CN114761321A - 用于附接空气动力学功能膜的装置及该装置的使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将空气动力学功能膜(14.1‑5)附接到周围发生流动的本体(1)的表面(4)上的装置，并且涉及这种装置的使用方法。该装置包括：自粘合的、可移除的定位膜(11)，该定位膜具有用于将该定位膜(11)精确定位在周围发生流动的本体(1)的表面(4)上的定位辅助件(12)；以及至少一个施加区(13.1‑5)，用于待施加的空气动力学功能膜(14.1‑5)。装置是通过以下步骤来使用的：a)将该装置的定位辅助件(11)在由这些定位辅助件(12)限定的位置中施加到周围发生流动的本体(1)的表面(4)；b)将该空气动力学功能膜(14.1‑5)在该定位膜(11)的施加区(13.1‑5)中施加到周围发生流动的本体(1)的表面(4)；以及c)移除该定位膜(11)。

Description

用于附接空气动力学功能膜的装置及该装置的使用方法

技术领域

本发明涉及一种用于将空气动力学功能膜附接到周围有气流通过的本体的表面的装置并且涉及这种装置的使用方法。

背景技术

空气动力学功能膜从不同实施例和应用领域中的现有技术中是已知的，并且通常用于减小周围有气流通过的本体的表面上的壁面剪切应力。为此目的空气动力学功能膜通常具有微结构表面。

常见的微结构是所谓的肋条结构，其具有基本上在主流动方向上延伸的非常小的肋部。例如，肋条结构例如位于飞机的外面上，但也位于风力涡轮机的转子叶片上、位于船只的船壳板上或位于高速列车的外表面上。这种结构同样用于例如管道的内面上。

为了使空气动力学功能膜并且具体地肋条结构能够在最大可能程度上减小壁面剪切应力，有必要使该膜相对于局部主流方向(即，预期该膜区域中的表面上方的气流主要通过的方向)尽可能精确地对准。在飞机中，在外壁上的主流动方向(在飞机的整个外壁上可能局部良好变化)是例如在巡航飞行中围绕飞机流动通过的结果。

在现有技术中，呈标准形式的大致矩形或正方形贴片形式的空气动力学功能膜直接粘性地结合到周围有气流通过的本体。在这方面，它们必须手动地定位在本体上，并且如果适当的话，它们通过切割成一定尺寸而进一步加工。为了实现尽可能精确地定位，需要复杂的并且具体地长时间的初始测量。在诸如飞机或高速列车的交通工具中，这意味着使用于附接空气动力学功能膜的停用时间不期望的长。

发明内容

本发明的目的是改进空气动力学功能膜到周围有气流通过的本体的表面的附接，使得现有技术中已知的缺点不再出现或仅以减小的程度出现。

该目的通过根据独立权利要求的装置以及通过根据权利要求9的装置的使用方法来实现。从属权利要求涉及有利的改进。

因此，本发明涉及一种用于将空气动力学功能膜附接到周围有气流通过的本体的表面的装置，该装置包括：自粘合的、可再拆下的定位膜，该定位膜具有用于将该定位膜精确定位在周围有气流通过的本体的表面的定位辅助件，并且该定位膜具有用于待施加的空气动力学功能膜的至少一个施加区。

本发明还涉及用于将空气动力学功能膜附接到周围有气流通过的本体的表面的根据本发明的定位辅助件的使用方法，具有以下步骤：

a)将装置的定位膜在由定位辅助件预限定的位置中施加到周围有气流通过的本体的表面；

b)将空气动力学功能膜在定位膜的施加区中施加到周围有气流通过的本体的表面；以及

c)移除定位膜。

在本发明的含义内，如果膜的位置和定位在施加至表面之后基本上固定，则该膜是“自粘合的”。在此并不排除，还可以根据需要将自粘合的膜再次从表面拆下，优选非破坏性地拆下。例如，为了与表面产生静态粘合连接，自粘合的膜可以是自粘的或者可以是磁性的。该膜可以在其整个表面积上或选择性地自粘合地连接至表面。

本发明已经认识到，使用定位膜形式的装置可以大大简化和加速空气动力学功能膜以正确位置和对准地附接到表面，而在该过程中不降低空气动力学功能膜的定位准确度。定位膜配置成可再拆下的自粘合的膜(例如粘性的膜)，用于将一个或多个空气动力学功能膜定位在本体的表面上的定位膜暂时附接到同一表面，但是在已经施加一个或多个空气动力学功能膜之后也被再次移除。

在此方面，定位膜具有定位辅助件，该定位辅助件允许将定位膜精确地定位在周围有气流通过的本体的表面上。定位辅助件可以是定位膜的多个边缘，这些边缘与周围有气流通过的本体的表面上的多个突出部或类似物相接触或至少排齐。此外或者作为替代方案，还可以在定位膜上提供标记，这些标记旨在与例如在周围有气流通过的本体的表面上的特定预定特征(例如螺钉、孔或接头)排齐。如果根据定位辅助件将定位膜施加到周围有气流通过的本体的表面上，则确保了定位膜的正确定位。

定位膜的正确定位还确保该定位膜的至少一个施加区被正确地定位在周围有气流通过的本体的表面上。在此方面，施加区是空气动力学功能膜待施加或施加到的周围有气流通过的本体的表面的区。

在本发明的第一构型中，至少一个自粘合的空气动力学功能膜设置在定位膜的例如设置有粘合剂的自粘合的侧上的至少一个施加区的区域中，该至少一个自粘合的空气动力学功能膜在定位膜附接时粘合到周围有气流通过的本体的表面并且在该定位膜随后被移除时保持在周围有气流通过的本体的表面上。换言之，在初始状态下，空气动力学功能膜和定位膜形成多层单元，该多层单元使得当该定位膜由定位辅助件确保施加在正确位置中时该空气动力学功能膜直接粘性地结合到该表面。在这方面，空气动力学功能膜在表面上的位置可以由该膜在定位膜上的位置直接确定。当然还有可能在定位膜上设置多于一个施加区和/或空气动力学功能膜，以便为周围有气流通过的本体的表面的多个区域提供空气动力学功能膜。

如果定位膜与一个或多个施加区中的一个或多个空气动力学功能膜一起被施加到周围有气流通过的本体的表面，则在该定位膜与该表面之间(具体地远离施加区)以及在一个或多个空气动力学功能膜与该表面之间(在施加区的区域中)存在相应的粘合连接，其中具体地该定位膜与该表面之间的粘合连接是可再拆下的。相反，一个或多个空气动力学功能膜与该表面之间的连接大致配置成不容易拆下。如果在一个或多个空气动力学功能膜与周围有气流通过的本体的表面之间的这种材料结合的连接是不可再拆下的或者至少具有相当高的粘合性，则可以在将定位膜从该表面上拉走的情况下，使一个或多个空气动力学功能膜保持在周围有气流通过的本体的表面上的所期望的位置中。

优选地，当必须将空气动力学功能膜对准在在周围有气流通过的本体的表面上时(例如，因为它涉及待在主流动方向上对准的肋条膜)，如果空气动力学功能膜布置在定位膜上，则使得空气动力学功能膜在附接空气动力学功能膜并且随后移除定位膜之后具有期望的对准。

在这些空气动力学功能膜的至少一个中，可以提供切口形式的开口和/或狭槽以用于在周围有气流通过的本体的表面上保持自由的位置。如果该空气动力学功能膜例如布置在周围有气流通过的本体的表面上的襟翼的区域中，则该襟翼的功能性仍然可以通过空气动力学功能膜中的多个适合的狭槽来确保。周围有气流通过的本体的表面上的其他孔口或传感器也可以通过空气动力学功能膜中的适合的开口保持自由。

在本发明的第二构型中，施加窗口设置在至少一个施加区的区域中，在可再拆下的粘合的膜的附接之后，至少一个空气动力学功能膜可以在该施加窗口内施加到周围有气流通过的本体的表面。施加窗口是定位膜中的开口，该开口在该定位膜已经附接到周围有气流通过的本体的表面之后指定了在进一步的步骤中待施加的空气动力学功能膜的位置，并且其中，该空气动力学功能膜可以直接施加。如果该空气动力学功能膜被完全施加在一个或多个施加窗口内，则可以再次移除定位膜。

优选地，定位膜在施加窗口的区域中具有用于使待施加的空气动力学功能膜对准的对准辅助件。对准辅助件可例如为定位膜上的标记，其指定待施加的空气动力学功能膜必须如何对准，例如因为空气动力学功能膜为待在局部主流方向上对准的肋条膜。

此外或者作为替代方案，至少一个施加窗口的轮廓可以与待附接在至少一个施加窗口内的空气动力学功能膜的形状匹配，其中，该至少一个施加窗口的轮廓优选地是不对称的。换言之，施加窗口的轮廓因此优选地对应于待施加的膜的轮廓，使得所述膜可以通过该施加窗口仅以几个可能的对准施加到周围有气流通过的本体的表面，结果可以降低该空气动力学功能膜的未对准的风险。这也可以每当多个膜部分基本上通过施加窗口被施加，以便在周围有气流通过的本体的表面上接合地形成具有空气动力学作用的期望区域，以达到形成区的轮廓的膜部分可以各自仅被定位在施加窗口内的几个位置中的程度。

如果施加窗口的轮廓并且因此优选地待通过该施加窗口施加的膜的轮廓也具有不对称的构型，则可以几乎完全消除空气动力学功能膜未对准的风险。在这种情况下，膜通常可以仅以单个对准通过施加窗口来施加。这也可每当基本上通过施加窗口施加多个膜部分时再次施加，以便在周围有气流通过的本体的表面上形成具有空气动力学作用的期望区域。

还有可能使用根据本发明的第一构型设计的第二定位膜而不是具有直接与施加窗口的边缘匹配的轮廓的空气动力学功能膜。然后，其上布置有最终空气动力学功能膜的第二定位膜的定位辅助件可以与(第一)定位膜的施加窗口的边缘匹配。

此外或者作为替代方案，根据本发明的定位膜还可以用于定位所谓的切割带-也称为无刀带。

相应的切割带通常在空气动力学功能膜之前施加至周围有气流通过的本体的表面。在已经施加空气动力学功能膜之后，将该切割带拉出，结果是沿着该切割带将该空气动力学功能膜切割成一尺寸。因此，所谓的切割带使得能够例如通过飞机机身上的进入开口容易地将空气动力学功能膜与中断的表面匹配。

为了精确定位切割带，可以使用根据本发明的定位膜将它们施加到周围有气流通过的本体的表面。

在这种情况下，至少一个切割带优选地在施加区的边缘处施加到周围有气流通过的本体的表面。在拉走定位膜之后，切割带保持在周围有气流通过的本体的表面上。然后可以施加空气动力学功能膜。随后，空气动力学功能膜通过拉出切割带在与切割带重叠的位置处被切割。

参考以上实施例来解释根据本发明的使用方法。

附图说明

现在将参考附图在有利实施例的基础上通过实例的方式来描述本发明，在附图中：

图1：示出了飞机机翼的示意性平面视图，该飞机机翼将在特定的区域中设置空气动力学功能膜；

图2：示出了成套工具，该成套工具包括用于将空气动力学功能膜附接到根据图1的飞机机翼的装置；

图3a至3c：示出了根据图2的用于将空气动力学功能膜附接到根据图1的飞机机翼的成套工具的使用方法的示意性视图；以及

图4a至4b：示出了使用来自图2的装置进行的空气动力学功能膜的附接的变体的细节的示意性视图。

具体实施方式

图1示意性地示出了周围有气流通过本体形式的载客飞机2的机翼1的平面图。在机翼1上提供了标记3，该标记标识了机翼1的区4可被接近。精确地，在该踏面区4中设置有区域5.1-5.5，这些区域设置有空气动力学功能膜，具体地肋条膜。在区域5.3中，延伸有襟翼6，该襟翼在打开时允许接近发动机7的悬架。襟翼6的功能必须不受讨论的待附接在区域5.3中的空气动力学功能膜的不利影响。

图2示出了成套工具10，空气动力学功能膜可以通过该成套工具快速且位置精确地附接在机翼2上的所期望的区域5.1-5.5中。

成套工具10包括定位膜11，该定位膜的顶侧被示出并且该定位膜在底侧上是自粘的，使得定位膜11还可以从它所附接的表面再次脱离而没有残留物。在所示的示例性实施例中，定位膜11是自粘的，但根本上也可以是静态或磁性自粘合的。以下关于定位膜11的自粘性能的实施例则类似地适用。

就定位辅助件12而言，定位膜11具有三个边缘，这些边缘在使用状态下可以与翼型踏面表面4的标记3排齐，所示出的定位膜11旨在用于该翼型踏面表面并且该翼型踏面表面如图1中所示出的，其结果是确保了定位膜11的正确对准。

此外，定位膜11还具有多个施加区13.1-13.5，这些施加区对应于机翼1的待设置有空气动力学功能膜的区域5.1-5.5。施加区13.1-13.5的形状分别与区域5.1-5.5匹配，当定位膜11适当地附接到机翼1时，施加区与区域重合。

施加区13.1为施加窗口的形式，即，该定位膜11中的具有不对称轮廓的开口。为施加区13.1提供了空气动力学功能膜14.1，该空气动力学功能膜可以仅在施加窗口内的预定位置中施加于机翼1。因此，施加窗口还直接预先限定机翼1上的空气动力学功能膜14.1的对准，这是膜14.1在区域5.1中具有对应于预期的主流方向的肋条结构的原因。

施加区13.2也是施加窗口的形式，即，定位膜11中的开口。然而，由于施加区13.2的尺寸，在该区域上的主流动方向不再被认为是恒定的。为了考虑这点，提供了两个空气动力学功能膜14.2'、14.2”，它们一起完全覆盖区域5.2，但它们的肋条结构不对准。尽管如此，为了能够实现这两个膜14.2'、14.2”的接合施加，提供了第二定位膜15，两个膜14.2'、14.2”在该第二定位膜的自粘合的底侧上布置成相对于彼此正确对准。膜14.2'、14.2”的粘合层设置在背离定位膜15的一侧上。下面将更详细地解释使用第二定位膜15来施加两个空气动力学功能膜14.2'、14.2”。

在施加区13.3中，定位膜11是连续的并且没有开口。为此，空气动力学功能膜14.3直接布置在定位膜11的底侧上，该空气动力学功能膜的粘合层布置在背离定位膜11的一侧上。空气动力学功能膜14.3具有多个狭槽16，这些狭槽对应于襟翼6在机翼1上的边界，结果是即使在该空气动力学功能膜14.3已经附接在区域5.3中之后襟翼6仍然可以被打开。下面将更详细地描述膜14.3在机翼1上的附接。

施加区13.4和13.5是定位膜11中的矩形施加窗口，这些施加区分别对应于区域5.4和5.5。为这些施加区13.4和13.5提供了标准尺寸的空气动力学功能膜14.4/5的多个较小部分，这些区域5.4和5.5待以铺砖的方式来装备。为了确保空气动力学功能膜14.4/5的多个部分在区域5.4和5.5中以正确定向施加到机翼1，在定位膜11上设置对准辅助件17，待施加的空气动力学功能膜14.4/5可基于该对准辅助件对准。

现在将参考图3a至图3c解释根据图2的装置10将空气动力学功能膜14.1至14.5附接在根据图1的飞机2的机翼1上的区域5.1至5.5(为此目的提供)中的使用方法。

在图3a中示出的第一步骤中，该定位膜11粘性地结合到机翼1，注意的是定位膜11的这些边缘12(为此目的而提供的)精确地对应于该机翼1上的区4的标记3。如果定位膜11对应地精确地施加到机翼1，分别对应于区域5.1至5.5的施加区13.1至13.5被提供用于空气动力学功能膜14.1至14.5的附接。在区域5.3中，当定位膜11被附接时，为此提供的膜14.3甚至已经直接地并且以正确的位置和定向被施加或粘性地结合至机翼1。在这种情况下，膜14.3中的狭槽16对应于襟翼6的边缘。

在区域5.1、5.2、5.4和5.5的剩余区域中，在随后的步骤中施加相应的膜14.1、14.2、14.4/5(参考图3b)。

在区域5.1中，由于非对称的初步切割，膜14.1以可能的唯一定向粘性地结合在施加区13.1内。这同样适用于紧固到第二定位膜15的膜14.2'和14.2”。第二定位膜15通过以由可能的定位辅助件指示的相对于施加区13.2的位置和定向施加于机翼1，直接使膜14.2'和14.2”正确定位。

在区域5.4和5.5中，这些单独的膜部分14.4/5是一个接一个粘性地结合的，其结果是最终产生了空气动力学功能膜14的连续区，该连续区填充了整个区域5.4和5.5。当附接膜部分14.4/5时，应当注意膜部分14.4/5根据对准辅助件17定向。

最后，定位膜11、15被移除，空气动力学功能膜14.1-5保持在机翼1上。

当然，这些空气动力学功能膜14.1至14.5在最终粘性地结合到机翼1之后并且在移除定位膜11、15之前或之后仍然可能被再加工，例如以便确保另外的襟翼或传感器(未示出)的功能。

图4a、图4b示出了定位膜11、15的附接和脱离，其中空气动力学功能膜14.2/3直接布置在该定位膜上。

如图4a中所示出的，定位膜11/15连同其粘合层11'/15'(被设计成是可再拆下的)被粘性地结合至机翼1的区4，空气动力学功能膜14.2/3在最终形成施加区13.3的部分中被直接设置在定位膜11/15上。空气动力学功能膜14.2/3通过粘合层11'/15'可拆下地连接到定位膜11/15，该粘合层另外被提供用于紧固到机翼1，并且膜14.2/3本身具有粘合层18并可通过该粘合层不可拆下地连接到机翼1。

定位膜11/15和空气动力学功能膜14.2/3的多层布置以已知的方式附接，例如，如图4a中所示出的，通过逐渐拉出非粘性载体19并且将该布置按压到机翼1上。

如果定位膜11/15完全附接，则可以再次将其移除。由于该可再拆下的粘合层11'/15'，该定位膜11/15可以没有残余物地被移除，这些空气动力学功能膜14.2/3由于不可再拆下的粘合层18而保持在机翼1上。

Claims (11)

1.一种用于将空气动力学功能膜(14.1-5)附接到周围有气流通过的本体(1)的表面(4)的装置，所述装置包括自粘合的、能再拆下的定位膜(11)，所述定位膜具有用于将所述定位膜(11)精确定位在周围有气流通过的所述本体(1)的表面(4)上的定位辅助件(12)，并且所述定位膜具有用于待施加的所述空气动力学功能膜(14.1-5)的至少一个施加区(13.1-5)。

2.根据权利要求1所述的装置，

其特征在于，

至少一个自粘合的空气动力学功能膜(14.3)设置在所述定位膜(11)的设置有粘合剂(11')的一侧上的至少一个施加区(13.3)的区域中，该至少一个自粘合的空气动力学功能膜在所述定位膜(11)附接时粘接到周围有气流通过的所述本体(1)的表面(4)，并且在所述定位膜(11)随后被移除时保持在周围有气流通过的所述本体(1)的表面(4)上。

3.根据权利要求2所述的装置，

其特征在于，

当需要将所述空气动力学功能膜(14.3)在周围有气流通过的所述本体(1)的表面(4)上对准时，所述空气动力学功能膜(14.3)以这样的方式布置在所述定位膜(11)上，使得在附接所述空气动力学功能膜(14.3)并且随后移除所述定位膜(11)之后，实现所述空气动力学功能膜(14.3)的所期望的对准。

4.根据权利要求2或3所述的装置，

其特征在于，

所述空气动力学功能膜(14.3)具有多个开口和/或狭槽(13)，所述开口和/或狭槽为多个切口的形式，以用于在周围有气流通过的所述本体(1)的表面(4)上保持自由的位置。

5.根据权利要求1所述的装置，

其特征在于，

施加窗口设置在所述至少一个施加区(13.1，13.2，13.4，13.5)的区域中，在附接所述定位膜(11)之后，能够在所述施加窗口内将至少一个空气动力学功能膜(14.1，14.2，14.4/5)施加于周围有气流通过的所述本体(1)的表面(4)。

6.根据权利要求5所述的装置，

其特征在于，

所述定位膜(11)在所述施加窗口(13.4，13.5)的区域中具有用于使待施加的所述空气动力学功能膜(14.4/5)对准的对准辅助件(17)。

7.根据权利要求5或6所述的装置，

其特征在于，

至少一个施加窗口的轮廓与待附接在该至少一个施加窗口(13.1，13.2)内的所述空气动力学功能膜(14.1，14.2)的形状匹配，其中，所述至少一个施加窗口的轮廓优选地是不对称的。

8.一种用于将空气动力学功能膜(14.1-5)附接到周围有气流通过本体(1)的表面(4)的成套工具，所述成套工具包括根据权利要求7所述的装置，以及与所述至少一个施加窗口的轮廓匹配的空气动力学功能膜(14.1，14.2)。

9.使用根据前述权利要求中任一项所述的装置将空气动力学功能膜(14.1-5)附接到周围有气流通过的本体(1)的表面(4)的使用方法，具有以下步骤：

a)将所述装置的所述定位膜(11)在由定位辅助件(12)预限定的位置中施加于周围有气流通过的所述本体(1)的表面(4)；

b)将所述空气动力学功能膜(14.1-5)在所述定位膜(11)的所述施加区(13.1-5)中施加于周围有气流通过的所述本体(1)的表面(4)；以及

c)移除所述定位膜(11)。

10.根据权利要求9所述的使用方法，

其特征在于，

所述定位膜(11)是根据权利要求2至4中任一项所述而设计的，并且同时实施步骤a)和步骤b)。

11.根据权利要求9或10所述的使用方法，

其特征在于，

所述空气动力学功能膜(14.1-5)是肋条膜，和/或周围有气流通过的所述本体是飞机(2)或飞机机翼(1)。

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