CN106794645A - 具有锥形粘合剂设计的结构粘合补片 - Google Patents

Abstract

用于修理复合结构的方法和装置。复合修理补片系统包括复合修理补片和多个粘合剂层。复合修理补片包括具有贴合复合结构上的不一致区域的曲面的第一侧面。复合修理补片包括具有不同结构性质的多个区。多个粘合剂层在复合修理补片的第一侧面上。复合修理补片的至少一个区内多个粘合剂层的厚度变化以形成锥形粘合剂部分。

Description

具有锥形粘合剂设计的结构粘合补片

相关申请的交叉引用

本申请为2013年5月26日提交的，名称为“使用特制补片的复合结构的可预测粘合修理(Predictable Bonded Rework of Composite Structure Using TailoredPatches)”，代理人档案号08-1011-US-DIV，并且公开为美国公开号2013/0337214的美国序列号13/902,816的部分继续申请；所述美国序列号13/902,816是2009年3月9日提交的美国序列号12/400,519——在2013年5月28日授权的现美国专利号8,449,703，代理人档案号08-1011-US-NP——的分案；其公开内容通过引用被并入本文。

背景信息

1.技术领域：

本公开内容一般涉及复合结构，并具体地涉及修理复合结构。更加具体地，本公开内容涉及使用具有锥形粘合剂设计的补片修理复合结构的不一致区域的方法和装置。

2.背景技术：

复合结构有时具有包含一个或多个不一致的局部区域，该一个或多个不一致可能需要修理，从而使得结构在设计容限内。这些不一致可以包括，例如但不限于，裂缝、层离和在复合结构的使用周期期间形成的其它类型的不一致。

常常地，使用补片修理复合结构的不一致区域。该补片可以包括复合材料、金属或其组合。不同类型的技术可以被用于使用补片修理复合结构。

比如，补片可以被放置在不一致区域之上，并使用机械紧固件固定至原结构(parent structure)。可以通过视觉检查紧固件随时间监测补片的状况。

在其它情况中，可以使用粘合接头将修理补片固定至原结构。该技术可能还需要使用机械紧固件，其提供辅助负荷路径，形成阻止机构，以限制不一致的生长。

然而，当复合结构是飞机结构时，这些类型的修补技术不能如期望地进行。例如，使用紧固件可以超出预期地增加飞机重量、对飞机的阻力或者二者。作为另一个实例，粘合补片不能以期望的方式减少不一致的扩展。因此，具有考虑上面讨论的问题中的至少一些以及其它可能的问题的方法和装置将是期望的。

发明内容

本公开内容的实施方式提供用于修理结构的不一致区域的方法和装置。结构可以采取在飞机中使用的复合结构的形式。在一些情况中，结构还可以是金属结构。

补片被粘合至结构的不一致区域。补片具有带有不同结构性质的两个或更多个区。锥形粘合剂部分被放置在补片和结构之间。这些锥形粘合剂部分也具有不同的结构性质。例如，锥形粘合剂部分可以具有不同的运动学常数、弹性常数、本构常数(constitutiveconstant)、层间断裂韧度或其组合。

可以定制补片区和锥形粘合剂部分两者以减少不一致边界区域处的应变能量释放速率，其比使用紧固件或粘合接头而没有锥形粘合剂部分的补片更有效。裂缝的传播可以被减少或消除。以该方式，贯穿飞机的使用周期，具有锥形粘合剂部分的补片实质上增加结构的损坏容限和耐久性。由此，锥形粘合剂增加补片的寿命并降低对不一致区域的修理频率。

特征和功能可以在本公开内容的各种实施方式中单独地实现，或可以在仍其它实施方式中组合，其中进一步细节参考下面的描述和附图可见。

附图说明

在所附权利要求中提出说明性实施方式的据信为特性的新特征。然而，当结合附图阅读时，通过参考本公开内容的说明性实施方式的下面的详细描述将更好地理解说明性实施方式，以及其优选的使用模式、进一步的目的和特征，其中：

图1是根据说明性实施方式的复合结构上的粘合修理补片的图解；

图2是根据说明性实施方式的复合结构上的粘合修理补片的截面图的图解；

图3、3A、3B和3C是根据说明性实施方式的粘合剂层的平面图的图解；

图4是根据说明性实施方式的粘合剂层的截面图的图解；

图5是根据说明性实施方式的形成修理补片的部分的复合修理补片的平面图的图解；

图6是根据说明性实施方式的形成修理补片的部分的复合修理补片的截面图的图解；

图7是根据说明性实施方式的分隔为具有不同层间韧度的区的定制层压补片的截面图的图解；

图8是根据说明性实施方式的显示用于定制层压补片的不同区的层片安排的表的图解；

图9是根据说明性实施方式的图解层压补片中层片的平面图的图解；

图10是根据说明性实施方式的图解层压补片中层片的平面图的图解；

图11是根据说明性实施方式的图解层压补片中层片的平面图的图解；

图12是根据说明性实施方式的图解层压补片中层片的平面图的图解；

图13是根据说明性实施方式的修理补片的平面图的图解，其图解了脱粘合(disbonding)的通常传播路径；

图14是根据说明性实施方式的显示通过补片的区的脱粘合进展的截面图的图解；

图15是根据说明性实施方式的显示通过补片的区的脱粘合进展的截面图的图解；

图16是根据说明性实施方式的显示通过补片的区的脱粘合进展的截面图的图解；

图17是根据说明性实施方式的使用补片修理包含不一致的复合结构的区域的方法的流程图的图解；

图18是根据说明性实施方式的飞机的图解；

图19是根据说明性实施方式的修理环境的框图的图解；

图20是根据说明性实施方式的粘合零件修理补片的图解；

图21是根据说明性实施方式的锥形粘合剂部分的局部截面图的图解；

图22是根据说明性实施方式的粘合补片内部的平面外层间拉伸应力的曲线的图解；

图23是根据说明性实施方式的粘合补片内部的层间剪切应力分布的曲线的图解；

图24是根据说明性实施方式的复合结构上粘合复合修理补片的总体截面图的图解；

图25是根据说明性实施方式的粘合复合修理补片的图解；

图26是根据说明性实施方式的使用具有锥形粘合剂部分的补片系统修理复合结构的方法的流程图的图解；

图27是根据说明性实施方式的飞机制造和使用方法的框图的图解；和

图28是其中可以实施说明性实施方式的飞机的框图的图解。

具体实施方式

说明性实施方式意识到并考虑了一个或多个不同的考虑因素。例如，说明性实施方式意识到并考虑了减少或消除飞机结构中不一致的延伸可能是期望的。作为实例，说明性实施方式意识到并考虑了提供用于复合飞机结构上不一致区域的补片可能是期望的，该补片在飞机的操作寿命期间不脱粘合。在该说明性实例中，“脱粘合”可以指在补片和下面的复合结构之间的粘合接头处补片的分离。

说明性实施方式进一步意识到并考虑了减少补片、复合结构或两者中的应力以基本上防止不一致在复合结构内延伸可能是期望的。例如，没有限制地，说明性实施方式意识到并考虑了以期望的方式设计补片和下面的粘合剂层以释放应变能量来基本上防止裂缝延伸通过复合结构可能是期望的。

因此，说明性实施方式提供了用于修理结构的方法和装置。结构可以是用于飞机的复合结构。装置包括复合修理补片和多个粘合剂层。复合修理补片包括具有贴合复合结构上不一致区域的曲面的第一侧。复合修理补片包括具有不同结构性质的多个区。多个粘合剂层位于补片的第一侧上。多个粘合剂层的厚度在复合修理补片的至少一个区内变化，以形成锥形粘合剂部分。

现在参考附图并具体地参考图1和2。根据公开的实施方式，复合修理补片30被用于修理复合结构24中的不一致区域22。如本文所使用，“不一致区域”、“不一致”和“多个不一致”每个指可能超出设计容限以外的复合结构24中的局部区域。例如，没有限制地，不一致区域22可以包括在制造复合结构24时，或之后在复合结构24的使用寿命期间可能出现的空隙、凹痕或孔隙。

复合修理补片30包括覆盖不一致区域22并通过粘合剂层34粘合至复合结构24的层压层32，所述粘合剂层34包括形成粘合接头42的结构粘合剂。复合修理补片30的大小可以随应用和不一致区域22的尺寸而改变。

粘合剂层34将粘合接头42和不一致区域22分隔为分别的第一控制区、第二控制区、和第三控制区36、38、40，其可以提供在复合结构24和复合修理补片30之间传递的过渡负荷的平稳(graceful)减少。第一控制区36居中定位在不一致区域22之上，并且第二控制区和第三控制区38、40可以分别地包括围绕居中定位的第一控制区36的一对基本上同心的环。

虽然在说明性实施方式中显示控制区36、38、40为大体上圆形的，但是可以形成多种其它形状。同样地，在其它实施方式中，复合修理补片30可以仅具有两个控制区，或可以具有超过三个控制区，如图22中所示的。

第一控制区36可以展现良好的平面内粘合剂应力。第二控制区38可以被称为“耐久性区”并且可能需要评价和量化层压层32和复合结构24之间的该区内的任意脱粘合，从而确定修理是否应当被进行。第三控制区40——其可由平面内剪切和剥离力矩占主导——可以影响层压层32和复合结构24之间整个结构粘合的性状。

现在具体地参考图2-4，粘合剂层34可以包括由同心环形状的第二粘合剂部分和第三粘合剂部分46和48围绕的中心第一粘合剂部分44。第一、第二和第三粘合剂部分44、46、48的大小和形状分别大体上对应于复合修理补片30的第一、第二、和第三控制区36、38、40。第一、第二和第三粘合剂部分44、46、48的每个可以包括市售的结构粘合剂的一个或多个层片，市售的结构粘合剂通常以膜或片形式可得，其可被切割为期望的形状。

第一、第二和第三粘合剂部分44、46、48还可以由市售的结构粘合剂糊形成。如先前所提到的，对于第一、第二和第三粘合剂部分44、46、48的每个，粘合剂片材料的多个层片(未示出)或层可以被堆积以形成期望的厚度“t”。可以使用层压层32和复合结构24之间的厚度“t”定制粘合的强度。在一些应用中，可能仅需要粘合剂片材料的单一层片，而在其它应用中，多于一个层片可能是必需的，这取决于应用和粘合剂片的厚度。

在一个实施方式中，在第一、第二和第三粘合剂部分44、46、48之间可以形成圆周间隙“g”，以助于阻止层压层32和复合结构24之间潜在的脱粘合的生长。填料50可以被放置在间隙“g”的一个或两个中，以助于阻止。

可以以这样的方式定制第一、第二和第三粘合剂部分44、46、48的每个的性质：影响粘合接头42的第一、第二和第三控制区36、38、40分别释放应变能量的速率。可以通过分别改变第一、第二和第三粘合剂部分44、46、48的尺寸，诸如厚度“t”或宽度“w”，或通过改变膜、糊、薄纱(scrim)等的形式，以及通过改变粘合剂层的结构性质，诸如断裂韧度、剥离或剪切性质，或通过提供第一、第二和第三粘合剂部分44、46、48之间的间隙“g”来实现第一、第二和第三粘合剂部分44、46、48的每个的定制。额外地，隔离物或填料50可以被插入第一、第二和第三粘合剂部分44、46、48之间以助于阻止脱粘合生长。

使用定制的第一、第二和第三粘合剂部分44、46、48可以导致粘合的复合修理补片30，其被分为以不同速率分别释放应变能量的多个控制区36、38、40。第一、第二和第三控制区36、38、40提供补片30和复合结构24之间过渡负荷的平稳减少，其不仅可以允许预测脱粘合延伸的过程，而且可以允许通过简单视觉检查或其它无损检查技术评估复合修理补片30的状况。虽然显示和讨论三个控制区，但是可以存在多于或少于三个控制区。

覆盖不一致区域22的复合修理补片30的第一控制区36展现了良好的平面内应力，其可以抑制粘合接头42的脱粘合边界周围的应力集中。第一控制区36内的总的粘合剂应力可以减少在施加至复合结构24的最大负荷限下脱粘合延伸所必需的应变能量释放速率。

第二控制区38内复合修理补片30的特性可以导致应变能量以大于第一控制区36的速率的速率释放。可以在第二控制区38内的粘合接头42中发生的任何脱粘合可以由耐疲劳性脱粘合曲线(未示出)预期，其限定起始脱粘合生长所需的功输入。选择第三控制区40的特性，使得第三控制区40内的应变能量释放速率大于第二控制区38的应变能量释放速率，以阻碍脱粘合起始和生长，以及平面内剪切和剥离力矩。

现在转移注意至图5和6，其图解了包括纤维增强的聚合物的多个层片52的层压层32，其中层片52可以被定制从而助于实现分别具有期望应变能量释放速率的第一、第二和第三控制区36、38、40。

通过选择层片、布置层片或两者，使得第一、第二和第三控制区36、38、40的每个中的层片具有不同的特性，可以在控制区36、38、40内定制层压层32内的应变能量释放速率。换句话说，第一、第二和第三控制区36、38、40的每个可以具有该区独有的层片特性。

例如，没有限制地，第二控制区38中的层片可以具有不同于第一或第三控制区36或40中的层片的特性，并且第一控制区36中的层片可以具有不同于第二和第三控制区38和40中的层片的特性。如本文所使用的，例如，没有限制地，“特性”和“层片特性”指层片中纤维增强的类型、大小或数量，层片厚度，层片之间的间隙，层片之间放置的材料、元件或结构，层片的数目，在层片中使用的基体的类型或密度，每个层片的堆叠取向(角度)，在层片堆中层片取向的顺序，或其它特性中至少一个。

如本文所使用的，词组“中至少一个”，当与项目列举一起使用时，表示可以使用所列举的项目中一个或多个的不同组合且可以仅需要列举中的一个项目。项目可以是具体的物体、事物或类别。换句话说，“中至少一个”表示可以使用来自该列举的项目的任意组合或项目的任意数目，但可能不需要列举中的全部项目。

例如，“项目A、项目B和项目C中至少一个”可以表示项目A；项目A和项目B；项目B；项目A、项目B和项目C；或项目B和项目C。在一些情况中，“项目A、项目B和项目C中至少一个”可以表示，例如，没有限制地，两个项目A、一个项目B、和十个项目C；四个项目B和七个项目C；或一些其它适合的组合。

可以通过在层压层32和复合结构24之间形成楔面接头或锥形接头(未示出)定制第一、第二和第三控制区36、38、40中一个或多个内的应变能量释放速率。还可以通过以可以改变第一、第二和第三控制区36、38、40的每个中的层压层32的机械性质的方式在层片52之间的某些区域内提供间隙(未示出)定制应变能量释放速率。

同样地，层片52的不同取向顺序可以是期望的，从而助于实现限定的第一、第二和第三控制区36、38、40。取向指层片中增强纤维与层片的中心轴的堆叠角度或方向。例如，没有限制地，每个区中增强纤维的角度可以选自0°、30°、60°、90°、0°、+45°、-45°、90和其它适合角度中的一个。

在图5和6中图解的实例中，第一控制区36内的层片52中使用的材料、层片52的取向顺序或两者导致应变消余的最高速率。第二控制区38和第三控制区40中这些材料的选择、层片取向顺序或两者分别导致应变能量释放的中间或最低速率。在其它实施方式中，取决于应用，第三控制区40可以拥有应变能量消余的最高速率，而第一控制区36拥有应变能量消余的最低速率。换句话说，每个区中的层片52可以以不同于本文中所示的方式配置。

现在转移注意至图7，其图解了在被压实并固化为加固的层压板之前包括纤维增强的聚合物的八个层片52的通常定制的层压补片32a。当俯视时，包括第一、第二和第三控制区36、38、40的定制的层压补片32a的形状可以与在图5中图解的复合修理补片32的形状基本上相同。形成定制的层压补片32a的层片52可以被称为层片#1-#8。图8是图解对于层片#1-#8的每个在第一、第二和第三控制区36、38、40内的层压补片32a的层片取向的表，而图9-12显示了层片1-4的构成部分。

如结合图5和6在上面所提到的，在第一、第二和第三控制区36、38、40的每个中，层片52的特性可以是不同的。第一、第二和第三区36、38和40中应变能量的释放速率涉及限定各自第一、第二和第三控制区36、38、40中定制的层压补片32a的层间韧度的模量或刚度。

在说明性实施方式中，第一控制区36具有最高的层间断裂韧度，而第三控制区40具有最低的层间断裂韧度。在描绘的实例中，第三控制区40的层间断裂韧度可以在近似0.5和1.0in-#/in²之间。第二控制区38的层间断裂韧度可以在近似1.5和2.0in-#/in²之间。第一控制区36可以具有等于或大于近似2.5in-#/in²的层间断裂韧度。

然而，在其它说明性实例中，第三控制区40可以具有最高的层间断裂韧度且第一控制区36可以具有最低的层间断裂韧度。在该情况中，第二控制区38的层间断裂韧度可以在第一和第三控制区36、40的分别的层间断裂韧度之间。

第一、第二和第三控制区36、38、40的层间断裂韧度的具体值将取决于在第一、第二和第三控制区36、38、40内存在的层片52的应用和具体机械性质。而且，第一、第二和第三控制区36、38、40内的层间断裂韧度的值可以定制为如在图3、3A、3B和3C中所示的粘合剂层34的性质，。比如，补片可以被配置，使得粘合剂层34的部分44、46、48的机械性质与第一、第二和第三控制区36、38、40内定制的层压补片32a的机械性质适当地匹配以提供最大性能。虽然未在图7中示出，但粘合剂层34的第一、第二和第三粘合剂部分44、46、48分别位于层压补片32a的第一、第二和第三控制区36、38、40之下并可以基本上与其同延。

如前面所讨论的，可以通过使用层片52中不同的预浸渍材料，通过重叠第一、第二和第三控制区36、38、40的邻接区之间的层片52，通过使用第一、第二和第三控制区36、38、40的每个内的不同的层片取向顺序，或其组合控制第一、第二和第三控制区36、38、40内的层间断裂韧度。例如，图8图解了第一、第二和第三控制区36、38、40的每个内的层片#1-#8的不同层片取向顺序。

例如，可见在分别比较第二和第三控制区38、40的层片52的取向顺序中，层片#4和层片#5在第三控制区40中以90°取向，但在第二控制区38中具有0°取向。如先前所提及的，层片取向指在形成每个层片52的聚合物基体——通常是预浸料——中容纳的单向增强纤维的取向的方向。第一控制区36的层片#1-#8的取向顺序不同于第二或第三控制区38、40的取向顺序。

现在参考图7和9-12，层片#1包括单一圆形部分51，如图9中所示，其相对于取向参比方向69具有0°度纤维取向，其延伸穿过所有的第一、第二和第三控制区36、38、40。层片#2包括在图10中所示的圆形中心部分53，其具有+45°纤维取向。层片#2还具有外环形部分55，其具有90°纤维取向。由于层片#2的配置，控制区36具有90°和+45°度的组合纤维取向，而控制区38和40两者具有90°纤维取向。

层片#3包括第一控制区36内的单一部分57(图11)，其具有-45°纤维取向，而在第二和第三控制区38和40中，存在间隙49(图7)。最后，层片#4(图12)包括部分59，其具有延伸贯穿第一和第二控制区36、38的0°纤维取向。部分59被具有90°纤维取向的部分61围绕，部分61被局限于第三控制区40。在图7所示的层片#5-8实质上为上面描述的层片#1-4的镜像。

在该说明性实例中，第一、第二和第三控制区36、38、40的每个在定制的层压补片32a、粘合接头42或两者(图2)中拥有不同的层间断裂韧度。定制的层压补片32a的第一、第二和第三控制区36、38、40内的层间断裂韧度可以配置为顺从(compliment)粘合接头42中的总粘合剂应力，以便容纳和抵抗定制的层压补片32a或粘合接头42中不一致的生长。

图13图解了可以阻止在第三控制区40的外边缘处的点60处起始并向内生长的脱粘合的方式。在该实例中，在外边缘54处起始的脱粘合可以被图解为直接向内生长，如箭头62的方向所示，直到到达第二和第三控制区38、40之间的边界64。由于第一、第二和第三控制区36、38、40中的材料差异，间隙“g”或填料50(图4)的存在，或粘合剂层34(图2)的第一、第二和第三粘合剂部分44、46、48的粘合剂性质中的差异的至少一个，脱粘合被阻止并可以围绕第三控制区40的边界64圆周地移动，如箭头63的方向所示。

在另一说明性实例中，脱粘合可以从第三控制区40前进并进入第二控制区38然后向内朝向第一控制区36前进，如箭头66所指示。当脱粘合的前进到达第一和第二控制区36、38之间的边界67时，其被阻止并可以围绕边界67圆周地移动，如箭头68所指示。

参考图13和14，当脱粘合72从点60向内移动时，复合修理补片的外边缘54可以向上剥离。该剥离可以导致裂开一部分覆盖的油漆(未示出)，其提供第三控制区40内脱粘合起始或生长的视觉指示。脱粘合的该视觉指示可以在第二和第三控制区38、40之间的边界64处终止。

如图15中所示，如果脱粘合72朝向边界67继续进入第二控制区38，则第二和第三控制区38、40的区域中的复合修理补片30可以向上剥离。覆盖的油漆可以被进一步裂开并提供脱粘合72已经前进进入或通过第二控制区38的视觉指示。

图16图解了已经前进上至不一致区域22的边界75的脱粘合72。在该点，复合修理补片30和全部三个第一、第二和第三控制区36、38、40的区域可以向上剥离以进一步裂开覆盖的油漆。该动作提供脱粘合已经推进至复合修理补片30可能需要修理的点的甚至更加明显的视觉指示。

在该说明性实例中，复合修理补片30的第一、第二和第三控制区36、38、40提供允许无损视觉检查复合修理补片30——包括复合修理补片30和复合结构24之间的粘合接头42——的状况的手段。在其它说明性实例中，除了视觉检查以外，或代替视觉检查，其它无损检查技术可以被用于评价复合修理补片30的状况。

图17图解了使用补片修理包含不一致的复合结构的区域的方法的流程图。使用的补片可以是图7中所示的定制的修理补片32a。层压层通过一系列步骤74形成，步骤74以步骤78处的堆叠层片开始，该步骤78使用可以与图7和8中所示的那些类似的层片安排和取向顺序。

如在步骤80所示的，层片被分为多个区，作为来自步骤78的层片堆叠的部分。同样地，如前面所讨论的，通过使用不同的材料和/或层片取向，提供具有不同的层间断裂韧度的区，如在步骤82所示的。

在步骤84，形成粘合剂的层，和在步骤86，粘合剂层被分为多个部分。然后，将区与粘合剂层的部分对齐，如在步骤88所示的。粘合剂层被用于将补片粘合至结构，如在步骤90所示的。在步骤92，可以随时间视觉检查补片，以确定每个区中补片的状况。

参考图18，根据说明性实施方式，描绘了飞机的图解。在该说明性实例中，飞机100具有附接至机身106的机翼102和机翼104。飞机100包括附接至机翼102的发动机108和附接至机翼104的发动机110。

机身106具有尾翼部分112。水平安定面114、水平安定面116和垂直安定面118被附接至机身106的尾翼部分112。

在该说明性实例中，机翼104包括复合结构24。在该说明性实例中，复合结构24采取复合蒙皮板的形式。如所示的，不一致区域22存在于机翼104上的复合结构24中。

在该描绘的实例中，复合修理补片119被用于修补不一致区域22。复合修理补片119包括第一控制区、第二控制区和第三控制区。复合修理补片119还包括锥形粘合剂部分(在该视图中未示出)。这些锥形粘合剂部分被放置在复合修理补片119和不一致区域22之间，以将复合修理补片119粘合至不一致区域22，来减小在飞机100操作期间作用在不一致区域22上的力。

参考图19，根据说明性实施方式，描绘了修理环境的框图的图解。在该描绘的实例中，修理环境130为其中补片系统132可以被用于修理飞机134的部分的环境。

图18中所示的飞机100为该图中所示的飞机134的实体实施的实例。图1-16中所示的复合修理补片30和图18中所示的复合修理补片119为该图中补片系统132的实施的实例。

如所描绘的，补片系统132被用于修理飞机134中的结构136。在该说明性实例中，结构136可采取多种形式。比如，结构136可以是复合结构138、金属结构140，或采取飞机134中另一类型结构的形式。具体地，飞机134中的结构136可以选自下述中的一个：控制结构表面、结构蒙皮板、机翼结构、结构尾翼和其它适合类型的结构。

在该描绘的实例中，结构136具有表面142。在该说明性实例中，表面142面向飞机134的外部。

不一致区域144存在于结构136中。图1-16和图18中所示的不一致区域22为以框图形式在该图中所示的不一致区域144的实施的实例。在一些说明性实例中，不一致区域144可以在表面142下面延伸进入结构136，延伸通过连接至结构136的额外结构，或两者。

如所示，不一致区域144包括裂缝146。裂缝146是结构136中的间隔。在其它说明性实例中，除了裂缝146之外，或代替裂缝146，其它不一致可以存在于不一致区域144中。

在该说明性实例中，裂缝146具有在裂缝146的每个末端上的裂缝尖148。基本上防止裂缝146在结构136的表面142中的裂缝边界内延伸可能是期望的。具体地，基本上防止裂缝146的每个末端上的裂缝尖148进一步沿结构136的表面142延伸可能是期望的。

在该描绘的实例中，补片系统132可以被用于修理不一致区域144并且基本上防止裂缝146的延伸。补片系统132包括许多不同的零件。如本文中所使用，“许多”项目可以是一个或多个项目。例如，许多零件表示一个或多个零件。

如所图解，补片系统132包括补片149。补片149是配置为放置在不一致区域144之上并使用多个粘合剂层152粘合至不一致区域144的结构。补片149可以包括各种材料，诸如金属、复合材料和其它适合的材料。

如所示，补片149采取复合修理补片150的形式，其配置为使用多个粘合剂层152粘合至复合结构138。在该说明性实例中，图1-16中的复合修理补片30为该图中复合修理补片150的实施的实例。

在该描绘的实例中，复合修理补片150具有复合层151。复合层151可以包括一组复合层片153。图7中所示的层压层32中的层片52可以是具有一组复合层片153的复合层151的实施的实例。

如本文所使用，项目的“组”表示一个或多个项目。比如，复合层片153的组包括一个或多个复合层片。

在该说明性实例中，复合修理补片150包括第一侧面154和第二侧面155。第二侧面155与第一侧面154是相反的。在该说明性实例中，复合修理补片150的第一侧面154向内面对朝向结构136并连接至锥形粘合剂部分156。复合修理补片150的第一侧面154可以具有贴合结构136上不一致区域144的曲面157。

复合修理补片150的第二侧面155向外面对朝向结构136周围的环境。复合修理补片150的第二侧面155可以具有不同的曲面159，这取决于具体的实施。在一些情况中，当粘合至结构136时，复合修理补片150的第二侧面155可以基本上平行于结构136的表面142。

在其它实例中，第二侧面155基本上贴合结构136的不一致区域144中的锥体161。换句话说，一旦复合修理补片150被粘合至结构136，第二侧面155可以贴合锥体161，而不是基本上平行表面142。锥体161可以是在施加补片系统132之前对结构136执行的楔面修复操作的结果。

如所描绘，复合修理补片150包括多个区158。图1中所示第一、第二和第三控制区36、38和40为多个区158的实施的实例。

在该说明性实例中，多个粘合剂层152被放置在复合修理补片150的第一侧面154上。具体地，许多粘合剂层被放置在复合修理补片150的多个区158的每个内。对应于多个区158的每个，多个粘合剂层152可以具有不同的配置。

在该说明性实例中，多个粘合剂层152可以包括膜粘合剂。膜粘合剂可以采取带或片的形式，其在施加复合修理补片150之前，被放置在不一致区域144上。

在该说明性实例中，多个粘合剂层152的每个具有厚度160和宽度162。图4中所示的厚度“t”和宽度“w”是厚度160和宽度162的实例。

在该描绘的实例中，在复合修理补片150的至少一个区内，多个粘合剂层152的厚度160可以变化。厚度160的该变化在复合修理补片150下面形成锥形粘合剂部分156。

在说明性实例中，在锥形粘合剂部分156的每个内，粘合剂具有可变的厚度-宽度比165。例如，不同的粘合剂部分可以具有30-1比、20-1比、10-1比、或其它比，这取决于具体的实施。由此，锥形粘合剂部分156的每个的斜率可以是不同的。

在说明性实例中，当在复合结构138上放置粘合剂时，粘合剂的每个层可以具有相同的厚度，但是不同的宽度。当具有不同宽度的多个粘合剂层152被堆在彼此之上时，层形成具有不同厚度的粘合剂的堆。

例如，当放置粘合剂时，粘合剂的每个后继层可以比先前的层窄。例如，第一层可以具有第一宽度，并且放置在第一层之上的第二层可以具有小于第一宽度的第二宽度。进一步，放置在第二层之上的第三层可以具有甚至更小的宽度，等等。以该方式，多个粘合剂层152形成锥形粘合剂部分156的每个内的阶梯状或锥形的配置。因此，基于在彼此之上堆的层的数目、那些层的厚度或两者，锥形粘合剂部分156的每个的厚度-宽度比156可以是不同的。该概念的说明显示在图21和图24中。

在说明性实例中，由多个粘合剂层152形成的锥形粘合剂部分156可以大体上对应于复合修理补片150的多个区158。换句话说，锥形粘合剂部分156中的一个可以直接放置在复合修理补片150中多个区158中的一个的下面。

在一些情况中，可以在补片系统132中存在比复合修理补片150中的多个区158更多数量的锥形粘合剂部分156。例如，没有限制地，三个区可以存在于复合修理补片150中，同时五个锥形粘合剂部分156可以存在于复合修理补片150下面。以类似的方式，在复合修理补片150中可以比在多个粘合剂层152中存在更多数量的区。作为实例，四个区可以存在于复合修理补片150中，同时三个或更少个锥形粘合剂部分156可以存在复合修理补片150的下面。

如所描绘，锥形粘合剂部分156包括第一部分166、围绕第一部分166的周长的第二部分168、和围绕第二部分168的周长的第三部分170。在一些说明性实例中，许多额外的部分可以存在。比如，第四部分172可以围绕第三部分170的周长，等等。

在一些情况中，间隙173可以存在于锥形粘合剂部分156的一个或多个之间。间隙173的实施的实例在图7中显示为“g”。间隙173可以是锥形粘合剂部分156之间的圆周间隙，其配置为减小不一致区域144的生长。在其它说明性实例中，间隙173可以不存在或可以具有与图7中所示不同的配置。

在该说明性实例中，设计补片系统132，使得复合修理补片150中多个区158的每个以不同的速率176释放应变能量174进入或离开复合修理补片150。以类似的方式，锥形粘合剂部分156的每个可以被定制为以不同的速率176释放应变能量174。

具体地，应变能量174可以被以不同的速率176释放离开复合结构138和进入复合修理补片150。然后，应变能量174可以被引导返回进入不一致区域22外侧的复合结构138，以阻止不一致区域22的延伸和防止复合修理补片150和复合结构138之间的脱粘合。

在该说明性实例中，应变能量174为由在负荷178下经历形变的系统所存储的能量。当负荷178被移除时，随着系统返回至其原始形状，应变能量174被逐渐地释放。

应变能量174的期望的释放延长补片系统132的寿命，降低在结构136中形成额外不一致的风险，或两者。可以期望的是在进一步远离不一致区域22的复合修理补片150的部分中以更大的速率释放应变能量174，以防止不一致区域22的延伸。

多个区158的每个可以具有不同的特性180，其允许应变能量174被以不同的速率176释放。锥形粘合剂部分156的每个也可以具有不同的特性180。

在该说明性实例中，特性180可以被定制以产生在飞机134的寿命期间以期望的方式执行的补片系统132。特性180可以包括结构性质182、层间破裂设计184、结构形状186或其它适合类型的特性的至少一个。

在说明性实例中，结构性质182指材料的各种负荷操作和负荷转移特性。例如，结构性质182可以指材料抵抗弹性形变、释放应变能量174的能力，或其它性质。

在该描绘的实例中，结构性质182包括运动学常数、弹性常数、本构常数、层间断裂韧度和其它适合的性质。在该说明性实例中，运动学常数代表材料中位移和应变之间的关系。在该说明性实例中，锥形粘合剂部分156的每个具有不同的应力-应变关系，这导致部分之间不同的运动学常数。

弹性常数代表材料拥有弹性的程度。换句话说，弹性常数代表当施加负荷178时材料将延伸或压缩的程度。弹性常数的实例可以包括泊松比、弹性模量、剪切刚性和其它常数。锥形粘合剂部分156的每个可以还具有彼此不同的弹性常数。

进一步，锥形粘合剂部分156的每个可以具有不同的本构常数。本构常数代表材料的弯曲特性。

在说明性实例中，锥形粘合剂部分156也被设计具有不同的层间断裂韧度。层间断裂韧度可以描述为材料对层间断裂的一般抗性。

在该说明性实例中，“层间断裂”或层离，是材料的两层之间不期望的分离。比如，层间断裂是两个复合层片的分离。作为另一实例，层间断裂可以发生在多个粘合剂层152的两个之间。在一些情况中，由于来自处于弯曲负荷下的结构136的边缘处的高剥离应力的平面外负荷，层间断裂可以发生。设计可变的锥形粘合剂以有效地最小化这些剥离应力。

在说明性实例中，层间断裂韧度可以是由选择用于材料的层间断裂设计184的类型确定的值。在该实例中，层间断裂设计184指设计来抵抗层间断裂的每个区的配置。

在该描绘的实例中，多个区158的每个的层间断裂设计184可以包括参数，诸如，层片取向、在每个区中使用的树脂或基体材料的类型、锥形粘合剂部分156的每个中的多个粘合剂层152的厚度160、锥形粘合剂部分156的每个中的多个粘合剂层152的宽度162、间隙173的位置和侧面、和其它设计参数。

锥形粘合剂部分156的每个的层间断裂设计184可以包括模式I、模式II、和模式III性质中的一个。比如，可以设计锥形粘合剂部分156的每个为以期望的方式抵抗拉伸负荷(模式I)、剪切负荷(模式II)、或拉伸负荷和剪切负荷两者(模式III)。

在该描绘的实例中，结构形状186为复合修理补片150中的区和锥形粘合剂部分156的每个的几何配置。例如，没有限制地，复合修理补片150可以具有选自下述之一的结构形状186：圆形形状、长方形形状、正方形形状或其它适合的形状。锥形粘合剂部分156的结构形状186可以与复合修理补片150中对应的区相同或不同。

在一些说明性实例中，复合修理补片150的结构形状186可以在多个区158之间改变。比如，一个区可以具有圆形形状，而另一个区域可以具有长方形形状。在其它说明性实例中，每个区的结构形状186可以是相同的。

使用特性180，可以设计补片系统132具有锥形粘合剂部分156以阻止结构136中不一致区域144的生长。具体地，锥形粘合剂部分156的结构性质182可以助于减少结构136中裂缝146的延伸。

在一些情况中，当结构136是金属结构140时，锥形粘合剂部分156可以降低在裂缝146的每个末端上的裂缝尖148处的应力强度188。在该说明性实例中，应力强度188是由负荷178引起的裂缝尖148附近的应力的量。期望降低的应力强度188以阻止裂缝146的生长。

图19中具有锥形粘合剂部分156的补片系统132的图解不意味暗示对可以实施说明性实施方式的方式进行实体或结构限制。除了图解的零件，或代替图解的零件，可以使用其它零件。一些零件可以是任选的。同样地，提出框以图解一些功能性零件。当在说明性实施方式中实施时，这些框的一个或多个可以被组合、分开、或组合和分开为不同的框。

接下来转到图20，根据说明性实施方式描绘了粘合复合修理补片的图解。在该描绘的实例中，显示了来自图18的复合修理补片119的放大视图。复合修理补片119已经被粘合至复合结构24以覆盖不一致区域22。在该说明性实例中，复合修理补片119包括布置在锥形粘合剂部分202之上的区200。

在该图中，在实线之间显示区200。具体地，复合修理补片119包括核心203、第一区204、第二区206和第三区208。每个后继区围绕先前的区圆周地延伸。

在该说明性实例中，在虚线之间显示锥形粘合剂部分202。在该说明性实例中，锥形粘合剂部分202包括第一部分210、第二部分212和第三部分214。

如所示，锥形粘合剂部分202基本上对应于复合修理补片119的区200。对应的锥形粘合剂部分和补片区可以共同地被称为“粘合剂-补片区”。

如所描绘，单独的锥形粘合剂部分202的每个具有不同的层间断裂韧度。在该说明性实例中，第三部分214具有大约4.5in-lbs/in²的模式I层间断裂韧度，第二部分212具有大约13.5in-lbs/in²的模式II层间断裂韧度，和第一部分210具有大约20.5in-lb/in²的模式III层间断裂韧度。层间断裂韧度的其它值可以被实现，这取决于具体的实施。

在描绘的实例中，可以设计区200以也具有不同水平的层间断裂韧度。比如，第三区208的层间断裂韧度可以处于大约1.75in-lb/in²和大约2.5in-lb/in²之间。在该说明性实例中，第二区206的层间断裂韧度可以处于大约2.5in-lb/in²和大约3.5in-lb/in²之间，而第一区204可以具有等于或大于大约5.00in-lb/in²的层间断裂韧度。以该方式，层片的不同区200的每个和粘合剂的不同部分的每个可以具有不同的的性质，其配置为以不同的速率从复合结构24释放应变能量至复合修理补片119以阻止不一致区域22的生长。

在图21中，根据说明性实施方式描绘了锥形粘合剂部分的局部截面图的图解。在该描绘的实例中，显示了沿图20中的线21-21截取的复合修理补片119的截面图。具体地，显示了在第一部分210内逐渐变细的粘合剂的截面图。

如所图解，复合修理补片119包括复合层220和粘合剂层222。在该说明性实例中，为了简化，未示出复合层220内不同的层片。在该实例中，锥形粘合剂部分包括许多粘合剂层222。

如所描绘，随着第一部分210从最厚部分逐渐变细至最薄部分，第一部分210具有可变的锥形厚度-宽度比。在第一部分210中，粘合剂层222包括形成锥形粘合剂配置的高变化性锥形粘合剂221、中度变化性锥形粘合剂223和小变化性锥形粘合剂225。

在该说明性实例中，在粘合剂层222之间不存在间隙。进一步，平的、均匀的粘合剂层224被放置在直接在不一致区域22上的核心203之上。

在内部粘合剂-补片区210-204内，机身负荷被从不一致区域22传递至复合修理补片119。该区域分配离开不一致区域22中裂缝尖边界217-219的原始输入负荷并最小化裂缝尖力。该动作通过结合提高的泊松比弹性常数的模式III层间扭矩-剪切能力增加和层间应力的降低实现，如图22-23所示。

以该方式，粘合剂-补片区210-204基本上防止复合修理补片119中不期望的结构塑性形变。由此，该区增加并提高了复合修理补片119的损伤容限以防止不一致区域22的延伸。进一步，该区减小或消除了各种空气动力负荷下的复合修理补片的“拉开拉链(unzipping)”。在复合修理补片和复合结构24之间，“拉开拉链”可以脱粘合。

接下来参考图22，根据说明性实施方式，描绘了粘合补片内部的层间拉伸应力的曲线的图解。在该说明性实例中，曲线226显示复合修理补片119内部的平面外层间拉伸应力。

如所示，曲线226显示了跨越补片的重叠的距离对层间拉伸应力(psi)。在该实例中，复合修理补片119内部的平面外层间拉伸应力为负的。

如曲线226所指示，锥形粘合剂层222限制了应力概况。换句话说，作为粘合剂层222的斜率的结果，应力分布是小的，使得应力变为较少的驱动力。相比于一些当前使用的没有锥形粘合剂层222的系统，说明性实施方式阻止驱动力并防止裂缝传播。

接下来转到图23，根据说明性实施方式，描绘了粘合补片内部的层间剪切应力分布的曲线的图解。在该说明性实例中，曲线227显示了复合修理补片119内部的剪切应力分布。

如所示，曲线227显示了跨越补片的重叠的距离对层间剪切应力(psi)。如曲线227所指示，锥形粘合剂层222降低复合修理补片119内的峰值层间剪切应力。该降低增强了不一致区域22之上的补片的损伤容限和耐疲劳性。

在图24中，根据说明性实施方式，描绘了复合结构上粘合的复合修理补片的总体截面图的图解。在该描绘的实例中，显示了沿图20中线24-24截取的复合修理补片119的截面图。

在该说明性实例中，锥形粘合剂部分202的每个具有锥形粘合剂层。具体地，第一部分210具有粘合剂层222，第二部分212具有粘合剂层228，和第三部分214具有粘合剂层229。粘合剂层228和粘合剂层229可以是以与粘合剂层222相同的方式或不同的方式逐渐变细的。

虽然在锥形粘合剂部分202的每个中显示了三个粘合剂层，但是其它数目的层可以存在。五层、九层、十四层或一些其它数目的层可以存在。同样地，虽然在复合层220中显示了三个复合层片，但是可以使用其它数目的层片。在一些说明性实例，还可以在锥形粘合剂部分202之间存在间隙。

利用图20-24中所示的配置，复合修理补片119以期望的方式表现。在内部粘合剂-补片区210-204内，机身负荷被从不一致区域22传递至复合修理补片119，并分配离开裂缝尖边界的原始输入负荷以最小化裂缝尖力，如参考图21-23所显示和描述的。

模式II的中间粘合剂-补片区212-206减小不一致区域22中的平面内应变能量释放速率。以该方式，粘合剂-补片区212-206减小不一致区域22的层间和界面生长的速率。该区增强整个机身复合蒙皮的耐疲劳性。由此，复合结构24能够有效地承载极限负荷。

设计外部粘合剂-补片区214-208以最小化和控制复合修理补片119的拉开拉链效应。设计外部粘合剂-补片区214-208以减轻高的平面外法向损伤负荷效应。该控制通过高模式I层间断裂韧度、弹性常数和可变的锥形角的组合的设计完成。该区在通过再分配进入飞机蒙皮的负荷减少不一致区域22中应变能量释放速率方面是有效的。由此，粘合剂-补片区214-208在各种空气动力条件期间——诸如高突风和机动负荷(maneuver load)——保持静止强度。

现在参考图25，根据说明性实施方式，描绘了粘合的复合修理补片的图解。在该描绘的实例中，显示了复合修理补片的放大视图。复合修理补片230已经代替了复合结构24中不一致区域22之上的复合修理补片119。

复合修理补片230是在图19中以方框形式所示的补片系统132的另一实施的实例。复合修理补片230已经被粘合至复合结构24以覆盖不一致区域22。

在该说明性实例中，复合修理补片230具有在锥形粘合剂部分234之上布置的区232。在实线之间显示的区232包括核心236、第一区238、第二区240、第三区242和第四区244。每个后继区围绕先前的区圆周地延伸。

在该说明性实例中，在虚线之间显示锥形粘合剂部分234。在该说明性实例中，锥形粘合剂部分234包括第一部分246、第二部分248、第三部分250和第四部分252。如所示，锥形粘合剂部分234基本上对应于复合修理补片230的区232。

如所描绘，单独的锥形粘合剂部分234的每个具有不同的层间断裂韧度。在该说明性实例中，第四部分252具有大约4.5in-lbs/in²的模式I层间断裂韧度，第三部分250具有大约7.5in-lbs/in²的模式I层间断裂韧度，第二部分248具有大约13.5in-lbs/in²的模式II层间断裂韧度，第一部分246具有大约20.5in-lb/in²的模式III层间断裂韧度。层间断裂韧度的其它值可以被实现，这取决于具体的实施。

在层间断裂韧度方面，复合修理补片230的区232可以基本上类似于在图20中所显示和描述的区200。另外，第四区244的层间断裂韧度小于第三区242的层间断裂韧度。在其它说明性实例中，可以使用其它值。

而且，可以基于施加至下面的结构的不同的负荷修改每个区232和锥形粘合剂部分234的设计。比如，基于在飞机上使用复合修理补片的位置，复合修理补片的设计可以不同。作为实例，当在机翼的结构蒙皮板上使用时，复合修理补片的结构设计可以不同于当其在结构尾翼上使用时。由此，区232、锥形粘合剂部分234或两者的一个或多个特性可以被改变以实现期望的性能。

显示在图20-25中显示的不同的配置以图解可以提供有使用说明性实施方式的一些不同的设计。各种其它配置还可以被用于开发复合修理补片230的期望的结构性质。

额外地，补片的类似配置可以被用在金属应用中以修补金属结构。在这样的情况中，将设计补片以降低不一致区域中的应力强度。具体地，设计锥形粘合剂区以降低裂缝尖处的应力强度，以阻止裂缝的生长并延长补片的功能寿命。

图1-16和图19-25中的复合修理补片30、复合修理补片119和复合修理补片230的图解和说明不意味着暗示对可以实施说明性实施方式的方式进行实体或结构限制。除了图解的零件之外，或代替图解的零件，可以使用其它零件。一些零件可以是任选的。

图1-16和图20-25中所示的不同的零件可以是在图19中以方框形式所示的零件可以如何被实施为实体结构的说明性实例。额外地，图1-16和图20-25的一些零件可以与图19中的零件组合，与图19中的零件一起使用，或两个的组合。

现在参考图26，根据说明性实施方式，描绘了使用具有锥形粘合剂部分的补片系统修理复合结构的方法的流程图的图解。图26中所图解的方法可以在图19中的修理环境130中实施。可以实施不同的操作以在结构136上形成补片系统132，来阻止不一致区域144的生长。

在步骤270中，多个粘合剂层被施加至复合结构上的不一致区域，使得多个粘合剂层形成锥形粘合剂部分。多个粘合剂层可以被施加，使得锥形粘合剂部分的每个具有不同的结构性质、不同的厚度-宽度比或其它适合的参数。

在步骤272中，一组复合层片被堆叠以形成复合修理补片，使得复合修理补片包括具有不同结构性质的多个区。在步骤274中，该组复合层片和锥形粘合剂部分被固化，使得锥形粘合剂部分减少复合结构中的不一致的延伸。

在不同描绘的实施方式中的流程图和框图图解了说明性实施方式中的装置和方法的一些可能的实施的结构、功能和操作。就这点而言，流程图或框图中的每个方框可以代表操作或步骤的模块、区段、功能或其部分或组合中的至少一个。

在说明性实施方式的一些可选实施中，方框中注释的一个或多个功能可以不按图中注释的顺序出现。例如，在一些情况中，连续所示的两个方框可以基本上同时执行，或方框有时可以以相反的顺序执行，这取决于涉及的功能。同样地，除了流程图或框图中图解的方框之外，可以添加其它方框。

可以在图27中所示的飞机制造和使用方法300和图28中所示的飞机320的背景中，描述公开内容的说明性实施方式。首先转到图27，根据说明性实施方式，描绘了飞机制造和使用方法的图解。在生产前期间，飞机制造和使用方法300可以包括图28中飞机301的规格和设计302和材料采购304。

在生产期间，进行图28中飞机301的零件和子组件制造306和系统集成308。其后，图28中的飞机301可以通过验收并交付310，从而被投入使用312。在被客户使用312的同时，图28中的飞机301可被安排进行常规维护和保养314，其可以包括改进、重构、修整和其它维护或保养。

可以通过系统集成商、第三方、操作者或其组合执行或进行飞机制造和使用方法300的每一过程。在这些实例中，操作者可以是客户。为了该描述的目的，系统集成商可以包括而不限于任意数目的飞机制造商和主系统转包商；第三方可以包括而不限于任意数目的出售商、转包商和供应商；和操作者可以为航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等等。

现在参考图28，描绘其中可以实施说明性实施方式的飞机的图解。在该实例中，飞机301由图27中的飞机制造和使用方法300生产，并且可以包括具有多个系统318的机身316和内部320。系统318的实例包括推进系统322、电气系统324、液压系统326和环境系统328的一个或多个。可以包括任意数目的其他系统。虽然显示航空航天的实例，但是不同的说明性实施方式可以被用于其他工业，诸如汽车工业。

可以在图27中的飞机制造和使用方法300的至少一个阶段期间，应用本文呈现的装置和方法。具体地，在飞机制造和使用方法300的任一个阶段期间，可以安装来自图19的具有锥形粘合剂部分156的补片系统132。例如，没有限制地，具有锥形粘合剂部分156的补片系统132可以被用于在飞机制造和使用方法300的零件和子组件制造306、常规维护和保养314或一些其它阶段的至少一个期间修理飞机301中的结构。

比如，在发现飞机301的结构中的不一致区域之后，可以使用补片系统132。该不一致区域可以在零件和子组件制造306期间已经形成。可以使用补片系统132修补该区域并依然符合适用的标准，而不是丢弃该结构。

作为另一说明性实例，可以在常规维护和保养314期间，发现飞机301的结构中的不一致区域。在该情况中，可以采用补片系统132，而不是修理所有结构或替换该结构。在利用锥形粘合剂部分156的情况下，可以延长补片系统132以及飞机301中的结构的寿命。

在一个说明性实例中，在图27中的零件和子组件制造306期间生产的零件或子组件，可以与在图27中飞机301投入使用312时生产的零件或子组件类似的方式制作或制造。作为仍另一实例，在生产阶段诸如图27中的零件和子组件制造306和系统集成308期间，一个或多个装置实施方式、方法实施方式或其组合可以被利用。在飞机301投入使用312时、在图27中的维护和保养314期间或二者，一个或多个装置实施方式、方法实施方式或其组合可以被利用。使用许多不同的说明性实施方式可以大大地加快组装、降低飞机301的成本或两者。

因此，说明性实施方式提供用于修理结构的方法和装置。结构可以采取图19中飞机134中复合结构138的形式。在一个说明性实例中，装置包括复合修理补片150和在复合修理补片150的第一侧面154上的多个粘合剂层152。复合修理补片150的第一侧面154具有贴合复合结构138上的不一致区域144的曲面157。复合修理补片150包括具有不同结构性质182的多个区158。复合修理补片150的至少一个区内多个粘合剂层152的厚度160变化以形成锥形粘合剂部分156。

说明性实施方式提供整合入复合定制层的结构多区域化的粘合剂的组合以形成结构补片，设计该结构补片以大大地延缓和阻止各种型号飞机的多部位蒙皮裂缝和复杂层离。该组合的复杂整合的复合-粘合剂修理补片以期望的方式释放应变能量，该复合-粘合剂修理补片具有静止强度外部区、耐久性强度中间区和损坏容限破损安全内部核心区，如图1-16中所描述。由此，补片比一些当前使用的系统持续更久并提供更好的结构完整性。

而且，该整合的粘合剂补片被设计具有粘合剂中可变的锥体角度，其减缓和减少裂开的蒙皮边界处的高损伤层间剪切和拉伸应力。说明性实施方式不使用螺钉。由此，说明性实施方式提高下面的复合蒙皮的总的结构损伤容限能力。

随着引入锥形粘合剂区，复合修理补片可以满足联邦航空管理局(FAA)和欧洲航空安全局(EASA)等颁布的适航标准。例如，补片可以取得FAA联邦航空细则(FAR)25-571e信用资格作为能够承受150％极限负荷的结构整合机身或机翼修复的蒙皮。说明性实施方式还满足各种其它EASA和FAA适航标准。

为了说明和描述的目的，已经提出不同的说明性实施方式的描述，而其非旨在排他性的或限制于公开形式的实施方式。许多修改和变化对本领域普通技术人员将是明显的。进一步，当与其它期望的实施方式相比时，不同的说明性实施方式可以提供不同的特征。选择和描述所选的一个或多个实施方式，从而最佳地解释实施方式的原理、实际应用和能够使本领域普通技术人员理解具有由于适合于考虑的具体用途的各种修改的各种实施方式的公开内容。

Claims (20)

1.一种装置，其包括：

复合修理补片，其包括具有贴合复合结构上的不一致区域的曲面的第一侧面，其中所述复合修理补片包括具有不同结构性质的多个区；和

多个粘合剂层，其在所述复合修理补片的所述第一侧面上，其中在所述复合修理补片的至少一个区内，所述多个粘合剂层的厚度变化以形成锥形粘合剂部分。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述锥形粘合剂部分的每个具有所述不同的结构性质。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述不同的结构性质包括在所述多个粘合剂层中的运动学常数、弹性常数、本构常数或层间断裂韧度中的至少一个。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述锥形粘合剂部分的每个具有不同的层间断裂设计，所述层间断裂设计具有模式I、模式II和模式III性质中的一个。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述锥形粘合剂部分的每个以不同的速率释放应变能量进入和离开所述复合修理补片。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个粘合剂层包括膜粘合剂。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述复合结构选自下述中一个：控制结构表面、结构蒙皮板、机翼结构和结构尾翼。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述不一致区域包括裂缝，并且所述锥形粘合剂部分减少所述裂缝的延伸。

9.根据权利要求所述的装置1，其中所述锥形粘合剂部分包括：

第一部分；

围绕所述第一部分的周长的第二部分；

围绕所述第二部分的周长的第三部分；和

围绕所述第三部分的周长的第四部分。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述复合修理补片包括具有一组复合层片的复合层，所述复合层片布置在所述锥形粘合剂部分上。

11.一种用于修理复合结构的方法，所述方法包括：

施加多个粘合剂层至所述复合结构上的不一致区域，其中所述多个粘合剂层形成锥形粘合剂部分；

在所述锥形粘合剂部分上堆叠一组复合层片；和

固化所述一组复合层片和所述锥形粘合剂部分以形成具有多个区的复合修理补片，所述多个区具有不同的结构性质。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

形成所述锥形粘合剂部分，使得裂缝的延伸被减小。

13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

施加所述多个粘合剂层，使得所述锥形粘合剂部分的每个具有所述不同的结构性质。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述不同的结构性质包括运动学常数、弹性常数、本构常数或层间断裂韧度中的至少一个。

15.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

施加所述多个粘合剂层，使得所述多个粘合剂层的每个具有不同的宽度。

16.一种用于修理结构的不一致区域的补片系统，其包括：

包括具有不同结构性质的多个区的补片；和

所述补片上的多个粘合剂层，其中在所述补片的至少一个区内，所述多个粘合剂层的厚度变化以形成锥形粘合剂部分。

17.根据权利要求16所述的补片系统，其中所述结构是金属结构。

18.根据权利要求17所述的补片系统，其中所述锥形粘合剂部分降低所述金属结构的所述不一致区域中的应力强度。

19.根据权利要求16所述的补片系统，其中所述锥形粘合剂部分的每个具有不同的层间韧度。

20.根据权利要求16所述的补片系统，其中所述结构的所述不一致区域包括裂缝，并且所述锥形粘合剂部分降低裂缝尖上的力以基本上防止所述裂缝的延伸。