CN115592985A - 使用可发泡介质修复复合结构的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使用可发泡介质修理复合结构的方法。用于修复复合结构的方法包括：在复合结构中产生修复空腔；将可发泡介质放置在修复空腔中；将替换蒙皮放置在修复空腔上面；以及使放置在修复空腔中的可发泡介质膨胀。

Description

使用可发泡介质修复复合结构的方法
技术领域
本公开总体上涉及用于复合结构(例如复合夹层和复合层压结构)的修复方法，并且更具体地涉及使用可膨胀可发泡介质修复复合结构的方法。
背景技术
用于航空航天应用的复合结构可以包括复合夹层和复合层压结构。复合夹层结构或夹层板通常包括夹在具有高拉伸和压缩强度的材料的两个面板之间的低密度芯。例如，低密度芯可以包括纸、金属或复合蜂窝芯以及固体或机加工泡沫芯，并且面板可以包括金属材料、复合材料、玻璃纤维或陶瓷材料的层。低密度芯可形成多个胞元(cell)，例如蜂窝芯典型的蜂窝胞元阵列。复合层压结构使用多层复合材料(例如树脂浸渍的碳纤维增强片层)产生复合结构。通常，复合层压结构包括比用于复合夹层板的面板的复合材料的片层多得多的复合材料的片层。
然而，诸如复合夹层板和复合层压结构之类的复合结构的修复通常需要由经常短缺的高度训练人员进行的非常时间密集、复杂且人工要求高的修复过程。例如，复合层压结构上的挖补修理(scarfed repair)通常需要使用精确的砂磨和/或研磨操作来精确地移除受损区域周围的材料。这之后是将粘合剂施加到挖补表面，将复合层压补片放置在受损区域内，然后固化复合层压补片以将其结合到复合结构。对于对复合夹层板的修复，通常切掉并移除受损区域上方的蒙皮，也切掉并替换受损的芯，然后将新的蒙皮结合到芯。可以将简单的外部“补强”复合或金属补片铺设和/或结合在受损的复合层压接口或蜂窝结构上面，但“补强”补片通常在复合结构的外部之上突出，这出于美观或空气动力学原因可能是不期望的。这些修复过程通常是人工密集的，并且可能需要很长时间来完成。因此，需要更简单、更快速并且可以更便携的用于修复复合结构的方法。特别地，该方法避免或最小化在修复过程期间材料的移除，并且该方法可以部分或完全恢复受损复合结构的性质以减少修复的总时间、复杂性和成本。
发明内容
本发明内容仅旨在介绍本公开的一个或多个实现方式的一些方面的简化概述。该发明内容不是广泛的综述，也不旨在标识本教导的关键或重要元素，也不旨在描绘本公开的范围。相反，其目的仅在于以简化形式呈现一个或多个概念作为以下详细描述的前序。
本公开中例示的前述和/或其它方面和效用可以通过提供一种用于修复复合结构的方法来实现，该方法包括：在复合结构中产生修复空腔；将可发泡介质放置在修复空腔中；将替换蒙皮放置在修复空腔上面；以及使放置在修复空腔中的可发泡介质膨胀，其中，可发泡介质包括被构造成保持发泡剂的聚合物基质，其中，聚合物基质包括热固性聚合物、热塑性聚合物或其组合中的一种或多种，其中，发泡剂包括物理发泡剂、化学发泡剂或其组合中的一种或多种，并且其中，可发泡介质被构造成根据预定条件改变或触发事件而膨胀。
该方法还包括以下步骤中的至少一个步骤：将垫板放置在修复空腔上面；移除过量的可发泡介质；以及密封复合结构。
在复合结构中产生修复空腔包括：检测复合结构中的受损区域；移除与复合结构中的受损区域对应的外部蒙皮的至少一部分；以及从对应于受损区域的复合结构移除材料以限定修复空腔，其中，从复合结构移除材料包括从修复空腔移除灰尘、碎屑或污染物中的至少一种。
可发泡介质包括如下中的至少一者：多个可膨胀球丸，该多个可膨胀球丸包括保持发泡剂的聚合物基质；或者湿泡沫，该湿泡沫包括被混合在一起以活化发泡和膨胀的多部分系统，并且其中，可发泡介质包括增强纤维，增强纤维包括碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、聚酯纤维、大麻纤维、木纤维或其组合中的至少一种。
可发泡介质包括两种或更多种可发泡介质，并且其中，将可发泡介质放置在修复空腔中包括将两种或更多种可发泡介质放置在修复空腔中。
两种或更多种可发泡介质中的至少一种包括柔性膜，其中，柔性膜是粘合剂并且被构造成将两种或更多种可发泡介质结合在一起，并且其中，柔性膜包括热塑性弹性体(TPE)、硅树脂、天然橡胶、天然或合成胶乳、聚乙烯(PE)或其组合中的至少一种。
将可发泡介质放置在修复空腔中还包括将一个或多个隔膜放置在修复空腔中，并且其中，一个或多个隔膜中的至少一个隔膜被放置在两种或更多种可发泡介质之间。
两种或更多种可发泡介质中的至少一种具有与两种或更多种可发泡介质中的其余可发泡介质不同的功能特性。
可发泡介质包括两层或更多层可发泡介质，并且其中，将可发泡介质放置在修复空腔中包括将两层或更多层可发泡介质放置在修复空腔中。
将可发泡介质放置在修复空腔中还包括将一个或多个隔膜放置在修复空腔中，其中，一个或多个隔膜中的至少一个隔膜被放置在两层或更多层可发泡介质之间。
两层或更多层可发泡介质中的至少一层具有与两层或更多层可发泡介质中的其余层可发泡介质不同的功能特性。
将可发泡介质放置在修复空腔中包括将一个或多个粘合层放置在修复空腔中，其中，一个或多个粘合层将可发泡介质结合到修复空腔或替换蒙皮中的至少一者，并且其中，一个或多个粘合层包括环氧树脂、环氧树脂膜、糊剂、胶水、塑料膜或其组合中的至少一种。
将可发泡介质放置在修复空腔中包括将一个或多个粘合层放置在两种或更多种可发泡介质之间。
将可发泡介质放置在修复空腔中包括将一个或多个粘合层放置在两种或更多种可发泡介质与一个或多个隔膜之间。
该方法还包括将垫板放置在修复空腔上面，其中，将替换蒙皮放置在修复空腔上面包括将替换蒙皮结合到外部蒙皮，并且其中，使放置在修复空腔中的可发泡介质膨胀包括使用替换蒙皮和垫板中的至少一者在膨胀期间向可发泡介质施加压力。
本公开中例示的前述和/或其它方面和效用还可通过提供一种用于修复复合结构的方法来实现，该方法包括：在复合结构中产生修复空腔；将可发泡介质放置在修复空腔中；以及使放置在修复空腔中的可发泡介质膨胀，其中，复合结构包括复合夹层板，该复合夹层板包括设置在两个面板之间的芯，并且其中，芯限定多个中空胞元，并且其中，可发泡介质包括被构造成保持发泡剂的聚合物基质，其中，聚合物基质包括热固性聚合物、热塑性聚合物或其组合中的一种或多种，其中，发泡剂包括物理发泡剂、化学发泡剂或其组合中的一种或多种，并且其中，可发泡介质被构造成根据预定条件改变或触发事件而膨胀。
该方法还包括移除过量的可发泡介质以及密封复合结构。
在复合结构中产生修复空腔包括：检测复合结构中的受损区域；在复合结构中产生一个或多个出入孔和一个或多个通气孔；以及通过一个或多个出入孔或一个或多个通气孔移除复合结构的部分以产生修复空腔。
将可发泡介质放置在修复空腔中包括将两层或更多层可发泡介质放置在修复空腔中，并且其中，两层或更多层可发泡介质中的至少一层可发泡介质具有与两层或更多层可发泡介质中的其余层可发泡介质不同的功能特性。
通过一个或多个出入孔或一个或多个通气孔移除复合结构的部分以产生修复空腔包括通过一个或多个出入孔将可发泡介质注射管插入到芯中以在芯内产生一个或多个通道，并且其中，一个或多个通道穿透多个中空胞元中的至少一个胞元。
通过一个或多个出入孔或一个或多个通气孔移除复合结构的部分以产生修复空腔包括通过一个或多个出入孔将旋转切碎工具插入到芯中以产生修复空腔。
将可发泡介质放置在修复空腔中包括通过一个或多个出入孔或一个或多个通气孔中的至少一者将可发泡介质放置在修复空腔中。
多个中空胞元中的至少一个胞元被损坏或压碎，并且其中，使放置在修复空腔中的可发泡介质膨胀包括：使可发泡介质膨胀到至少一个损坏或压碎的胞元中；以及当可发泡介质膨胀时至少部分地恢复至少一个损坏或压碎的胞元的形状或体积。
使放置在修复空腔中的可发泡介质膨胀包括密封一个或多个出入孔和一个或多个通气孔，以在膨胀期间向可发泡介质施加压力。
从下文提供的详细描述中，进一步的应用领域将变得显而易见。应当理解，详细描述和具体示例虽然示出了本公开的优选实施方式，但仅旨在用于说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。
附图说明
并入本说明书中且构成本说明书的一部分的附图示出了本教导的实现方式，且与描述一起用于解释本公开的原理。在附图中：
图1示出了根据本公开的实现方式的用于修复复合结构的方法。
图2至图10示出了图1的方法的实现方式。
图11示出了根据本公开的实现方式的用于修复复合结构的方法。
图12至图17示出了图11的方法的实现方式。
图18示出了飞行器制造和维修方法的流程图。
图19示出了飞行器的框图。
应当注意，附图的一些细节已经被简化并且被绘制成便于理解本教导而不是维持严格的结构精度、细节和比例。
具体实施方式
现在将详细参考本教导的示例性实现方式，其示例在附图中示出。通常，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。
在整个说明书和权利要求中，除非上下文另外明确规定，否则以下术语采用与本文明确关联的含义。如本文所使用的短语，例如，“在实现方式中”、“在某些实现方式中”和“在一些实现方式中”不一定指代相同的(一个或多个)实现方式，尽管它们可以这样。此外，如本文所使用的短语“在另一实现方式中”和“在一些其它实现方式中”不一定指代不同的实现方式，尽管它们可以这样。如下所述，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可以容易地组合各种实现方式。
如本文所使用的，术语“或”是包含运算符，并且等同于术语“和/或”，除非上下文清楚地另外指出。术语“基于”不是排他性的，并且允许基于未描述的附加因素，除非上下文清楚地另外指出。在说明书中，对“A、B和C中的至少一者”的叙述包括包含A、B或C，A、B或C的多个示例、或A/B、A/C、B/C、A/B/B/B/B/C、A/B/C等的组合的实现方式。此外，在整个说明书中，“一”、“一个”和“该”的含义包括复数引用。“在……中”的含义包括“在……中”和“在……上”。类似地，本公开的实现方式可以适当地包括元件A、B、C等、由元件A、B、C等组成、或者基本上由元件A、B、C等组成。
还将理解，尽管术语第一、第二等等可以在此用于描述各种元件，但是这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一对象、部件或步骤可以被称为第二对象、部件或步骤，并且类似地，第二对象、部件或步骤可以被称为第一对象、部件或步骤。第一对象、部件或步骤和第二对象、部件或步骤两者分别都是对象、部件或步骤，但是它们不被认为是相同的对象、部件或步骤。还将理解，术语“包括(includes)”、“包括(including)”、“包含(comprises)”和/或“包含(comprising)”在本说明书中使用时指定所述特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。此外，如本文所使用的，术语“如果”可以被解释为是指“当……时”或“在……之后”或“响应于确定”或“响应于检测”，这取决于上下文。
除非另有规定，否则下文定义的所有物理性质都在20℃至25℃下测量。
当在此提及任何数值范围时，这样的范围被理解为包括在所述范围的最小值和最大值之间的每个和所有数字和/或分数、以及端点。例如，0.5％至6％的范围将明确地包括一直到并且包括5.95％、5.97％和5.99％的所有中间值(例如0.6％、0.7％和0.9％的)以及许多其它值。除非上下文另外明确指出，否则相同的情况适用于本文阐述的每个其它数值性质和/或元素范围。
另外，所有数值都是“约”或“近似”所示的值，并且考虑到本领域普通技术人员所预期的实验误差和变化。应当理解，本文公开的所有数值和范围都是近似值和范围。关于量或测量值的术语“约”或“基本”和“基本上”或“近似”是指所述的特性、参数或值不需要精确地实现。相反，偏差或变化(包括例如公差、测量误差、测量精度限制和本领域技术人员已知的其它因素)可以以不排除该特性旨在提供的效果的量出现。如本文所用，“约”是指在所述目标值、最大值或最小值的+/-5％以内。
除非另有说明，本文和说明书中其它地方所表示的所有百分比和量都应理解为是指重量百分比。所给出的百分比和量基于材料的活性重量。例如，对于提供为溶液的活性成分，所给出的量基于活性成分的量而没有溶剂的量，或者可以通过溶剂蒸发后的重量损失来确定。
关于根据一些实现方式的过程、方法、技术和工作流，可以组合本文公开的过程、方法、技术和工作流中的一些操作和/或可以改变一些操作的顺序。
本发明人已经开发了使用可发泡介质修复复合结构的新颖的新方法。本公开的方法可以适应复合结构中具有不规则或复杂形状的损坏的修复。此外，本文描述的方法的实现方式在执行上更简单，通过需要材料的最少移除和更换、修复过程的简化、和减少密集且高技术的劳动力以及产生的安全、人机工程学和成本问题，允许比传统方法(例如挖补修理)更快且更容易的修复，以便更快且更便宜的修复。
图1示出了根据本公开的实现方式的用于修复复合结构的方法。图2至图10示出了图1的方法的实现方式。如图1至图10所示，用于修复复合结构100的方法800可以包括：在复合结构100中产生修复空腔160；将可发泡介质200放置在修复空腔160中；将替换蒙皮450放置在修复空腔160上面；以及使放置在修复空腔160中的可发泡介质200膨胀。在一些实现方式中，方法800包括将垫板(caul plate)300放置在修复空腔160上面。方法800还可以包括移除过量的可发泡介质200并密封复合结构100。
如图1至图7所示，复合结构100可包括复合层压结构。例如，复合结构100可以包括多层复合材料，例如树脂浸渍碳纤维增强片层或复合片层140。复合片层140可包括用环氧树脂浸渍的单向复合带材料、用树脂精加工的织造织物材料，诸如用环氧树脂浸渍的玻璃纤维、碳或芳族聚酰胺织物等。
复合结构100可以包括复合夹层板的复合面板。复合面板可以类似地包括多层复合材料，例如复合片层140。然而，通常，复合层压结构包括比复合夹层板的复合面板多得多的复合材料片层，例如片层140。因此，复合结构100可以包括复合层压结构或复合夹层板的复合面板中的一种。
如图8至图10所示，复合结构100可以包括复合夹层板，该复合夹层板包括设置在两个面板130之间的芯120。芯120可包括纸、金属或复合蜂窝芯以及固体或机加工泡沫芯，并且面板130可包括金属、复合材料、玻璃纤维或陶瓷材料的层，例如复合片层140。芯120可以包括多个中空胞元125。
如图1所示，方法800可以开始于在操作810中在复合结构100中产生修复空腔160。在复合结构100中产生修复空腔160可包括检测复合结构100中的受损区域111。例如，受损区域111(见图8)可通过视觉检查分层和/或树脂破裂、敲击测试表面下的分层或经由非破坏性评估(NDE)技术(例如阻抗测试、X射线照相、热成像和超声波)来确定。
如图2和图9所示，在复合结构100中产生修复空腔160可包括移除与复合结构100中的受损区域111对应的外部蒙皮150的至少一部分。例如，如果外部蒙皮150被损坏或为了更好地接近复合结构100的芯120，则可以将外部蒙皮150移除。如图2所示，外部蒙皮150可包括复合结构100的一个或多个外部复合片层140。如图9所示，外部蒙皮150可以包括面板130或面板130的一部分。在一些实现方式中，外部蒙皮150可以包括施加在复合结构100上的外部饰面或涂层。例如，外部蒙皮150可以包括导电涂层、外部涂料涂层、树脂涂层等。外部蒙皮150可以包括导电网格和/或雷达吸收材料。
在复合结构100中产生修复空腔160可包括从复合结构100移除对应于受损区域111的材料以限定修复空腔160。复合结构100的材料可以通过例如砂磨或修整，例如通过使用动力砂磨方法(旋转、带等)而被移除。从复合结构100移除材料可以包括从修复空腔160移除灰尘、碎屑或污染物中的至少一种。如图8所示，从复合结构100中的受损区域移除材料可包括从修复空腔160移除芯120的至少一部分。污染物可包括存在于复合结构100中的受损区域中或周围水、油、燃料、污垢或其它异物。
例如，湿气可以通过受损区域进入复合结构100，并且如果不被移除，冷冻和解冻的循环可以导致水的膨胀和收缩，以随着时间推移而使损伤扩大。因此，从复合结构100中的受损区域移除材料可包括从修复空腔160移除水。例如，修复空腔160可基本上没有水，并且在复合结构100中产生修复空腔160包括产生基本上没有水的修复空腔160。
在复合结构100中产生修复空腔还可以包括研磨修复空腔160的表面165。如下所述，研磨该表面165可以提高可发泡介质200的粘附性。
操作820包括将可发泡介质200放置在修复空腔160中。
可发泡介质200可以被构造成根据预定条件改变或触发事件而膨胀。例如，可发泡介质200可以包括可膨胀或可发泡材料，该可膨胀或可发泡材料以未膨胀状态开始，并且响应于预定条件改变或触发事件而膨胀、扩大、胀大等。预定条件变化或触发事件可包括化学反应、温度改变、压力改变、添加活化材料(例如水)、施加活化能(例如UV和EB)或其组合中的至少一种。例如，可发泡介质200可包括可膨胀球丸、珠、粉末、湿泡沫等，它们被构造成响应于预定条件改变或触发事件而膨胀体积。
可根据复合结构100的特性选择可发泡介质200。例如，可以选择可发泡介质200以与复合结构100的刚度、热膨胀系数、刚性或抗冲击性中的至少一者匹配。还可以根据与复合结构100的材料相容性来选择可发泡介质200。可发泡介质200可以在其在修复空腔160内膨胀之后恢复复合结构100的特性。
可发泡介质200可以包括被构造成保持发泡剂的聚合物基质。例如，如图4至图5所示，可发泡介质200可以包括多个可膨胀球丸225，该多个可膨胀球丸包括保持发泡剂的聚合物基质。多个可膨胀球丸225可以具有各种形状，包括杆状、球状、盘状等。
当被加热到至少预定温度或响应于预定条件改变或触发事件时，发泡剂可在聚合物基质内形成多个孔、凹穴或空隙以增大其体积。
聚合物基质可以包括热固性聚合物、热塑性聚合物或其组合中的一种或多种。聚合物基质可以包括热塑性聚合物、热固性聚合物、环氧树脂聚合物、硅树脂、聚氨酯、橡胶或其组合中的一种或多种。例如，聚合物基质可以包括环氧树脂、增韧环氧树脂、酚醛树脂和聚酯树脂中的至少一种。聚合物基质可以包括高性能热塑性树脂，例如聚醚醚酮(PEEK)和聚醚酮酮(PEKK)。
聚合物基质可包括酚醛塑料、环氧树脂、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚碳酸酯(PC)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯砜(PPSU)、热塑性聚氨酯(TPU)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、乙烯基、氰酸酯、聚双马来酰亚胺(BMI)、聚酰亚胺(PI)或其组合。
在一些实现方式中，聚合物基质包括高温热塑性聚合物。在其它实现方式中，聚合物基质包括低温热塑性聚合物。例如，聚合物基质可以包括PET、PS、PEI、PPSU或其组合中的至少一种。聚合物基质可以包括多部分系统，该多部分系统被构造成在没有外部加热的情况下膨胀。
发泡剂可以包括被构造成响应于预定条件改变或触发事件而反应的气体或液体。发泡剂可以是气体或液体，例如二氧化碳、氮气、一种或多种碳氢化合物、水和/或被构造成响应于预定条件改变或触发事件而反应的任何其它合适的物理和/或化学发泡剂。在其它实现方式中，发泡剂可以包括气体、粉末、超临界气体和/或被构造成响应于预定条件改变或触发事件而反应的其它组分。发泡剂可以包括仅一种气体、一种固体或一种液体。在其它实现方式中，发泡剂可以包括气体、固体或液体的组合，或气体、固体和液体的组合。发泡剂可以包括物理发泡剂、化学发泡剂或其组合中的一种或多种。
发泡剂可以包括被构造成根据物理反应(例如热膨胀)而膨胀的物理发泡剂。发泡剂可以根据聚合物基质的相变、体积膨胀或软化中的至少一种而膨胀。发泡剂可以包括氯氟烃(CFC)、氢氯氟烃(HCFC)、氢氟烃(HFC)、诸如丙烷、异丁烷、戊烷、乙醇之类的碳氢化合物、水蒸气、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氦气或其组合中的一种或多种。
发泡剂可以包括被构造成根据化学反应产生膨胀气体的化学发泡剂。发泡剂可以包括苯磺酰肼、甲苯磺酰-氨基脲、5-苯基四唑、二亚硝基五亚甲基四胺(dinitrozopentamethylentetraamin)、碳酸氢钠、柠檬酸或其组合中的一种或多种。发泡剂可以包括异氰酸酯、偶氮二甲酰胺、肼、甲苯磺酰-氨基脲或其组合中的一种或多种。
在其它实现方式中，可发泡介质200包括湿泡沫，该湿泡沫被构造成根据化学反应或预定条件改变或触发事件而膨胀。例如，可发泡介质200可包括活化以膨胀的湿形式的可发泡材料，例如糊剂、多部分液体混合物等。湿泡沫可以是被构造成用于室温活化的高度可混溶的多部分系统。湿泡沫可以被构造成响应于预定条件改变或触发事件(例如温度、压力的改变或化学反应)而活化。例如，可发泡介质200可包括湿泡沫，该湿泡沫包括混合在一起以活化发泡并膨胀的多部分系统，例如聚氨酯发泡系统。可发泡介质200可包括被构造成在没有外部加热的情况下膨胀的多部分湿泡沫系统。
在一些实现方式中，可发泡介质200包括多部分聚氨酯发泡系统，并且多部分聚氨酯发泡系统被构造成在室温下在几分钟内将多个部分和泡沫混合在一起。可发泡介质200可在排气几小时之后凝结和/或固化，并且可以例如通过机加工或修整来移除过量的泡沫。
可发泡介质200可包括一种或多种增强纤维。增强纤维可用于增加可发泡介质200的强度和刚度。例如，可发泡介质200可包括多个可膨胀球丸225，并且多个可膨胀球丸225可包括一种或多种增强纤维。增强纤维可包括碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、聚酯纤维、大麻纤维、木纤维或其组合中的至少一种。可以使用的其它纤维包括滑石纤维、硅灰石纤维、金属纤维、陶瓷纤维、芳族聚酰胺纤维或其组合。一种或多种增强纤维可以改善可发泡介质200的导热性和/或导电性。一种或多种增强纤维可以是长的或短的，或者是长的和短的增强纤维的组合。一种或多种增强纤维可以被编织到布中，形成为单轴带，或者是随机定向的短纤维。
在一些实现方式中，可发泡介质200包括柔性膜250。柔性膜250可以被实现为褶皱的(pleated)或可膨胀的袋。如图2所示，可发泡介质200的可膨胀材料可以被柔性膜250封装。封装该可膨胀材料可以使污染问题最小化。例如，当可发泡介质200包括自由形式的球丸或粉末时，用柔性膜250封装可膨胀材料使异物损坏(FOD)问题的可能性最小化。
多个可膨胀球丸225中的每一个可以由柔性膜250封装。在其它实现方式中，多个可膨胀球丸225被柔性膜250封装。柔性膜250被构造成随着可发泡介质200的可膨胀材料的膨胀而膨胀。柔性膜250可包括可拉伸材料，例如热塑性弹性体(TPE)、硅树脂、天然橡胶、天然或合成胶乳、聚乙烯(PE)或其组合中的至少一种。柔性膜250可以包括聚烯烃、聚酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、PA、TPU或其组合中的一种或多种。在一些实现方式中，高强度膜(例如PEEK和PEKK)的刚性太大，不能充分拉伸，因而不能用于柔性膜250。因此，在一些实现方式中，柔性膜不包括PEEK和PEKK。
柔性膜250可以被构造成提高可发泡介质200的导热性和/或导电性。例如，柔性膜250可以包括一种或多种传导材料，该传导材料被构造成提高可发泡介质200的导热性或导电性中的至少一者。例如，柔性膜250可以用作热传递路径和/或电路径，以加强可发泡介质200的导热性和/或导电性。较高的导热性可以帮助更快地散热，并且帮助避免过热或甚至火灾。较高的导电性可以加强电磁损害保护，例如防雷击保护。
一种或多种传导材料可以包括碳质材料(例如石墨纤维和/或碳纳米管)、金属(例如金、银、铝或青铜)、粗布、线或网，它们嵌入柔性膜250中或使用已知的沉积方法印刷或沉积到柔性膜250上。
柔性膜250可以包括一种或多种增强纤维。增强纤维可用于增加柔性膜250和/或可发泡介质200的强度和刚度。增强纤维可包括碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、聚酯纤维、大麻纤维、木纤维或其组合中的一种或多种。可以使用的其它纤维包括滑石纤维、硅灰石纤维、金属纤维、芳族聚酰胺纤维或其组合。在一些实现方式中，增强纤维可提高柔性膜250的导热性和/或导电性。
增强纤维可在喷涂薄膜制造期间喷涂到柔性膜250上，粘附地附着到柔性膜250，或者在柔性膜250形成为片材之前处于液体形式时混合到柔性膜250中。柔性膜250中的增强纤维可以是非织造的，以加强柔性膜250的膨胀。
柔性膜250可以是粘合剂。例如，柔性膜250可包括热固性膜粘合剂。柔性膜250可将可发泡介质200结合到修复空腔160的表面165和/或替换蒙皮450中的至少一者。例如，柔性膜250是粘合剂，并且被构造成将可发泡介质200结合到修复空腔160和/或替换蒙皮450中的至少一者。
可发泡介质200可包括两层或更多层可发泡介质200。例如，如图3中所示，可发泡介质200可以包括第一可发泡介质层210和第二可发泡介质层220。因此，将可发泡介质200放置在修复空腔160中可包括将两层或更多层可发泡介质200放置在修复空腔160中。
如图3中所示，两层或更多层可发泡介质200可以被一个或多个隔膜400分开。隔膜400可以增加整个复合结构100的刚度、强度或刚性。因此，将可发泡介质200放置在修复空腔160中还可以包括将一个或多个隔膜400放置在修复空腔160中。一个或多个隔膜400中的至少一个可以被放置在两层或更多层可发泡介质200之间。隔膜400可以将具有不同功能特性的两层或更多层可发泡介质200分开和/或隔离。例如，通过将位于修复空腔160中心处的更刚性的可发泡介质200与位于修复空腔160边缘处的更柔性的可发泡介质200分开。隔膜400可以被添加在修复空腔160内，以在修复过程完成之后与复合结构100的刚性、强度或刚度特性匹配。在一些实现方式中，隔膜400可以为可发泡介质200提供附接点。
在一些实现方式中，一个或多个隔膜400中的至少一个包括多个孔或通气孔465，该多个孔或通气孔被构造成允许可发泡介质200膨胀穿过一个或多个隔膜400中的至少一个。多个孔或通气孔465也可在可发泡介质200的膨胀期间允许压力释放，同时总体限制可发泡介质200的迁移。
一个或多个隔膜400可包括复合材料。例如，一个或多个隔膜400的复合材料可以是与复合结构100和/或复合片层140相同的材料。在其它实现方式中，一个或多个隔膜400可以包括纤维增强复合层压件、热固性材料(环氧树脂、酚醛塑料等)、热塑性固体片材、热塑性泡沫片材或其组合中的至少一种。例如，一个或多个隔膜400可以包括长纤维增强复合片层。隔膜400中的长纤维增强复合片层可以提供刚度或强度，如同层叠片材形成隔膜400可以提供的那样。包括具有孔的泡沫或固体材料的隔膜可以提供用于使可发泡介质200分开的受控流动屏障。
在其它实现方式中，一个或多个隔膜400可以包括预浸料。如本文所用，术语“预浸料”是指预浸渍的复合片层，例如浸渍环氧树脂的单向复合带或碳纤维。预浸料可以是柔性的，直到其固化，通常通过加热和加压固化或在高压釜内固化。
两层或更多层可发泡介质200中的至少一层可以具有与两层或更多层可发泡介质200中的其余层不同的一种或多种功能特性。两层或更多层可发泡介质200中的至少一层可以具有与两层或更多层可发泡介质200中的其余层相同的一种或多种功能特性。例如，功能特性可以包括阻燃性、刚性或刚度、抗冲击性、韧性、拉伸强度、压缩强度和抗弯性。两层或更多层可发泡介质200的材料或类型可以确定一个或多个功能特性。例如，两层或更多层可发泡介质200中的至少一层可以包括加强热绝缘的纳米多孔泡沫层、加强吸音的开孔泡沫层、加强刚度的刚性材料例如PEKK或PEEK泡沫层、或加强缓冲性能的柔性材料例如TPU泡沫层。因此，如图3所示，第一可发泡介质层210的可膨胀材料可以确定其功能特性中的一个或多个。第二可发泡介质层220的可膨胀材料可以确定其功能特性中的一个或多个。两层或更多层可发泡介质200中的至少一层的可发泡材料可以不同于两层或更多层可发泡介质200中的其余层的可发泡材料。例如，第一可发泡介质层210的可膨胀材料可以不同于第二可发泡介质层220的可膨胀材料。
可发泡介质200可包括两种或更多种可发泡介质200。例如，如图4至图7中所示，可发泡介质200可以包括第一可发泡介质201、第二可发泡介质202和第三可发泡介质203。具有两种或更多种可发泡介质200允许能够同时实现多种功能。例如，第一可发泡介质201可包括开孔柔性泡沫以减弱声音，并且第二可发泡介质202可包括闭孔刚性泡沫以加强阻燃性以及总体强度和刚度。
两种或更多种可发泡介质200中的至少一种可包括柔性膜250。如图7中所示，柔性膜250可以是粘合剂，并且柔性膜250可以将两种或更多种可发泡介质200结合在一起。例如，柔性膜250可以是粘合剂，并且柔性膜250可以将两种或更多种可发泡介质200结合到修复空腔160和/或替换蒙皮450。如图4至图7所示，两种或更多种可发泡介质200可以水平地布置或者也可以竖直地布置。因此，将可发泡介质200放置在修复空腔160中可包括将两种或更多种可发泡介质200放置在修复空腔160中。
如图3和图5中所示，两种或更多种可发泡介质200可以被一个或多个隔膜400分开。因此，将可发泡介质200放置在修复空腔160中还可以包括将一个或多个隔膜400放置在修复空腔160中。一个或多个隔膜400中的至少一个可以被放置在两种或更多种可发泡介质200之间。一旦两种或更多种可发泡介质200在修复空腔160内膨胀，一个或多个隔膜400可帮助维持复合结构100的完整性。所使用的隔膜400可以被构造成满足复合结构100的强度和刚度要求。在一些情况下，将可发泡介质200彼此结合可能引起弱化或结合问题。因此，在一些实现方式中，两种或更多种可发泡介质200结合到一个或多个隔膜400，而不是直接彼此结合。
一个或多个隔膜400中的至少一个可以包括多个孔或通气孔465，以允许两种或更多种可发泡介质200膨胀穿过一个或多个隔膜400中的至少一个。多个孔或通气孔465允许两种或更多种可发泡介质200均匀地混合在一起，尤其是在可膨胀材料是液体或糊剂的情况下。另外，多个孔或通气孔465也可以允许在两种或更多种可发泡介质200的膨胀期间逸出过量的压力，以避免在修复操作期间损坏复合结构100。
两种或更多种可发泡介质200中的至少一种可具有与两种或更多种可发泡介质200的其余可发泡介质不同的功能特性。两种或更多种可发泡介质200的可膨胀材料可以确定一个或多个功能特性。
例如，两种或更多种可发泡介质200中的至少一种可包括加强热绝缘的纳米多孔泡沫层、加强吸音的开孔泡沫层、加强刚度的刚性材料如PEKK或PEEK泡沫层、或加强缓冲性能的柔性材料如TPU泡沫层。因此，如图4至图7所示，第一可发泡介质201的可膨胀材料可以确定其功能特性中的一个或多个，第二可发泡介质202的可膨胀材料可以确定其功能特性中的一个或多个，并且第三可发泡介质203的可膨胀材料可以确定其功能特性中的一个或多个。在一个实现方式中，两种或更多种可发泡介质200中的至少一种的可膨胀材料可以不同于两种或更多种可发泡介质200中的其余可发泡介质的可膨胀材料。例如，第一可发泡介质201的可膨胀材料可以不同于第二可发泡介质202和第三可发泡介质203的可膨胀材料。
将可发泡介质200放置在修复空腔160中还可以包括将一个或多个粘合层410放置在修复空腔160中。例如，如图2中所示，可以将一个或多个粘合层410放置在可发泡介质200和替换蒙皮450之间。因此，将可发泡介质200放置在修复空腔160中可包括将一个或多个粘合层410中的至少一个放置在可发泡介质200和替换蒙皮450之间。一个或多个粘合层410可以帮助将可发泡介质200和替换蒙皮450结合。
如图3中所示，一个或多个粘合层410可以被放置在两层或更多层可发泡介质200之间。在一些实现方式中，一个或多个粘合层410可以被放置在两层或更多层可发泡介质200和一个或多个隔膜400之间。一个或多个粘合层410可以帮助结合两层或更多层可发泡介质200，或者可以帮助将两层或更多层可发泡介质200和一个或多个隔膜400结合。一个或多个粘合层410加强了两层或更多层可发泡介质200之间的强结合。类似地，一个或多个粘合层410还可以加强可发泡介质200的层和隔膜400之间的强结合。这些材料之间的强结合可以确保复合结构100的结构完整性并避免分层问题。因此，将可发泡介质200放置在修复空腔160中可包括将一个或多个粘合层410中的至少一个放置在两层或更多层可发泡介质200之间。将可发泡介质200放置在修复空腔160中可以包括将一个或多个粘合层410中的至少一个放置在两层或更多层可发泡介质200和一个或多个隔膜400之间。
如图5中所示，可以将一个或多个粘合层放置在两种或更多种可发泡介质200之间。一个或多个粘合层410可以被放置在两种或更多种可发泡介质200和一个或多个隔膜400之间。一个或多个粘合层410可以帮助结合两种或更多种可发泡介质200。一个或多个粘合层410可以帮助将两种或更多种可发泡介质200和一个或多个隔膜400结合。因此，将可发泡介质200放置在修复空腔160中可包括将一个或多个粘合层410中的至少一个放置在两种或更多种可发泡介质200之间。将可发泡介质200放置在修复空腔160中可以包括将一个或多个粘合层410中的至少一个放置在两种或更多种可发泡介质200和一个或多个隔膜400之间。
在其它实现方式中，将可发泡介质200放置在修复空腔160中包括：将一个或多个粘合层410放置在修复空腔160中；以及将两种或更多种可发泡介质200放置在被放置在修复空腔160中的一个或多个粘合层410上。
如图2所示，一个或多个粘合层可被放置在修复空腔160的表面165上。一个或多个粘合层可帮助将可发泡介质200结合到修复空腔160的表面165。因此，将可发泡介质200放置在修复空腔160可包括将一个或多个粘合层410中的至少一个放置在表面165上。
一个或多个粘合层410可以包括环氧树脂、环氧树脂膜、糊剂、胶水、塑料膜或其组合中的至少一种。一个或多个粘合层410可以包括环氧树脂、环氧树脂膜、糊剂、胶水、塑料膜(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酯(PET)膜、聚酰亚胺(PI)膜、聚苯砜(PPSU)膜、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜)、或被构造成结合基板的其它类型的材料。一个或多个粘合层410可以将可发泡介质200结合到修复空腔160、一个或多个隔膜400或替换蒙皮450中的至少一者。
操作830可包括将替换蒙皮450放置在修复空腔160上面。如图2所示，在一些实现方式中，外部蒙皮150被移除以便为替换蒙皮450形成嵌入部141，从而防止替换蒙皮450在复合结构100的外表面上面突出。因此，在复合结构100中产生修复空腔160可包括移除与复合结构100中的受损区域对应的外部蒙皮150的至少一部分，并且移除与复合结构100中的受损区域对应的外部蒙皮150的至少一部分可包括在外部蒙皮150中形成嵌入部141以容纳替换外部蒙皮450。嵌入部141的高度可以对应于替换蒙皮450的高度。嵌入部141可以限定被构造成接收替换蒙皮450的至少一部分或边缘的搁架。替换蒙皮450被构造成提高复合结构100的刚度和抗冲击特性。替换蒙皮450可被构造成用作外部蒙皮150，并可被构造成接收如上所述的外部饰面或涂层。
替换蒙皮450可包括复合材料。例如，替换蒙皮450的复合材料可以是与复合结构100和/或复合片层140相同的材料。在其它实现方式中，替换蒙皮450可包括纤维增强复合层压件、热固性材料(环氧树脂、酚醛塑料等)、热塑性固体片材、热塑性泡沫片材或其组合中的至少一种。例如，替换蒙皮450可包括预固化复合蒙皮。在其它实现方式中，替换蒙皮450可以包括预浸料或未固化的复合蒙皮。因此，将替换蒙皮450放置在修复空腔160上面可包括将预固化复合蒙皮作为替换蒙皮450放置在修复空腔160上面，或者可包括将预浸料复合蒙皮作为替换蒙皮450放置在修复空腔160上面。
在一些实现方式中，替换蒙皮450包括一个或多个通气孔455。通气孔455可以被构造成排出与可发泡介质200的膨胀相关联的除气，或者允许空气随着可发泡介质200膨胀而从修复空腔160逸出。通气孔455可以被构造成允许真空被施加到修复空腔160和/或可发泡介质200。
将替换蒙皮450放置在修复空腔160上面可包括将替换蒙皮450放置在粘合层410上面。
替换蒙皮450联接到外部蒙皮150。例如，替换蒙皮450可以结合到外部蒙皮150。可以使用粘合剂将替换蒙皮450结合到嵌入部141。因此，将替换蒙皮450放置在修复空腔160上面可包括将替换蒙皮450结合到外部蒙皮150。在一些实现方式中，替换蒙皮450被结合在外部蒙皮150的与受损区域111和/或修复空腔160对应的受损区域上面。替换蒙皮450可与围绕修复空腔160的外部蒙皮150的边缘重叠。在其它实现方式中，替换蒙皮450被放置在外部蒙皮150的移除部分内以用作塞子。
方法800还可以包括在操作840中将垫板300放置在修复空腔160上面。例如，当替换蒙皮450被实现为预固化复合蒙皮时，替换蒙皮450可以用作垫板，并且可以不需要将垫板300放置在修复空腔160上面。在其它实现方式中，例如当替换蒙皮450被实现为未固化的复合蒙皮或预浸料时，垫板300可以被放置在修复空腔160上面，以在替换蒙皮450固化之后提供光滑表面。垫板300可以帮助确保替换蒙皮450不在复合结构100的表面上面突出。
与替换蒙皮450一起，垫板300可以为可发泡介质200的膨胀提供高压环境。也就是说，替换蒙皮450和垫板300可以将可发泡介质200约束在修复空腔160内，以确保可发泡介质200在修复空腔160内的均匀且完全膨胀。
例如，在可发泡介质200在由替换蒙皮450或垫板300中的至少一者覆盖的修复空腔160中的膨胀期间，可发泡介质200可以达到高达100psi的压力。在可发泡介质200在由替换蒙皮450或垫板300中的至少一者覆盖的修复空腔160中的膨胀期间，修复空腔内的压力可以达到约5psi至约100psi的压力。由可发泡介质200的膨胀实现的压力允许可发泡介质200在整个修复空腔160中进行良好质量的复合固化和/或膨胀，同时不会高到足以破坏芯120的内部结构或复合结构100。
在一些实现方式中，替换蒙皮450和/或垫板300被构造成在可发泡介质200的膨胀期间维持在修复空腔160中的100psi或更小的压力。在其它实现方式中，替换蒙皮450和/或垫板300被构造成在可发泡介质200的膨胀期间维持在修复空腔160中的50psi或更小的压力。
垫板300可以包括复合材料。例如，垫板300的复合材料可以是与复合结构100和/或复合片层140相同的材料。在其它实现方式中，垫板300可以包括纤维增强复合层压件、热固性材料(环氧树脂、酚醛塑料等)、热塑性固体片材、热塑性泡沫片材或其组合中的至少一种。
在一些实现方式中，垫板300包括一个或多个通气孔301。通气孔301可被构造成排出与可发泡介质200的膨胀相关联的除气，或者允许空气随着可发泡介质200膨胀而从修复空腔160逸出。通气孔301可以被构造成允许真空被施加到修复空腔160和/或可发泡介质200。另外，一个或多个通气孔301可以在可发泡介质200的膨胀期间帮助保持修复空腔160中的目标最大压力。
垫板300可以被保持抵靠外部蒙皮150。例如，夹具(未示出)可以用于将垫板300保持抵靠外部蒙皮150。因此，将垫板300放置在修复空腔160上面可以包括将垫板300保持抵靠外部蒙皮150。在其它实现方式中，边缘密封的真空袋600覆盖垫板300的边缘以将垫板300保持抵靠外部蒙皮150。
操作850可以包括使放置在修复空腔160中的可发泡介质200膨胀。使放置在修复空腔160中的可发泡介质200膨胀可以包括向可发泡介质200施加预定条件改变或触发事件。例如，使放置在修复空腔160中的可发泡介质200膨胀可以包括向放置在修复空腔160中的可发泡介质200施加热量，从而允许可发泡介质200发生化学或物理反应。可以使用热毯或通过使用外部电磁线圈的感应加热来施加热量。在一些实现方式中，替换蒙皮450是预浸料，并且被施加以使可发泡介质200膨胀的热量也用于固化替换蒙皮450。因此，使放置在修复空腔160中的可发泡介质200膨胀可包括向放置在修复空腔160中的可发泡介质200施加热量，其中，热量使可发泡介质200膨胀和/或使替换蒙皮450固化。
如图2所示，使放置在修复空腔160中的可发泡介质200膨胀可以包括将真空袋600放置在替换蒙皮450上面，并向可发泡介质200施加真空。在一些实现方式中，使放置在修复空腔160中的可发泡介质200膨胀可以包括将真空袋600放置在垫板300上面，并向可发泡介质200施加真空。可发泡介质200可以膨胀到修复空腔160的基本上所有区域中。如图8至图10所示，使放置在修复空腔160中的可发泡介质200膨胀可包括使可发泡介质200膨胀到芯120的一个或多个损坏和/或压碎的胞元121中，并且在膨胀时至少部分地恢复一个或多个损坏和/或压碎的胞元121的形状或体积。例如，芯120的多个中空胞元中的至少一个可被损坏或压碎，并且使放置在修复空腔160中的可发泡介质200膨胀可包括使可发泡介质200膨胀到至少一个损坏或压碎的胞元121中，并且在可发泡介质200膨胀时至少部分地恢复至少一个损坏或压碎的胞元121的形状或体积。
使放置在修复空腔160中的可发泡介质200膨胀可包括使可发泡介质200凝结、稳定或固化。例如，可发泡介质200可以通过聚合或交联而凝结。可发泡介质200可通过冷却而凝结或变硬。在其它实现方式中，可发泡介质200可以通过紫外线(UV)辐射固化。
替换蒙皮450或垫板300中的至少一者在可发泡介质200的膨胀和凝结或固化过程期间将可发泡介质200维持在修复空腔160内。例如，替换蒙皮450或垫板300中的至少一者维持可发泡介质上的压力，同时加热以将可发泡介质200烧结在一起。在一些实现方式中，可发泡介质200在膨胀之后具有足够的粘弹性以防止塌陷。因此，使放置在修复空腔160中的可发泡介质200膨胀可以包括使用替换蒙皮450或垫板300中的至少一者在膨胀期间向可发泡介质200施加压力。通气孔455或一个或多个通气孔301中的至少一者可以用于检查可发泡介质200的膨胀。例如，传感器诸如光学工具或管道镜650(参见图16)可以被插入穿过通气孔455或一个或多个通气孔301中的至少一者以检查修复空腔160中的可发泡介质200的膨胀。
方法800还可以包括在操作860中移除过量的可发泡介质200。移除过量的可发泡介质200可包括移除膨胀到修复空腔160外部的可发泡介质200。例如，穿过通气孔455或一个或多个通气孔301中的至少一者膨胀的可发泡介质。
方法800还可以包括在操作870中密封复合结构100。密封复合结构100可以包括移除垫板300并密封一个或多个通气孔455。例如，一个或多个通气孔455可以使用粘合剂、密封剂、涂覆有粘合剂的塞子、小的粘合剂背衬的补片等而被密封。在一些实现方式中，密封复合结构100可包括重新施加被施加在复合结构100上的外部饰面或涂层，例如导电涂层、外部油漆涂层、树脂涂层等。因此，密封复合结构100可包括密封替换蒙皮450中的一个或多个通气孔455，并将外部饰面或涂层施加到替换蒙皮450。
图11示出了根据本公开的实现方式的用于修复复合结构的方法。图12至图17示出了图11的方法的实现方式。图11至图17示出了例如可以使用诸如上述可发泡介质200和垫板300之类的部件的方法。因此，以下讨论将参考图1至图10中所示的各种部件。如图11至图17所示，用于修复复合结构100的方法900可以包括：在复合结构100中产生修复空腔160；将可发泡介质200放置在修复空腔160中；和使放置在修复空腔160中的可发泡介质200膨胀。方法900还可以包括移除过量的可发泡介质200并密封复合结构100。
方法900可以开始于在操作910中在复合结构100中产生修复空腔160。如图12至图17所示，复合结构100可以包括复合夹层板，该复合夹层板包括在两个面板130之间的芯120。芯120可包括纸、金属或复合蜂窝芯以及固体或机加工泡沫芯，并且面板130可包括金属、复合材料、玻璃纤维或陶瓷材料的层，例如复合片层140。芯120限定多个中空胞元125。在一些实现方式中，外部蒙皮150设置在复合结构100的顶部面板130上面。
在复合结构100中产生修复空腔160可包括检测复合结构100中的受损区域111。例如，如图12和图15所示，可以通过视觉检查分层和/或树脂破裂、敲击测试表面下的分层、或经由非破坏性评估(NDE)技术(例如阻抗测试、X射线照相、热成像和超声波)来确定受损区域111。可以通过穿过复合结构100的顶部面板130和/或复合结构100的外部蒙皮150产生的一个或多个出入孔302和/或一个或多个通气孔303来检测受损区域111。受损区域111也可通过由例如对复合结构100的冲击损坏而在复合结构100的外部蒙皮150中引起的破裂来检测。检测复合结构100中的受损区域111可包括将传感器例如光学工具或管道镜插入穿过一个或多个出入孔302和/或一个或多个通气孔303中的至少一者以检测受损区域111。
在复合结构100中产生修复空腔160可包括在复合结构100中产生一个或多个出入孔302和/或一个或多个通气孔303。例如，如图12至图17所示，可以穿过复合结构100的外部蒙皮150和/或复合结构100的顶部面板130产生出入孔302和通气孔303。一个或多个出入孔302和/或一个或多个通气孔303可以经由钻孔产生，例如，使用电钻马达和选定钻头。在其它实现方式中，一个或多个出入孔302和/或一个或多个通气孔303可包括由例如对复合结构100的冲击损坏而在外部蒙皮150中引起的破裂。例如，外部蒙皮150中的破裂可被修整、膨胀或部分地固定，以产生一个或多个出入孔302和/或一个或多个通气孔303。
一个或多个出入孔302和/或一个或多个通气孔303可用于接近受损区域111并移除复合结构100的部分以产生修复空腔160。因此，在复合结构100中产生修复空腔160可包括通过一个或多个出入孔302和/或一个或多个通气孔303移除复合结构100的部分以产生修复空腔160。一个或多个出入孔302和/或一个或多个通气孔303可具有从约1/8至约1/4英寸的直径。例如，一个或多个出入孔302和/或一个或多个通气孔303可具有1/4英寸或更小的直径。
工具700可用于通过一个或多个出入孔302和/或一个或多个通气孔303移除复合结构100的部分。如图12至图17所示，方法900避免了移除外部蒙皮150的与修复空腔160和/或受损区域111对应的部分。
如图13所示，工具700可以是可发泡介质注射管701。可发泡介质注射管701可以被插入穿过出入孔302并且用于在芯120内产生一个或多个通道126。一个或多个通道126可以穿透对应于受损区域111的多个中空胞元125中的一个或多个。例如，一个或多个通道126可以穿透多个中空胞元125中的至少一个。一个或多个通道126可以限定与受损区域111对应的修复空腔160。如图13所示，从受损区域111移除芯120的仅一部分以限定修复空腔。因此，在复合结构100中产生修复空腔160可包括从受损区域111移除芯120的仅一部分以产生修复空腔160。通过一个或多个出入孔302移除复合结构100的部分以产生修复空腔160可以包括使用可发泡介质注射管701在芯120内产生一个或多个通道126以产生修复空腔160，并且修复空腔160可以仅包括芯120在受损区域111内的部分。
如图13所示，使用可发泡介质注射管701在芯120内产生一个或多个通道126以产生修复空腔160可以包括通过一个或多个出入孔302将可发泡介质注射管701插入到芯120中。可发泡介质注射管701可以包括可由管引导的切割器，所述切割器被构造成移入移出和旋转到各种位置以产生一个或多个通道126。可发泡介质注射管701可以被构造成施加真空以从一个或多个通道126移除灰尘、碎屑或污染物中的至少一种。在其它实现方式中，由可发泡介质注射管701切割的芯120的部分被留在修复空腔160内，以混合注射到一个或多个通道126中的可发泡介质200并对注射到一个或多个通道126中的可发泡介质200提供附加增强。在一些实现方式中，可在产生一个或多个通道126的同时注射可发泡介质200。
如图16所示，工具700可以是旋转切碎工具702。旋转切碎工具702可以被插入穿过出入孔302，以在芯120内产生修复空腔160。修复空腔160可以对应于受损区域111。例如，旋转切碎工具702可以包括在电钻马达上的切割器，该切割器被构造成在受损区域111内对芯120的部分进行切片或切碎以限定修复空腔160。旋转切碎工具702可以被构造成施加真空以从一个或多个通道126移除灰尘、碎屑或污染物中的至少一种。在其它实现方式中，由旋转切碎工具702切割的芯120的部分被留在修复空腔160内，以混合放置在修复空腔160中的可发泡介质200并对放置在修复空腔160中的可发泡介质200提供附加增强。因此，通过一个或多个出入孔302移除复合结构100的部分以产生修复空腔160可以包括使用旋转切碎工具702来产生修复空腔160。在一些实现方式中，修复空腔160对应于芯120在受损区域111内的整个部分。
在复合结构100中产生修复空腔160可包括从修复空腔160移除灰尘、碎屑或污染物中的至少一种。一个或多个出入孔302和/或一个或多个通气孔303中的至少一者可用于从修复空腔160移除灰尘、碎屑或污染物中的至少一种。例如，如图13和图16所示，真空工具可被插入穿过通气孔303以从修复空腔160移除灰尘、碎屑或污染物中的至少一种。在一些实现方式中，当产生修复空腔160时，从修复空腔160移除水。例如，污染物诸如水可以通过经由一个或多个出入孔302和/或一个或多个通气孔303中的至少一者进行抽吸和/或蒸发而被移除。通过内部或外部加热可以促进蒸发。因此，在一些实现方式中，修复空腔160基本上没有水。
操作920包括将可发泡介质200放置在修复空腔160中。将可发泡介质200放置在修复空腔160中可包括通过一个或多个出入孔302和/或一个或多个通气孔303中的至少一者将可发泡介质200放置在修复空腔160中。
例如，如图13中所示，可以使用可发泡介质注射管701将可发泡介质200注射到芯120内的一个或多个通道126中。可将可发泡介质200注射到被一个或多个通道126破坏的多个中空胞元125中。在一些实现方式中，在产生一个或多个通道126的同时注射可发泡介质200。在其它实现方式中，在产生一个或多个通道126之后注射可发泡介质200。
可发泡介质200可包括一层或多层可发泡介质200。因此，将可发泡介质200放置在修复空腔160中可包括将两层或更多层可发泡介质200放置在修复空腔160中。两层或更多层可发泡介质200中的至少一层可以具有与两层或更多层可发泡介质200的其余层不同的功能特性。
使放置在修复空腔160中的可发泡介质200膨胀可以包括向可发泡介质200施加预定条件改变或触发事件。例如，可以化学地或热地活化和固化可发泡介质200，以使可发泡介质200在修复空腔160内膨胀。可以使用加热毯或感应加热来活化可发泡介质200。
使放置在修复空腔160中的可发泡介质200膨胀可包括通过一个或多个出入孔302和/或一个或多个通气孔303中的至少一者向可发泡介质200施加真空，以使可发泡介质200膨胀。可发泡介质200可以膨胀到修复空腔160的基本上所有区域中。例如，如图13至图14所示，使放置在修复空腔160中的可发泡介质200膨胀可以包括使可发泡介质200膨胀到芯120的一个或多个损坏和/或压碎的胞元121中，并且在膨胀时至少部分地恢复一个或多个损坏和/或压碎的胞元121的形状或体积。使放置在修复空腔160中的可发泡介质200膨胀可包括凝结或固化可发泡介质200。
可根据复合结构100和/或芯120的特性选择可发泡介质200。例如，可以选择可发泡介质200以与复合结构100和/或芯120的刚度、热膨胀系数、刚性、抗冲击性或其组合中的至少一种匹配。还可以根据与复合结构100和/或芯120的材料相容性来选择可发泡介质200。
在一些实现方式中，在可发泡介质200的膨胀和凝结或固化过程期间，外部蒙皮150将可发泡介质200维持在修复空腔160内。因此，使放置在修复空腔160中的可发泡介质200膨胀可包括密封一个或多个出入孔302和/或一个或多个通气孔303，以在膨胀期间向可发泡介质200施加压力。
方法900还可以包括在操作940中移除过量的可发泡介质200并密封复合结构100。移除过量的可发泡介质200并密封复合结构100可包括移除在修复空腔160外部膨胀的可发泡介质200。例如，穿过一个或多个出入孔302和/或一个或多个通气孔303膨胀出的可发泡介质。如图14和图17所示，移除过量的可发泡介质200并密封复合结构100可包括密封一个或多个出入孔302和/或一个或多个通气孔303。例如，一个或多个出入孔302和/或一个或多个通气孔303可使用粘合剂、密封剂、涂覆有粘合剂的塞子、小的粘合剂背衬的补片等而被密封。密封复合结构100可包括重新施加被施加在复合结构100上的外部饰面或涂层，例如导电涂层、外部油漆涂层、树脂涂层等。
本文所述的方法提供了可发泡介质200适应修复空腔160的不规则或复杂形状的能力。修复空腔160在膨胀期间自然地和基本上被可发泡介质200填充，包括填充在蜂窝芯的损坏胞元内。此外，需要显著更少的准备时间来准备修复空腔160以接收可发泡介质200，并且可以比常规方法例如挖补修复更快和更容易地进行修复。例如，可发泡介质200可以作为容易携带的修复套件来实现。另外，本公开的一些实现方式(例如方法900)允许修复复合结构100而不需要移除外部蒙皮150。可在复合结构100所处的位置插入、活化和固化可发泡介质200，而不需要移除或重新定位它。
本公开的实现方式可以在各种潜在应用中找到用途，特别是在运输行业中，包括例如航空航天、船舶、汽车应用以及期望修复复合结构诸如复合层压结构或复合夹层板的其它应用。因此，现在参考图18和图19，本公开的实现方式可以用于如图18所示的飞行器制造和维修方法1000和如图19所示的飞行器2000的环境中。在预生产期间，示例性方法可以包括飞行器2000的规格和设计1102以及材料采购1104。在制造期间，进行部件和子组件制造1106以及飞行器2000的系统集成1108。此后，飞行器2000可以经历认证和交付1110，以便投入运营1112。当由客户运营时，飞行器2000被安排进行日常维护和维修1114，其也可以包括修改、重新构造、整修等。
方法1000的过程中的每一个过程可以由系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)执行或实行。为了本说明书的目的，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承包商；第三方可以包括但不限于任何数量的供应商、分包商和供货商；并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、维修组织等。
如图19所示，由示例性方法1000生产的飞行器2000可以包括具有多个系统2118的机身2115和内饰2120。系统2118的示例包括推进系统2122、电气系统2124、液压系统2126和环境系统2128中的一者或多者。可以包括任何数量的其它系统。虽然示出了航空航天示例，但是本公开的原理可以应用于其它行业，诸如航海和汽车行业。
在飞行器制造和维修方法1000的任何一个或多个阶段期间，可以采用本文例示的系统和方法。例如，对应于部件和子组件制造1106的部件或子组件可以以类似于当飞行器2000在运营时生产的部件或子组件的方式来制造或生产。而且，一个或多个设备示例、方法示例或其组合可以在部件和子组件制造1106和系统集成1108期间使用，例如，通过充分加快飞行器2000的组装或降低其成本。类似地，在飞行器2000运营时可以利用设备示例、方法示例或其组合中的一种或多种来进行例如但不限于维护和维修1114。
虽然图18和图19关于飞行器和飞行器制造和维修描述了本公开，但是本公开不限于此。本公开的系统和方法还可用于航天器、卫星、潜艇、水面船舶、汽车、坦克、卡车、发电厂和任何其它合适类型的对象。
此外，本公开包括根据以下条款的示例：
条款1.一种用于修复复合结构的方法，该方法包括：在复合结构中产生修复空腔；将可发泡介质放置在修复空腔中；将替换蒙皮放置在修复空腔上面；以及使放置在修复空腔中的可发泡介质膨胀，其中，可发泡介质包括被构造成保持发泡剂的聚合物基质，其中，聚合物基质包括热固性聚合物、热塑性聚合物或其组合中的一种或多种，其中，发泡剂包括物理发泡剂、化学发泡剂或其组合中的一种或多种，并且其中，可发泡介质被构造成根据预定条件改变或触发事件而膨胀。
条款2.条款1的方法，该方法还包括以下步骤中的至少一个步骤：将垫板放置在修复空腔上面；移除过量的可发泡介质；以及密封复合结构。
条款3.条款1或2的方法，其中，在复合结构中产生修复空腔包括：检测复合结构中的受损区域；移除与复合结构中的受损区域对应的外部蒙皮的至少一部分；以及从对应于受损区域的复合结构移除材料以限定修复空腔，其中，从复合结构移除材料包括从修复空腔移除灰尘、碎屑或污染物中的至少一种。
条款4.条款1至3中任一项的方法，其中，可发泡介质包括如下中的至少一者：多个可膨胀球丸，该多个可膨胀球丸包括保持发泡剂的聚合物基质；或湿泡沫，该湿泡沫包括被混合在一起以活化发泡和膨胀的多部分系统，并且其中，可发泡介质包括增强纤维，增强纤维包括碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、聚酯纤维、大麻纤维、木纤维或其组合中的至少一种。
条款5.条款1至4中任一项的方法，其中，可发泡介质包括两种或更多种可发泡介质，并且其中，将可发泡介质放置在修复空腔中包括将两种或更多种可发泡介质放置在修复空腔中。
条款6.条款5的方法，其中，两种或更多种可发泡介质中的至少一种包括柔性膜，其中，柔性膜是粘合剂并且被构造成将两种或更多种可发泡介质结合在一起，并且其中，柔性膜包括热塑性弹性体(TPE)、硅树脂、天然橡胶、天然或合成胶乳、聚乙烯(PE)或其组合中的至少一种。
条款7.条款5或6的方法，其中，将可发泡介质放置在修复空腔中还包括将一个或多个隔膜放置在修复空腔中，并且其中，一个或多个隔膜中的至少一个隔膜被放置在两种或更多种可发泡介质之间。
条款8.条款5至7中任一项的方法，其中，两种或更多种可发泡介质中的至少一种可发泡介质具有与两种或更多种可发泡介质中的其余可发泡介质不同的功能特性。
条款9.条款1至8中任一项的方法，其中，可发泡介质包括两层或更多层可发泡介质，并且其中，将可发泡介质放置在修复空腔中包括将两层或更多层可发泡介质放置在修复空腔中。
条款10.条款9的方法，其中，将可发泡介质放置在修复空腔中还包括将一个或多个隔膜放置在修复空腔中，其中，一个或多个隔膜中的至少一个隔膜被放置在两层或更多层可发泡介质之间。
条款11.条款9或10的方法，其中，两层或更多层可发泡介质中的至少一层可发泡介质具有与两层或更多层可发泡介质中的其余层可发泡介质不同的功能特性。
条款12.条款1至11中任一项的方法，其中，将可发泡介质放置在修复空腔中包括将一个或多个粘合层放置在修复空腔中，其中，一个或多个粘合层将可发泡介质结合到修复空腔或替换蒙皮中的至少一者，并且其中，一个或多个粘合层包括环氧树脂、环氧树脂膜、糊剂、胶水、塑料膜或其组合中的至少一种。
条款13.条款5至12中任一项的方法，其中，将可发泡介质放置在修复空腔中包括将一个或多个粘合层放置在两种或更多种可发泡介质之间。
条款14.条款7至13中任一项的方法，其中，将可发泡介质放置在修复空腔中包括将一个或多个粘合层放置在两种或更多种可发泡介质与一个或多个隔膜之间。
条款15.条款1至14中任一项的方法，该方法还包括将垫板放置在修复空腔上面，其中，将替换蒙皮放置在修复空腔上面包括将替换蒙皮结合到外部蒙皮，并且其中，使放置在修复空腔中的可发泡介质膨胀包括使用替换蒙皮和垫板中的至少一者在膨胀期间向可发泡介质施加压力。
条款16.一种用于修复复合结构的方法，该方法包括：在复合结构中产生修复空腔；将可发泡介质放置在修复空腔中；以及使放置在修复空腔中的可发泡介质膨胀，其中，复合结构包括复合夹层板，该复合夹层板包括设置在两个面板之间的芯，并且其中，芯限定多个中空胞元，并且其中，可发泡介质包括被构造成保持发泡剂的聚合物基质，其中，聚合物基质包括热固性聚合物、热塑性聚合物或其组合中的一种或多种，其中，发泡剂包括物理发泡剂、化学发泡剂或其组合中的一种或多种，并且其中，可发泡介质被构造成根据预定条件改变或触发事件而膨胀。
条款17.条款16的方法，该方法还包括移除过量的可发泡介质以及密封复合结构。
条款18.条款16或17的方法，其中，在复合结构中产生修复空腔包括：检测复合结构中的受损区域；在复合结构中产生一个或多个出入孔和一个或多个通气孔；以及通过一个或多个出入孔或一个或多个通气孔移除复合结构的部分以产生修复空腔。
条款19.条款18的方法，其中，将可发泡介质放置在修复空腔中包括将两层或更多层可发泡介质放置在修复空腔中，并且其中，两层或更多层可发泡介质中的至少一层可发泡介质具有与两层或更多层可发泡介质中的其余层可发泡介质不同的功能特性。
条款20.条款18或19的方法，其中，通过一个或多个出入孔或一个或多个通气孔移除复合结构的部分以产生修复空腔包括通过一个或多个出入孔将可发泡介质注射管插入到芯中以在芯内产生一个或多个通道，并且其中，一个或多个通道穿透多个中空胞元中的至少一个胞元。
已经参考示例性实现方式描述了本公开。尽管已经示出和描述了一些实现方式，但是本领域技术人员将理解，在不脱离前述详细描述的原理和精神的情况下，可以对这些实现方式进行改变。本公开旨在被解释为包括所有这样的修改和改变，只要它们落在所附权利要求或其等同物的范围内。

Claims (10)

1.一种用于修复复合结构(100)的方法(800)，所述方法包括：
在复合结构(100)中产生修复空腔(160)；
将可发泡介质(200)放置在所述修复空腔(160)中；
将替换蒙皮(450)放置在所述修复空腔(160)上面；以及
使放置在所述修复空腔(160)中的所述可发泡介质(200)膨胀，
其中，所述可发泡介质(200)包括被构造成保持发泡剂的聚合物基质，其中，所述聚合物基质包括热固性聚合物、热塑性聚合物或其组合中的一种或多种，其中，所述发泡剂包括物理发泡剂、化学发泡剂或其组合中的一种或多种，并且其中，所述可发泡介质(200)被构造成根据预定条件改变或触发事件而膨胀。
2.根据权利要求1所述的方法(800)，所述方法还包括以下步骤中的至少一个步骤：将垫板(300)放置在所述修复空腔(160)上面；移除过量的可发泡介质(200)；以及密封所述复合结构(100)。
3.根据权利要求1所述的方法(800)，其中，所述可发泡介质(200)包括如下中的至少一者：多个可膨胀球丸(225)，所述多个可膨胀球丸包括保持所述发泡剂的所述聚合物基质；或者湿泡沫，所述湿泡沫包括被混合在一起以活化发泡和膨胀的多部分系统，
其中，所述可发泡介质(200)包括增强纤维，所述增强纤维包括碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、聚酯纤维、大麻纤维、木纤维或其组合中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的方法(800)，其中，所述可发泡介质(200)包括两种或更多种可发泡介质(200)，并且其中，将可发泡介质(200)放置在所述修复空腔(160)中包括将两种或更多种可发泡介质(200)放置在所述修复空腔(160)中。
5.根据权利要求1所述的方法(800)，其中，所述可发泡介质(200)包括两层或更多层可发泡介质(200)，并且其中，将可发泡介质(200)放置在所述修复空腔(160)中包括将两层或更多层可发泡介质(200)放置在所述修复空腔(160)中。
6.根据权利要求1所述的方法(800)，其中，将可发泡介质(200)放置在所述修复空腔(160)中包括将一个或多个粘合层(410)放置在所述修复空腔(160)中，其中，所述一个或多个粘合层(410)将所述可发泡介质(200)结合到所述修复空腔(160)或所述替换蒙皮(450)中的至少一者，并且其中，所述一个或多个粘合层(410)包括环氧树脂、环氧树脂膜、糊剂、胶水、塑料膜或其组合中的至少一者。
7.根据权利要求1所述的方法(800)，所述方法还包括将垫板(300)放置在所述修复空腔(160)上面，其中，将替换蒙皮(450)放置在所述修复空腔(160)上面包括将所述替换蒙皮(450)结合到外部蒙皮(15)，并且其中，使放置在所述修复空腔(160)中的所述可发泡介质(200)膨胀包括使用所述替换蒙皮(450)和所述垫板(300)中的至少一者在膨胀期间向所述可发泡介质(200)施加压力。
8.一种用于修复复合结构(100)的方法(900)，所述方法包括：
在所述复合结构(100)中产生修复空腔(160)；
将可发泡介质(200)放置在所述修复空腔(160)中；以及
使放置在所述修复空腔(160)中的所述可发泡介质(200)膨胀，
其中，所述复合结构(100)包括复合夹层板，所述复合夹层板包括设置在两个面板(130)之间的芯(120)，并且其中，所述芯(120)限定多个中空胞元(125)，并且
其中，所述可发泡介质(200)包括被构造成保持发泡剂的聚合物基质，其中，所述聚合物基质包括热固性聚合物、热塑性聚合物或其组合中的一种或多种，其中，所述发泡剂包括物理发泡剂、化学发泡剂或其组合中的一种或多种，并且其中，所述可发泡介质(200)被构造成根据预定条件改变或触发事件而膨胀。
9.根据权利要求8所述的方法(900)，所述方法还包括移除过量的可发泡介质(200)以及密封所述复合结构(100)。
10.根据权利要求9所述的方法(900)，其中，在所述复合结构(100)中产生修复空腔(160)包括：
检测所述复合结构(100)中的受损区域(111)；
在所述复合结构(100)中产生一个或多个出入孔(302)和一个或多个通气孔(303)；以及
通过所述一个或多个出入孔(302)或所述一个或多个通气孔(303)移除所述复合结构(100)的部分以产生所述修复空腔(160)。
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