CN108430117B - 用于固化飞行器上的复合修补片的加热装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于固化飞行器上的复合修补片的加热装置及其制造方法。具体地，一种电热毯包括：彼此隔开的个体电阻性加热部件电路的阵列。通过沿着电路之间的剪切线来切断毯状物，而将热毯修剪成期望尺寸和/或形状。

Description

用于固化飞行器上的复合修补片的加热装置及其制造方法
技术领域
本公开总体上涉及用于加热一结构的设备和方法，并且更具体地，涉及可以被修剪成期望的形状和/或尺寸的电热毯，以及利用该毯状物来加热一结构的方法。
背景技术
电热毯被用于在多种应用中提供结构和部件的表面加热。例如，使用热毯来固化放置在需要修理的结构上的复合贴片。这些热毯(其使用电驱动电阻性加热部件)按标准尺寸和形状来制造。
在一些应用中，如固化飞行器上的修补片，匹配修理区域尺寸的热毯可能无法使用。从而，如果使用超大的热毯，那么必须将其折叠或以其它方式暂时修改，以便仅将热量施加至 希望覆盖区域。
超大热毯的使用还可能增加使修理区域和/或附近热敏结构过热的风险。可以制造自定义尺寸的热毯，但是对于诸如使用中飞行器修理需要立即关注事项之类的应用来说，设计并生产它们所需的交付周期可能太长。
发明内容
本公开总体上涉及用于局部表面加热诸如飞行器上的复合俢补片的结构的设备和方法，并且更具体地，涉及可以被修剪成希望尺寸和/或形状的电热毯。本公开还涉及利用热毯来加热结构的方法。
根据一个方面，一种加热装置，该加热装置包括：毯状物，和个体电阻性加热部件电路的阵列，该个体电阻性加热部件电路的阵列处于该毯状物内部。所述个体电阻性加热部件电路被配置成与电力源联接，并且彼此隔开以允许将所述毯状物剪切成希望形状和/或尺寸。
根据另一方面，一种加热装置，该加热装置包括：热毯和电阻性加热部件电路，该电阻性加热部件电路嵌入所述热毯中。所述电阻性加热电路被配置成与电力源联接，并且包括按这样的构造设置的多个个体电阻性加热部件电路，即，该构造允许所述热毯被剪切成希望形状和/或尺寸，同时保持电连续性。
仍然根据另一方面，提供了一种制造加热装置的方法。该方法包括以下步骤：设置电热毯，在该电热毯中具有适于与电力源联接的个体电阻性加热部件电路的阵列。所述方法还包括以下步骤：将所述电热毯修剪成希望形状，包括去除至少某些所述个体电阻性加热部件电路。
所公开的热毯的优点之一是，可以将其快速且容易地修剪成希望形状和/或尺寸。所述热毯的另一优点是，避免了结构过热，或者损坏了附近的热敏组件。另一优点在于消除了定制热毯的需求以及制造这种毯状物所需的长交付周期。
该特征、功能以及优点可以在本公开的不同实施方式中独立实现，或者可以在可以参照下列描述和附图看到进一步细节的其它实施方式中组合。
附图说明
例示性实施方式的新颖特征受信任特性在所附权利要求书中加以阐述。然而，当结合附图阅读时，该例示性实施方式，以及优选使用模式、进一步的目的及其优点将通过参照本公开一例示性实施方式的下列详细描述而最佳地理解，其中：
图1是可修剪热毯的立体图的例示图。
图2是安装在复合修补片上的、图1的热毯的组合块的例示图和图解侧视图。
图3是图2中指定为“图3”的区域的例示图。
图4是安装在飞行器蒙皮上的修理区域中的热毯的平面图的例示图。
图5是例示图4的沿线5-5截取的截面图。
图6是具有个体加热部件电路的二维阵列的热毯的一个实施方式的平面图的例示图。
图6A是图6中指定为“图6A”的区域的例示图。
图7是类似于图6的视图的例示图，但示出了允许将热毯修剪成希望形状的剪切线。
图8是示出已经修剪成希望形状的热毯，连同已经被切掉的废料部分的例示图。
图9是热毯的另一实施方式的平面图的例示图。
图10是类似于图8的例示图，但示出了允许将热毯修剪成希望形状的剪切线。
图11是示出图9和10的在修剪成希望形状的热毯，连同已经被切掉的废料部分的例示图，其中，已经安装了电气跳线以重建电连续性。
图12是包含个体电加热部件电路的一维阵列的热毯的另一实施方式的例示图。
图13是图12所示的、在被修剪成形之后的热毯的例示图。
图14是热毯的边缘和电连接器模块的立体图的例示图，该边缘的一部分已被剥去以露出电引线的端部。
图15是例示图14的沿线15-15截取的截面图。
图16是沿图14中指定为“图16”的方向观看的电连接器模块的侧视图的例示图。
图17是热毯的一个角部的平面图的例示图，示出了另一种形式电连接器模块的使用。
图18是利用可修剪热毯来加热结构的方法的流程图的例示图。
图19是飞行器生产和保养方法的流程图的例示图。
图20是飞行器的框图的例示图。
具体实施方式
首先参照图1-3，加热装置18采用柔性形式，电热毯20通过外部电源和控制线 22联接至包括电力源(未示出)的控制器24。在一个实施方式中，热毯20包括：电阻性加热部件电路34，其可以包括嵌入并层压在两层柔性材料38之间的印刷柔性电路。这两层柔性材料38中的每一层都可以包括用玻璃纤维层(未示出)加强的硫化硅橡胶。根据本申请，该柔性材料38可以包括胶乳橡胶或各种其它弹性体中的任一种。仍在其它应用中，该柔性材料38可以包括聚酰亚胺、
Figure GDA0003208160090000031
或其它柔性薄膜。虽然在示例性实施方式中描绘了两层柔性材料38，但电阻性加热部件电路34可以嵌入单层柔性材料38中，如通过插入成型。电阻性加热部件电路34包括联接至一个或更多个汇流条(未示出)的一系列稍后讨论的电引线(未示出)，所述一个或更多个汇流条经由热毯20上的入口分接头36连接至 外部电力和控制线22。
在图2所示的一个应用中，毯状物20被放置在诸如飞行器蒙皮这样的结构28 上，覆盖根据需要预定义固化时间表进行热固化的复合修补片30。如下将讨论的，热毯20可以容易地专门针对包含复合修补片30的修理区域31的尺寸和形状而定制。根据本申请，可以将一个或更多个热电偶32放置在热毯20的下方，恰好在修补片 30的边缘之外。该热电偶32通过电线26联接至控制器24。控制器24接收来自热电偶32的表示热毯20的感测温度的信号。基于这个感测温度，控制器24以根据固化时间表控制热毯20的温度的方式，来调节供应给热毯20的AC电力。
图4和5例示了已经被修剪成所需尺寸的柔性热毯20的典型应用。在这个例子中，热毯20已经被修剪成包覆并略微延伸超过蒙皮64上的桁条66的边缘的宽度，和足以覆盖下面的修理区域31的长度。由于其柔性，因而，热毯20符合桁条66和蒙皮64的轮廓。
参照图6，在一个实施方式中，电阻性加热部件电路34包括：按对齐的N行和 M列设置的、个体电阻性加热部件电路42的N×M二维阵列46。在所示实施方式中，个体电阻性加热部件电路42的尺寸和形状大致相同。在下面讨论的其它实施方式中，电阻性加热部件电路34可以包括个体电阻性加热部件电路42的一维阵列62 (参见图12)。在图6所示示例中，该电路被设置成4×4二维阵列46，然而在其它实施方式中，该阵列46可以包含任何数量的个体电阻性加热部件电路42。另外，虽然例示了规则的直线阵列46，但个体电阻性加热部件电路42可以按不规则阵列或者按不是直线的阵列来设置。各种阵列几何形状中的任一种都是可行的。此外，个体电阻性加热部件电路42可以是适合于该应用的任何尺寸，而且虽然它们在所示示例中的尺寸相同，但在其它实施方式中，该阵列可以包含具有不同尺寸的电阻性加热部件电路42。每个个体电路42都通过一对电线48(参见图6A)独立地连接至电气总线52，该电气总线52又通过合适的电气联接至控制器24。因此，可以清楚，个体电路42彼此并联连接至电源。另选的是，总线52可以连接至可以插入AC电源插座(未示出)的简单电插头50。个体电路42以距离“D”彼此隔开。由于阵列46中的个体电路42的对齐，因而个体电路42之间的间距35大致恒定并且遍布阵列46按规则间隔出现。
在所示实施方式中遍布阵列46设置的规则间距35有助于：技术人员修剪被修剪成适于各个应用的希望形状和/或尺寸的热毯20，同时保持电加热电路的电连续性。在其它实施方式中，个体电路42之间的间距35可能不规则。通过在个体电路42之间的间距35内沿着剪切线54(图7)剪切或以其它方式切断热毯20的部分，而将热毯20修剪成所需尺寸。剪切线54可以被印刷、压花或以其它方式形成在热毯20的外表面上，从而提供视觉引导，允许技术人员将热毯20剪切成希望形状而不损害其功能。该剪切操作可以利用刀子、剪刀或其它合适的剪切装置来执行。在图7和8 所示的示例中，在剪切线54上切掉六个个体电路42，形成可以分开的废料或未使用部分40，留下修剪过的热毯20a，其具有针对该应用特制的尺寸和形状。通过遵循热毯20上的可视剪切线54，剪切操作致使那些个体电路42在未使用部分40中无效，而修剪过的热毯20a中的个体电路42因保持与电源的电连接而保持有效。
将注意力引向图9-11，其例示了可修剪热毯20的另一实施方式。在这个示例中，个体电路42通过电互连引线56彼此连接，该电互连引线56将串联电路中的个体电路42与电源联接。在图10中，已经选择了剪切线54，其导致在修剪成所需尺寸时，将八个个体电路42与热毯20a分开60(图11)。然而，切掉这些个体电路会切断要保持有效的个体电路42之间的几个电互连引线56。为了保持包含有效个体电路42 的串联电路内的电连续性，跳线58被安装在必要的地方，以将已经切断了互连引线 56的个体电路42互连。
图12和13例示了热毯20的另一实施方式，其中个体电路42被设置为线性的一维阵列62，适用于诸如图4和5所示的复合修理示例的应用。在该实施方式中，个体电路42彼此串联连接，然而，在其它示例中,它们彼此并联连接，类似于图6所示的示例。通过沿着个体电路42中的相邻电路之间的间距35内的剪切线54切断热毯 20，可以将该热毯20修剪成希望长度“L”。在图12所示的串联连接电路34中，沿着剪切线54剪切热毯20断开了电路34内的电连续性。参照图13，在未使用的个体电路42的部分40与修剪过的热毯20a分开之后，通过连接阵列62中的末尾个体电路与电源之间的跳线58来恢复电路连续性。在个体子电路42彼此并联而非串联连接的示例中，每个这样的子电路42分别与电源连接，从而修剪后的特制毯状物20a中的所有子电路42仍然与电源连接，从而消除了对跳线58的需要。
现在将注意力引向图14-16，其例示了预制电连接器模块70的一个实施方式，该预制电连接器模块70可以被用于代替跳线58，以重建已经被修剪成所需尺寸/形状的热毯20中的电连续性。该连接器模块70可以制成标准尺寸，从而在几何上与针对给定热毯20的标准格栅间距和子电路尺寸兼容，使得无论何时需要都可以将它们卡扣到电引线56的端部上，以重建作为在热毯20中进行的剪切的结果而中断的电连续性。该连接器模块70可以由任何合适的非导电材料形成，如在经受热毯20所产生的温度时不会软化或劣化的模制塑料。在所示示例中，连接器模块70具有大致笔直的主体80，并且被用于连接作为修剪操作的结果而被切断的电引线56的暴露端部(参见图12)。该连接器模块70在其一侧中包括通过内部导体76连接在一起的一对导电插座72。该插座72隔开一距离，该距离大致匹配暴露的导体端部68之间的距离。在使用中，将毯状物20沿着热毯20的边缘84的部分82利用任何合适的技术剥离，从而暴露导体端部68。然后，通过将导体端部68插入到连接器模块70的插座72中，来使该导体端部68重新电连接。有效的是，连接器模块70被“卡扣”到暴露的导体端部68上。
图17例示了连接器模块70的另选形式，该连接器模块70具有大致L状本体80、内部导体76以及电气插座72。该电气插座72被定位成，容纳热毯20的两侧上的暴露的导体端部68。
图18广泛地例示了利用上述可修剪热毯20来制造加热装置28的方法。在82 处，设置具有电阻性加热部件电路42的阵列的电热毯20。在84处，电热毯20被修剪成希望尺寸和/或形状。在修剪操作期间，至少某些电阻性加热部件电路通过沿着个体电路42之间的间距35内的剪切线剪切热毯20而被去除。在86处，在必要的情况下，在作为将热毯20剪切成希望尺寸和/或形状的结果而切断电连续性的那些区域中，将个体电路42重新连接。
而且，本公开包括根据下列条款的实施方式：
条款1.一种加热装置，该加热装置包括：毯状物；和个体电阻性加热部件电路的阵列，所述个体电阻性加热部件电路的阵列处于所述毯状物内部，并且被配置成与电力源联接，所述个体电阻性加热部件电路彼此隔开，并且被设置成允许将所述毯状物剪切成希望形状。
条款2.根据条款1所述的加热装置，其中：所述毯状物包括柔性材料制成的第一层和第二层，并且所述个体电阻性加热部件电路的阵列夹置在柔性材料制成的所述第一层和所述第二层之间。
条款3.根据条款1或2所述的加热装置，其中，所述个体电阻性加热部件电路彼此并联地电联接。
条款4.根据条款1或2所述的加热装置，其中，所述个体电阻性加热部件电路彼此串联地电联接。
条款5.根据条款1或2所述的加热装置，其中，在所述个体电阻性加热部件电路的阵列中，所述个体电阻性加热部件电路的尺寸和形状大致相同。
条款6.根据条款1或2所述的加热装置，其中，所述个体电阻性加热部件电路的阵列是具有N行和M列的二维阵列。
条款7.根据条款1或2所述的加热装置，其中，所述个体电阻性加热部件电路的阵列是一维阵列。
条款8.根据条款1或2所述的加热装置，其中，所述个体电阻性加热部件电路按遍布所述阵列大致恒定的间距而彼此隔开。
条款9.一种加热装置，该加热装置包括：毯状物；和电阻性加热电路，该电阻性加热电路嵌入所述毯状物内，并且被配置成与电力源联接，所述电阻性加热电路包括按一构造设置在所述毯状物内的多个个体电阻性加热部件电路，该构造允许将所述毯状物剪切成希望形状，同时保持所述电力源与所述毯状物中剩余的所述个体加热部件电路之间的电连续性。
条款10.根据条款9所述的加热装置，其中，所述毯状物包括硫化硅橡胶层。
条款11.根据条款9所述的加热装置，其中，所述个体电阻性加热部件电路按阵列设置，并且彼此间隔开足够的距离以准许沿所述个体电阻性加热部件电路之间的线剪切所述毯状物。
条款12.根据条款11所述的加热装置，其中，所述阵列包括行和列。
条款13.根据条款9所述的加热装置，其中，所述个体电阻性加热部件电路彼此串联地联接。
条款14.根据条款9所述的加热装置，其中，所述个体电阻性加热部件电路彼此并联地联接。
条款15.一种制造加热装置的方法，该方法包括以下步骤：设置电热毯，该电热毯中具有适于与电力源联接的个体电阻性加热部件电路的阵列；并且将所述电热毯修剪成希望形状，包括去除至少某些所述个体电阻性加热部件电路。
条款16.根据条款15所述的方法，其中：在所述修剪的步骤之后切掉至少某些所述个体电阻性加热部件电路，以切断在所述电热毯中剩余的个体电阻性加热部件电路内的电连续性，并且在所述修剪的步骤之后重建在所述电热毯中剩余的所述个体电阻性加热部件电路内的所述电连续性。
条款17.根据条款16所述的方法，其中，重建所述电连续性的步骤包括以下步骤：将跳线安装在所述个体电阻性加热部件电路中的两者之间。
条款18.根据条款16所述的方法，其中，重建所述电连续性的步骤包括以下步骤：将跳线安装在所述个体电阻性加热部件电路中的一个与所述电力源之间。
条款19.根据条款16所述的方法，其中，重建所述电连续性的步骤包括以下步骤：通过沿着所述热毯的一边缘去除围绕电引线的所述电热毯的一部分，来暴露一个所述个体电阻性加热部件电路中的电引线，并且将电连接器模块安装在所述热毯的所述边缘上。
条款20.根据条款15或16所述的方法，其中，所述修剪的步骤包括以下步骤：沿着由所述个体电阻性加热部件电路之间的间距限定的线来剪切所述电热毯。
本公开的实施方式可以找到多种潜在应用方面的用途，特别是在运输行业(例如包括航天、海洋、汽车应用和其它应用)，其中可以使用加压流体管，如飞行器中的燃料系统和液压系统。由此，下面，参照图19和20，本公开的实施方式可以在如图 19所示的飞行器制造和保养方法88和如图20所示的飞行器90的背景下使用。本公开实施方式的飞行器应用例如可以包括而不限于对机身106各部分上的复合维修的热固化。在预生产期间，示例性方法88可以包括飞行器90的规范和设计92以及材料采购94。在生产期间，进行飞行器90的部件和子组件制造96以及系统集成98。此后，飞行器90可以经历认证和交付100，以便付诸使用102。当通过消费者使用时，飞行器90被安排例行维护和保养104，其还可以包括：修改、重新配置、再刷新等。
方法88的每一个过程都可以通过系统集成商、第三方，以及/或操作员(例如，消费者)来执行或完成。出于本描述的目的，系统集成商可以包括但不限于任何数量的飞行器制造商和主系统分包商；第三方可以包括但不限于任何数量的厂商、分包商，以及供应商；而操作员可以是航线、租赁公司、军事实体、保养机构等。
如图20所示，根据示例性方法88生产的飞行器90可以包括具有多个系统108 和内部110的机身106。高级系统108的示例包括以下中的一个或更多个：推进系统 112、电气系统114、液压系统116以及环境系统118。可以包括任何数量的其它系统。尽管示出了航天示例，但可以将本公开的原理应用至诸如海洋和汽车工业的其它工业。
在此具体实施的系统和方法可以在该生成和保养方法88的任一个或更多个阶段期间采用。例如，与生产过程96相对应的组件或子组装件可以按与在飞行器90保养时所生产的组件或子组装件类似的方法来制造或生产。而且，可以在生产阶段96和 98期间利用一个或更多个装置实施方式、方法实施方式、或其组合，例如，通过大致加速飞行器90的组装或者缩减其成本。类似的是，可以在飞行器90保养(例如并且不限于维护和保养104)时，利用装置实施方式、方法实施方式、或其组合中的一个或更多个。
如在此使用的，在与项目列表一起使用时，短语“…中的至少一个”意指可以使用所列出项目中的一个或更多个的不同组合，并且可以需要列表中的每一个项目中的仅一个。例如，“项目A、项目B以及项目C中的至少一个”可以无限制地包括项目 A，项目A和项目B，或项目B。该示例还可以包括项目A、项目B以及项目C，或项目B和项目C。该项目可以是特殊物体、事物或类别。换句话说，“…中的至少一个”意指项目的任何组合，而项目数可以根据列表使用，但不需要列表中的所有项目。
不同例示性实施方式的描述已经出于例示和描述的目的而进行了呈现，而非旨在排它或限制于所公开形式的实施方式。本领域普通技术人员应当清楚许多修改例和变型例。而且，与其它例示性实施方式相比，不同的例示性实施方式可以提供不同的优点。选择并描述该实施方式或多个实施方式，以便最佳地说明这些实施方式、实践应用的原理，并且使得本领域普通技术人员能够针对具有如适于预期特定用途的各种修改例的各种实施方式来理解本公开。

Claims (10)

1.一种用于固化飞行器上的复合修补片的加热装置(18)，该加热装置(18)包括：
毯状物(20)；以及
电阻性加热电路(34)，所述电阻性加热电路(34)嵌入所述毯状物(20)内，并且被配置成与电力源联接，所述电阻性加热电路(34)包括按如下构造设置在所述毯状物(20)内的多个个体电阻性加热部件电路(42)，该构造允许将所述毯状物(20)剪切成希望形状和/或尺寸，同时保持所述电力源与所述毯状物(20)中剩余的所述个体电阻性加热部件电路(42)之间的电连续性，
其中，所述个体电阻性加热部件电路(42)按阵列(46)设置，并且彼此间隔开足够的距离(D)以准许沿所述个体电阻性加热部件电路(42)之间的线剪切所述毯状物(20)，并且
其中，所述阵列(46)包括行和列。
2.根据权利要求1所述的加热装置(18)，其中：
所述毯状物(20)包括硫化硅橡胶层。
3.根据权利要求1或2所述的加热装置(18)，其中，所述个体电阻性加热部件电路(42)彼此并联地电联接。
4.根据权利要求1或2所述的加热装置(18)，其中，所述个体电阻性加热部件电路(42)彼此串联地电联接。
5.根据权利要求1或2所述的加热装置(18)，其中，所述个体电阻性加热部件电路(42)的阵列(46)中的所述个体电阻性加热部件电路(42)在尺寸和形状方面相同。
6.一种制造用于固化飞行器上的复合修补片的加热装置(18)的方法，该方法包括以下步骤：
设置电热毯(20)，在该电热毯(20)中具有适于与电力源联接的个体电阻性加热部件电路(42)的二维阵列(46)；以及
将所述电热毯(20)修剪成希望形状(20a)，包括去除至少某些所述个体电阻性加热部件电路(42)，
其中，所述修剪的步骤包括以下步骤：沿着由所述个体电阻性加热部件电路(42)之间的间距(35)限定的线(54)来剪切所述电热毯(20)。
7.根据权利要求6所述的方法，其中：
在所述修剪的步骤之后，切掉至少某些所述个体电阻性加热部件电路(42)，以切断所述电热毯(20)中的剩余的个体电阻性加热部件电路(42)内的电连续性，以及
在所述修剪的步骤之后，重建所述电热毯(20)中的剩余的所述个体电阻性加热部件电路(42)内的所述电连续性。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，重建所述电连续性的步骤包括以下步骤：将跳线(58)安装在所述个体电阻性加热部件电路(42)中的两个之间。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，重建所述电连续性的步骤包括以下步骤：将跳线(58)安装在所述个体电阻性加热部件电路(42)中的一个与所述电力源之间。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，重建所述电连续性的步骤包括以下步骤：
通过沿着所述电热毯(20)的边缘(84)去除所述电热毯(20)的围绕电引线(68)的一部分(65)，来暴露所述个体电阻性加热部件电路(42)中的一个的所述电引线(68)，以及
将电连接器模块(70)安装在所述电热毯(20)的所述边缘(84)上。
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