需构造被直接喷涂到底漆221的顶部上而不执行蚀刻。
在描述的这个示例中，底漆221被沉积到表面222上，以将表面222制备成接纳导电材料226。例如，可在底漆221被沉积到表面222上之后施加导电材料226以提升导电材料226的粘附力。在例证性示例中，底漆221通过将导电材料226的扩展大大减少至表面222上的所需区域来提升粘附力。换句话讲，底漆221防止过量导电材料226移动。
底漆221还可提供其它功能。例如，底漆221可提供耐腐蚀性、增强的对于导电材料226的耐久性、增加结构负载处理能力，还有其它功能。在其它示例中，底漆221可提供导电材料226和复合部件212之间的绝缘层。
在这个例证性示例中，底漆221以导致用于沉积导电材料226的均匀表面的方式被直接施加于表面222。在例证性示例中，“均匀的”表面是指在其整体上具有基本上相同特性的表面。这个均匀的表面可以是表面222中正被施加导电材料226的那部分。在一些示例中，这个均匀的表面可以是用于施加导电材料226的基本光滑的表面。在另一个示例中，这个均匀的表面可以是被磨光表面。因具有均匀表面，导电材料226可均匀地沉积在底漆221上。
使用直写处理232将底漆221施加于复合部件212的表面222。作为示例，可使用热等离子体喷涂将底漆221直接喷涂到复合部件212的表面222上。
在例证性示例中，底漆221以一层或多层沉积到复合部件212的表面222上。底漆221的各层可包括一种或多种材料。这些材料可选自金属材料223、陶瓷材料225或某种其它合适类型材料中的至少一种。
在描述的这个示例中，当施加底漆221时，将金属材料层223喷涂到复合部件212的表面222上。然后，将陶瓷材料层225喷涂到金属材料层223顶部上。可在金属材料层223和陶瓷材料层225之前或之后沉积另外的材料层。在这个例证性示例中，在底漆221的陶瓷材料层225上接着沉积导电材料226。
沉积系统230可使用预先计划好的电子构造在底漆221上沉积导电材料226，以形成用于复合部件212的电子装置214。例如，可使用参数234来沉积导电材料226，使得电子装置214根据需要发挥作用。
作为示例，操作人员可输入参数234来控制导电材料226的沉积。参数234的示例包括信号路径、导电元件的定向、连接部位、尺寸、间隔和其它合适的参数。沉积系统230接着可使用参数234以所需方式沉积导电材料226。
在一些例证性示例中，可在沉积底漆221和导电材料226之前、期间或之后，在复合部件212的表面222中添加另外的材料层。例如，底漆221可包括另外的电介质材料236。另外，可在复合部件212中添加保护材料241。这些材料可按某种其它方式被喷涂到复合部件212上、粘结于复合部件212或附接于复合部件212。
在这个例证性示例中，可在形成这组导电元件224之前，在表面222上添加电介质材料236。具体地，电介质材料236可以是被喷涂到表面222上的底漆221的部分。例如，可在金属材料层223下方的表面222上喷涂多个电介质材料236的层240。在其它示例中，可在金属材料层223之后，添加多个电介质材料236的层。除了陶瓷材料层225之外，还可添加电介质材料236的一层或多层。在一些情况下，可在沉积导电材料226期间或之后添加电介质材料236。可使用直写处理232施加电介质材料236。
在这个例证性示例中，电介质材料236可以是被构造成为这组导电元件224提供电绝缘的一种聚合物。例如，电介质材料236将这组导电元件224中的每个相互绝缘。在另一个例证性示例中，电介质材料236将这组导电元件224与复合部件212的表面222绝缘。在又一个例证性示例中，电介质材料236将这组导电元件224与金属紧固件和附接于复合部件212的其它结构绝缘。
电介质材料236可包括选自纤维玻璃、直写沉积陶瓷或聚合物、高固体聚合物底漆或油漆、聚合物膜(诸如，聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、聚氟乙烯)和其它合适类型的电介质材料中的一种的材料。
在描述的这个示例中，保护材料241是被构造成挡住这组导电元件224使其不受复合部件212周围环境影响的一种材料。例如，保护材料241可保护这组导电元件224免受腐蚀、天气状况、电磁效应、其它环境状况或其组合的影响。
在这个例证性示例中，保护材料241提供与环境的电绝缘。保护材料241还延长了这组导电元件224的寿命。保护材料241还增加了具有导电元件224的复合部件212的安全性。
如所描述的，在完成直写处理232之后，可将多个保护材料241的层242放置在这组导电元件224的顶部上。保护材料241可包括选自底漆、聚四氟乙烯(Teflon)带、陶瓷、油漆、底漆和其它合适类型的材料和这些材料的组合的一种的材料。保护材料241的多层242的厚度可取决于材料的性质。
布线系统202向飞行器210中的装置208提供电力206，而不需要在飞行器210中安装布线。替代地，可使用直写处理232将具有这组导电元件224的电子装置214直接沉积到固化后的复合部件的表面222上。
现在，参照图3，根据例证性实施方式描述布线系统的框图的图示。在这个例证性示例中，示出制造环境200中布线系统202的替代实施方式。
如所描述的，将材料层300与复合部件212的表面222共结合。具体地，将材料层300和复合部件212的表面222共结合，以形成接头302。材料层300在复合部件212被修整以形成所需形状并且其表面为共结合做好准备之后与复合部件212的表面222共结合。
在这个例证性示例中，“共结合”是将两个组件接合在一起的处理，其中，一个组件未固化而另一个组件被预先固化。换句话讲，不同于两个组件基本上同时固化的共固化，共结合涉及同时进行固化一个部件以及将其结合到另一个完全固化的部件。在描述的这个示例中，复合部件212被完全固化，之后在材料层300和复合部件212之间形成接头302。
在这个例证性示例中，材料层300包括热塑性膜306。热塑性膜306是选自聚氟乙烯、聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)和其它合适类型的材料中的一种的聚合物。
在一些情况下，可使用粘合剂304接合材料层300和复合部件212。粘合剂304可以是环氧树脂或被构造成将材料层300与复合部件212的表面222结合的某种其它材料。
在描述的这个示例中，在材料层300上沉积电子装置214。作为在复合部件212的表面222上直接沉积导电材料226的替代，沉积系统230在材料层300上沉积导电材料226，以形成这组导电元件224。然后，将材料层300与复合部件212共结合，使得电子装置214可向装置208供应电力206，如图2中以框图形式示出的。
图2和图3中的布线系统202和布线系统202内的组件的图示不意味着隐含了对可实现例证性实施方式的方式的物理或构造限制。可使用其它组件作为图示组件的补充或替代。一些组件可以是可选的。另外，这些框表现成示出一些功能组件。当在例证性实施方式中实现时这些框中的一个或多个可被组合、分开、或组合并且分成不同的框。
图2中的移动平台204可采取除飞行器210之外的其它形式。例如，移动平台204可以是水面舰艇、坦克、人员运载工具、火车、航天器、空间站、卫星、潜艇、汽车和其它类型的移动平台。
在一些情况下，直写处理232可被实现成在复合部件212的表面222的顶部上形成导电元件层。例如，可向表面222施加底漆221并且可在底漆221上形成第一电子装置。可向第一电子装置施加另外的底漆221，以将第一电子装置绝缘。可在这个底漆的顶部上形成第二电子装置。可在第二电子装置等的顶部上添加另外的底漆，等等，以形成用于复合部件212的电子装置层。
作为另一个示例，可在图3中示出的材料层300和复合部件212的表面222之间添加另外的材料层。可在材料层300上沉积电子装置214之后添加保护层。可在与复合部件212共结合之前或者完成了共结合之后，添加这些保护层。
在又一个例证性示例中，可在复合材料层216内嵌入一个或多个另外的电子装置。还可在材料层300中嵌入一个或多个另外的电子装置。
在再一个例证性示例中，可在复合部件212的表面222上沉积电子装置并且可在材料层300上沉积另一个电子装置。在这种情况下，这些装置可向彼此发送电信号，向不同的装置供应电力206，或者以某种其它方式工作。
作为另一个例证性示例，电子装置214可包括总线。当电子装置214包括总线时，电子装置214在装置之间来回发送多个信号。总线可以是电力总线、数据总线、或执行某种其它功能。
在再一个例证性示例中，可在材料层300和复合部件212已在之前被固化之后接合这两个组件。例如，沉积系统230首先使用直写处理232在材料层300上形成这组导电元件224。然后，固化材料层300。最后，带有这组导电元件224的材料层300被结合于复合部件212。可使用粘合剂(诸如，粘合剂304)结合这两个组件。
图4至图7示出用于在蒙皮面板的表面上沉积一组导电元件的处理。在图4至图7中示出图1中的用于飞行器100的机翼104的蒙皮面板122的放大视图。在图8中，示出蒙皮面板122被安装在飞行器100中。蒙皮面板122是图2中以框图形式示出的复合部件212的物理实现方式的示例。
在图4至图7中，在蒙皮面板122面对图1中的飞行器100外部的表面上沉积导电元件。然而，图4至图8中示出的处理可应用于蒙皮面板122的所有表面，包括面对飞行器100内部的表面。例如，图6至图7中示出的导电元件602可延伸通过蒙皮面板122上的机翼104的内部。
转到图4，根据例证性实施方式描述用于机翼的蒙皮面板的图示。在描述的这个示例中，示出蒙皮面板122在被安装到机翼104中之前处于制造环境400中。制造环境400是图2中以框图形式示出的制造环境200的物理实现方式的示例。可在蒙皮面板122安装在机翼104中之前对蒙皮面板122执行多个处理。
在这个例证性示例中，蒙皮面板122包括复合材料401。复合材料401可包括被固化的复合预浸料层。以这种方式，蒙皮面板122是已经被修整以具有所需形状的固化部件。
如所描述的，沉积系统402相对于蒙皮面板122定位。沉积系统402包括机器人臂404和末端执行器406。
末端执行器406被构造成在蒙皮面板122的表面408上沉积底漆412。在这个例证性示例中，底漆412包括金属材料层和金属材料层上的陶瓷材料层。
还可在这两个层的下方或顶部上添加另外的电介质材料层(这个视图中未示出)。在这个例证性示例中，底漆412提供绝缘、耐久性和其它特性。
在图5中，根据例证性实施方式描述直写工具沉积导电材料的图示。在这个例证性示例中，末端执行器406采取直写工具的形式。
如所示出的，末端执行器406被构造成在底漆412上沉积导电材料500。底漆412在这个视图中是透明的，使得可更清楚地看到导电材料500的沉积。导电材料500在蒙皮面板122的前缘502上使得电力可被供应到机翼104远端的灯是理想的。
转到图6，根据例证性实施方式描述带有电子装置的蒙皮面板的图示。在描述的这个示例中，电子装置600形成在图5中的蒙皮面板122的表面408上。
如图所示，电子装置600包括导电元件602。沉积系统402将导电材料500沉积到底漆412上，以形成导电元件602。
如所描述的，沉积系统402使用直写技术将导电材料500直接沉积到蒙皮面板122的底漆412上，而不需要之后蚀刻。带有电子装置600的蒙皮面板122可以是图1中的飞行器100的布线系统的部分。
接下来，在图7中，根据例证性实施方式描述带有电子装置的机翼的蒙皮面板的图示。在这个示例中，图6中示出的末端执行器406被构造成将保护材料700喷涂到电子装置600中的一组导电元件602的顶部上。保护材料700挡住这组导电元件602使其不受蒙皮面板122周围环境的影响。
在其它例证性示例中，可按某种其它方式施加保护材料700。例如，保护材料层700可被结合到导电元件602顶部上的蒙皮面板122。
图8示出根据例证性实施方式的带有布线系统的成品蒙皮面板的图示。在描述的这个示例中，蒙皮面板122准备被安装到图1中示出的机翼104中。
在图9中，根据例证性实施方式描述飞行器的机翼的图示。在这个图中示出图1中的飞行器100的机翼104的放大视图。
蒙皮面板122被安装在机翼104中。在这个例证性示例中，灯900被连接到机翼104上的蒙皮面板122。如这个示例中描述的，电子装置600(这个视图中未示出)使用导电元件602向灯900供应电力。
尽管图4至图9示出电子装置600沉积在机翼的蒙皮面板上，但电子装置600可以类似的方式用于飞行器100中的其它结构的沉积。这些结构包括翼梢、纵梁、内部面板、或其它飞行器复合结构。
电子装置600还可结合有线系统(wired system)使用。例如，可使用物理线束将飞行器100的一部分连线并且飞行器100的一部分可包括以图4至图9中描述的方式沉积的电子装置。
可在没有实质性再造或改造蒙皮面板122的情况下制成用于电子装置600的连接。例如，可去除保护材料700的一部分以暴露导电元件602中的一个或多个。然后，在不在复合部件中进行钻孔的情况下，将导电元件602连接到电源或其它结构。
图10至图14示出用于将材料层与蒙皮面板共结合的处理。材料层包括导电元件。图10至图14中示出材料层的放大视图。图12至图14中示出图1中的用于飞行器100的垂直安定面118的蒙皮面板124的放大视图。在图15中，示出蒙皮面板124被安装在飞行器100中。
材料层1000是图3中以框图形式示出的材料层300的物理实现方式的示例。蒙皮面板124是图3中以框图形式示出的复合部件212的物理实现方式的示例。
转到图10，根据例证性实施方式描述与蒙皮面板共结合的材料层的图示。在描述的这个示例中，示出材料层1000处于在与用于图1中的垂直安定面118的蒙皮面板124共结合之前的制造环境400中。
可在材料层1000与蒙皮面板124共结合之前对材料层1000执行多个处理。在这个例证性示例中，材料层1000包括热塑性膜1002。在这个例证性示例中，热塑性膜1002采取聚氟乙烯的形式。
在描述的这个示例中，沉积系统402相对于材料层1000定位。末端执行器406将导电材料500沉积到材料层1000的表面1004上。
可期望的是，将具有导电材料500的材料层1000共结合于蒙皮面板124使得电力可被供应到垂直安定面118远端的灯。在这个例证性示例中，可将多个电介质材料层放置在材料层1000上，以提供绝缘。
在图11中，根据例证性实施方式描述带有电子装置的材料层的图示。在描述的这个示例中，在材料层1000的表面1004上形成电子装置1100。
如图所示，电子装置1100包括导电元件1102。沉积系统402在材料层1000的表面1004上沉积导电材料500，以形成导电元件1102。
在这个例证性示例中，沉积系统402使用直写处理。以此方式，沉积导电材料500，而不需要沉积后蚀刻。带有电子元件1102的电子装置1100可以是用于图1中的飞行器100的布线系统的部分。
接下来，在图12中，根据例证性实施方式描述与蒙皮面板共结合的材料层的图示。在描述的这个示例中，蒙皮面板124已在之前被固化而材料层1000未固化。
如所示出的，材料层1000共结合于蒙皮面板124。操作人员可使用各种共结合技术将这两个结构接合在一起。以此方式，电子装置1100不可移动地附接于蒙皮面板124的表面1200。
现在，转到图13，根据例证性实施方式描述带有具有电子装置的材料层的蒙皮面板的图示。在这个示例中，末端执行器406将保护材料1300喷涂到电子装置1100中的一组导电元件1102的顶部上。保护材料1300挡住这组导电元件1102使其不受蒙皮面板124周围环境的影响。
图14示出根据例证性实施方式的用于垂直安定面的成品蒙皮面板的图示。在描述的这个示例中，蒙皮面板124准备被安装到图1中示出的垂直安定面118中。
在图15中，根据例证性实施方式描述用于飞行器的垂直安定面的图示。在这个描述的示例中，示出用于图1中的飞行器100的垂直安定面的放大视图。
蒙皮面板124被安装在垂直安定面118中。在这个例证性示例中，灯1500被连接到垂直安定面118上的蒙皮面板124。电子装置1100(这个视图中未示出)使用导电元件1102向灯1500供应电力。
接下来，参照图16，根据例证性实施方式描述带有电子装置的内部面板的图示。在描述的这个示例中，示出在沉积导电元件1602之后的内部面板1600。
内部面板1600包括复合材料1604。内部面板1600是图2中以框图形式示出的复合部件212的物理实现方式的另一个示例。
内部面板1600是图1中的飞行器100内部中使用的复合面板的示例。特别地，内部面板1600可形成飞行器100中的客舱顶的部分。
在描述的这个示例中，内部面板1600具有面1606和面1608。面1608与面1606相抵。当被安装在飞行器100中时，面1608面对客舱内部。
如所描述的，在内部面板1600上还布置多个光源1610和音频系统1612。多个光源1610可以是发光二极管(LED)或其它照明装置。在这个例证性示例中，音频系统1612可包括多个扬声器。
如这个视图中示出的，导电元件1602将多个光源1610、音频系统1612或其组合中的至少一个电连接到电源。在这个例证性示例中，使用导电元件1602为多个光源1610和音频系统1612中的至少一个供电。
图17示出根据例证性实施方式的安装在飞行器中的内部面板的图示。图16中的内部面板1600被安装在机舱1700中。机舱1700位于图1中示出的飞行器100的内部。多个光源1610为机舱1700的一部分照明。
在这种情形下，多个光源1610为飞行器100中的乘客提供轨道照明(tracklighting)。使用导电元件1602供应的电力提供多个光源1610的照明。音频系统1612使用导电元件1602供应的电力为机舱1700中的乘客提供声音。
图4至图17中示出的电子装置、导电元件和制造处理的图示不意味着隐含了对可实现例证性实施方式的方式的物理或构造限制。可使用其它组件作为图示组件的补充或替代。一些组件可以是可选的。
图4至图17中示出的不同组件可以是图2至图3中以框图形式示出的组件可如何被实现为物理结构的例证性示例。另外，图4至图17中的一些组件可与图2至图3中的组件相结合，与图2至图3中的组件一起使用，或这二者的组合。
另外，尽管电子装置600和电子装置1100被示出和描述为向照明装置提供电力，但这些装置中的每个装置可被构造成向各种其它类型的装置提供电力。例如，电子装置600可为位于机翼104上的传感器供电。
作为另一个示例，电子装置1100可为位于垂直安定面118上的控制面供电。在一些例证性示例中，这些电子装置中的每个装置还可为多个单元供电。
现在，参照图18，根据例证性实施方式描述用于制造复合部件的处理的流程图的图示。图18中示出的处理可在图2中的制造环境200中实现。可实现不同操作以形成图2中的布线系统202。
该处理先开始固化复合材料以形成复合部件(操作1800)。接下来，该处理在复合部件的表面上沉积底漆(操作1802)。然后，在底漆上沉积一组导电元件，使得在底漆上形成电子装置(操作1803)，此后该处理终止。
接下来，参照图19，根据例证性实施方式描述用于在复合部件上形成电子装置的处理的流程图的图示。图19中示出的处理可由沉积系统230在制造环境200中实现，以形成图2中的布线系统202。
该处理先开始在复合部件的表面上沉积金属材料层(操作1900)。作为示例，可使用热等离子体喷涂将金属材料层直接喷涂到复合部件的表面上。
接下来，该处理在金属材料层上沉积陶瓷材料层(操作1902)。还可使用热等离子体喷涂喷涂上这个陶瓷材料层。可选地，可向复合部件的表面、金属材料层或陶瓷材料层中的至少一个施加多个另外的材料(诸如，电介质材料)层。
此后，该处理在在陶瓷材料层上沉积导电材料(操作1904)。作为示例，可使用热等离子体喷涂将导电材料喷涂到陶瓷材料层上，以形成这组导电元件。
接着，该处理将多个保护材料层施加到导电材料的顶部上(操作1906)，此后该处理终止。复合部件此时为在飞行器中检查和安装做好准备。
在图20中，根据例证性实施方式描述用于制造复合部件的处理的流程图的图示。图20中示出的处理可在图2中的制造环境200中实现。可实现不同操作来形成布线系统202。
该处理先开始铺设用于复合部件的复合材料层(操作2000)。接下来，该处理固化复合材料层以形成复合部件(操作2002)。
此后，该处理使用直写处理将一组导电元件沉积到材料层上，使得在材料层上形成电子装置(操作2004)。接着，该处理将材料层相对于复合部件的表面定位(操作2006)。
接下来，该处理将材料层与复合部件共结合(操作2008)，此后该处理终止。导电元件此时可用于向与复合部件连接的各种装置供应电力。
描述的不同实施方式中的流程图和框图示出例证性实施方式中的设备和方法的一些可能实现方式的构造、功能和操作。就这点而言，流程图或框图中的各框可代表模块、片段、功能、或者操作或步骤的一部分或其组合。
在例证性实施方式的一些替代实现方式中，框中注释的一个或多个功能可以不按附图中注释的次序出现。例如，在一些情况下，可以基本上同时执行依次示出的两个框，或者，根据涉及的功能，有时可以按倒序执行这些框。另外，除了用流程图或框图中示出的框之外，可以添加其它框。
可以在如图21中所示的飞行器制造和维修方法2100和如图22中所示的飞行器2200的背景下描述本公开的例证性实施方式。首先，转到图21，根据例证性实施方式以框图形式描述飞行器制造和维修方法的图示。在预制造期间，飞行器制造和维修方法2100可包括图22中的飞行器2200的规范和设计2102和材料采购2104。
在制造期间，发生图22中的飞行器2200的组件和子组件制造2106和系统整合2108。此后，图22中的飞行器2200可经过认证和交付2110，以入役2112。当由顾客入役2112时，安排对图22中的飞行器2200进行常规维护和维修2114(可包括改装、重构、翻新和其它维护或维修)。
可由系统整合商、第三方、运营商或其组合执行或进行飞行器制造和维修方法2100中的各处理。在这些示例中，运营商可以是顾客。出于进行此描述的目的，系统整合商可包括(而不限于)任何数量的飞行器制造商和主系统分包商；第三方可包括(而不限于)任何数量的供货商、分包商和供应商；运营商可以是航空公司、租赁公司、军事单位、服务组织等。
现在，参照图22，以可实现例证性实施方式的框图形式描述飞行器的图示。在这个示例中，通过图21中的飞行器制造和维修方法2100生产飞行器2200并且飞行器2200可包括带有多个系统2204的机身2202和内部2206。系统2204的示例包括一个或更多个推进系统2208、电气系统2210、液压系统2212和环境系统2214。可包括任何数量的其它系统。尽管示出了飞行器示例，但不同的例证性实施方式可应用于其它行业(诸如，汽车行业)。
可在图21中的飞行器制造和维修方法2100的至少一个阶段期间采用本文中实施的设备和方法。特别地，可在组件和子组件制造2106期间形成图2至图3中的布线系统202。例如，可在组件和子组件制造2106期间在用于飞行器2200的复合部件212的表面222上沉积一组导电元件224。
作为另一个示例，可在组件和子组件制造2106期间将材料层300和复合部件212共结合。在又一个例证性示例中，可在系统整合2108、常规维护和维修2114、或飞行器制造和维修方法2100的某个其它阶段期间将布线系统202安装在飞行器2200中。
在一个例证性示例中，可与飞行器2200在图21中的入役2112时生产组件或子组件类似的方式，构造或制造图21中在组件和子组件制造2106中生产的组件或子组件。作为又一个示例，可在生产阶段(诸如，图21中的组件和子组件制造2106和系统整合2108)期间利用一个或多个设备实施方式、方法实施方式或其组合。可在飞行器2200在入役2112时、在图21中的维护和维修2114期间、或其组合中利用一个或多个设备实施方式、方法实施方式或其组合。使用多个不同的例证性实施方式可大大加速飞行器2200的组装或降低飞行器2200的成本，或二者兼有。
因此，例证性实施方式提供了用于制造具有一组导电元件224的复合部件212的方法和设备。带有导电元件224的复合部件212形成布线系统202。在例证性实施方式中，固化多层复合材料216以形成复合部件212。带有金属材料层223和陶瓷材料层225的底漆211被沉积到复合部件212的表面222上。一组导电元件224被沉积到底漆221上，使得电子装置214形成在复合部件212的表面222上的底漆221上。在另一个例证性实施方式中，在固化和修整复合部件212之后，将带有这组导电元件224的材料层300与复合部件212共结合。在这个例证性示例中，这两个实施方式都提供了将来自电源207的电力206供应到装置208的手段。
通过使用例证性实施方式，可将用于飞行器的布线系统集成到复合部件中。可使用直写处理自动进行将导电元件沉积到部件上的处理。直写处理允许在制造处理的上游出现导电元件的沉积，而不需要进行蚀刻或其它耗时的后处理步骤。结果，可减少制造用于飞行器的布线系统所需的时间。
例证性实施方式还减少了将布线系统安装在飞行器中所需的时间。作为制造各物理布线组件、将这些组件组装成线束，将线束安装在飞行器中的替代方式，使用例证性实施方式允许操作人员绕过用于一些复合结构的那些步骤。
在一些情况下，可在整个飞行器中使用根据例证性实施方式的布线系统。在其它情况下，这种系统可与使用线束的现有布线系统结合使用。工时的减少导致制造飞行器的成本降低。此外，例证性实施方式建立了在复合结构上沉积导电元件的可靠及可重复处理。
另外，当在复合飞行器部件上沉积导电元件时，实现了显著的重量节省。减少了对诸如系绳、夹具和托架及其它的附属结构的需要。结果，使用例证性实施方式减轻了飞行器的重量。重量的这种减轻可提升飞行器的动力空气学性能。
例证性实施方式还有助于确保复合飞行器部件的结构完整性。作为钻孔、装埋这些孔并且安装紧固件的替代方式，电子装置在复合部件上形成而不损伤结构。以此方式，可减少或不用对各孔的裂缝、分层和其它不一致的检查，从而导致另外的时间和成本节省。
按下面列举的段落描述根据本公开的创造性主题的例证性非排他性示例：
A1.一种用于制造复合部件的方法，该方法包括：
固化复合材料层，以形成复合部件；
在所述复合部件的表面上沉积底漆；以及
在所述底漆上沉积一组导电元件，使得在所述复合部件上形成电子装置。
A2.根据段落A1所述的方法，其中，在所述复合部件的表面上沉积所述底漆包括：
在所述复合部件的表面上沉积金属材料层；
在所述金属材料层上沉积陶瓷材料层。
A3.根据段落A1所述的方法，其中，在所述复合部件的表面上沉积所述底漆包括：
使用热等离子体喷涂将金属材料层喷涂到所述复合部件的表面上；以及
使用热等离子体喷涂将陶瓷材料层喷涂到所述金属材料层上。
A4.根据段落A3所述的方法，其中，沉积所述一种导电元件包括：
使用热等离子体喷涂将导电材料喷涂到所述陶瓷材料层上，以形成所述一组导电元件。
A5.根据段落A1所述的方法，其中，在所述底漆上沉积所述一组导电元件包括：
在从所述复合部件的一端延伸到所述复合部件的另一端的所述底漆上沉积导电迹线，以形成用于经过所述复合部件供应电力的导电轨。
A6.根据段落A1所述的方法，所述方法还包括：
使用直写处理在所述底漆上沉积所述一组导电元件。
A7.根据段落A6所述的方法，其中，所述直写处理选自热等离子体喷涂、纳米颗粒喷墨处理、丝网印刷、自动化喷墨处理和动力金属喷涂中的一种。
A8.根据段落A1所述的方法，其中，在所述复合部件的表面上沉积所述底漆包括：
在沉积所述一种导电元件之前，向所述复合部件的表面施加多个电介质材料层。
A9.根据段落A1所述的方法，所述方法还包括：
在所述一组导电元件的顶部上施加多个保护材料层。
A10.根据段落A1所述的方法，其中，沉积所述一组导电元件包括：
沉积导电迹线、互连件、导线、晶体管、集成电路或导电连接器中的至少一个。
A11.根据段落A1所述的方法，其中，所述复合部件是飞行器部件。
A12.一种设备，该设备包括：
用于飞行器的复合部件；和
底漆，其被沉积在所述复合部件的表面上；和
电子装置，其包括沉积在所述底漆上的一组导电元件，其中，通过流过所述一组导电元件的电流向与所述复合部件连接的装置供应电力。
A13.根据段落A12所述的设备，其中，所述底漆包括：
使用热等离子体喷涂将金属材料层喷涂到所述复合部件的表面上；以及
使用热等离子体喷涂将陶瓷材料层喷涂到所述金属材料层上。
A14.根据段落A13所述的设备，其中，使用热等离子体喷涂将导电材料喷涂到所述陶瓷材料层上，以形成所述一组导电元件。
A15.根据段落A14所述的设备，其中，所述导电材料选自铜、铜合金、碳、石墨、钛、镍或银中的至少一个。
A16.根据段落A12所述的设备，其中，所述复合部件选自蒙皮面板、内部面板、纵梁、框架、翼梁、机翼、小翼、机身、尾翼和控制面中的一个。
A17.根据段落A12所述的设备，其中，所述一组导电元件包括导电迹线、互连件、导线、晶体管、集成电路或导电连接器中的至少一个。
A18.一种用于制造复合部件的方法，该方法包括：
铺设用于所述复合部件的复合材料层；
固化所述复合材料层，以形成所述复合部件；
使用直写处理在材料层上沉积一组导电元件，使得在所述材料层上形成电子装置；以及
将具有所述一组导电元件的材料层与所述复合部件共结合，其中，通过流过所述一组导电元件的电流向与所述复合部件连接的装置供应电力。
A19.根据段落A18所述的方法，其中，沉积所述一组导电元件包括：
使用热等离子体喷涂将导电材料喷涂到所述材料层上，以形成所述一组导电元件。
A20.根据段落A18所述的方法，其中，所述材料层包括热塑性膜。
已经出于例证和描述的目的提供了对不同例证性实施方式的描述，该描述不旨在是排他性的或者限于所公开形式的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，许多修改和变形将是明显的。另外，相比于其它期望的实施方式，不同的例证性实施方式可提供不同特征。选择并描述所选择的一个或多个实施方式，以最佳地说明这些实施方式、实际应用的原理，并且使本领域的其它普通技术人员能够理解具有适于预期具体使用的各种修改的各种实施方式的公开。

Claims (17)

1.一种用于制造复合部件的方法，该方法包括：
固化复合材料层，以形成所述复合部件；
在所述复合部件的表面上沉积底漆，其中，在所述复合部件的所述表面上沉积所述底漆的步骤包括：
使用热等离子体喷涂将金属材料层喷涂到所述复合部件的所述表面上；以及
使用所述热等离子体喷涂将陶瓷材料层喷涂到所述金属材料层上；以及
在所述底漆上沉积一组导电元件，使得在所述复合部件上形成电子装置，其中，沉积所述一组导电元件的步骤包括：
使用所述热等离子体喷涂将导电材料喷涂到所述陶瓷材料层上，以形成所述一组导电元件。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述底漆上沉积所述一组导电元件的步骤包括：
在从所述复合部件的一端延伸到所述复合部件的另一端的所述底漆上沉积导电迹线，以形成用于经过所述复合部件供应电力的导电轨。
3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
使用直写处理在所述底漆上沉积所述一组导电元件。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述复合部件的所述表面上沉积所述底漆的步骤包括：
在沉积所述一组导电元件之前，向所述复合部件的所述表面施加多个电介质材料层。
5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
在所述一组导电元件的顶部上施加多个保护材料层。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述复合部件是飞行器部件。
7.一种包括用于飞行器的复合部件的设备，该设备还包括：
底漆，所述底漆被沉积在所述复合部件的表面上，其中，所述底漆包括：
使用热等离子体喷涂被喷涂到所述复合部件的所述表面上的金属材料层；和
使用所述热等离子体喷涂被喷涂到所述金属材料层上的陶瓷材料层；和
电子装置，所述电子装置包括沉积在所述底漆上的一组导电元件，其中，使用所述热等离子体喷涂将导电材料喷涂到所述陶瓷材料上，以形成所述一组导电元件，其中，通过流过所述一组导电元件的电流向与所述复合部件连接的装置供应电力。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述导电材料选自铜、铜合金、碳、钛、镍或银中的至少一个。
9.根据权利要求7所述的设备，其中，所述复合部件选自蒙皮面板、内部面板、纵梁、翼梁、机翼、小翼和尾翼中的一个。
10.根据权利要求7所述的设备，其中，所述一组导电元件包括导电迹线、导线或晶体管中的至少一个。
11.根据权利要求7所述的设备，其中，所述导电材料包括石墨。
12.根据权利要求7所述的设备，其中，所述复合部件包括框架。
13.根据权利要求7所述的设备，其中，所述复合部件包括机身。
14.根据权利要求7所述的设备，其中，所述复合部件包括控制面。
15.根据权利要求7所述的设备，其中，所述一组导电元件包括互连件。
16.根据权利要求7所述的设备，其中，所述一组导电元件包括集成电路。
17.根据权利要求7所述的设备，其中，所述一组导电元件包括导电连接器。
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