KR101819760B1 - 복합재 수리 공정을 위한 대체 패치 - Google Patents

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Abstract

구조체의 재가공 영역을 위한 대체 패치 어셈블리는 재가공 영역으로부터 습기를 끌어당기기 위한 재료로 형성될 수 있는 대체 패치 바디를 구비하여 구성된다. 패치 어셈블리는 대체 패치 바디에 탑재된 센서를 포함할 수 있다. 센서는 재가공 영역 및 대체 패치 바디의 온도를 감지하기 위한 열 센서를 구비하여 구성될 수 있다. 센서는 대체 패치 바디로 끌어당겨진 습기를 감지하기 위한 습기 센서를 구비하여 구성될 수 있다.

Description

복합재 수리 공정을 위한 대체 패치{SURROGATE PATCH FOR COMPOSITE REPAIR PROCESS}
본 발명은 일반적으로 구조적 수리(structural repair)에 관한 것으로, 특히 복합재 구조체의 수리를 위한 준비에서 수행되는 작용에 관한 것이다.
복합재 재료(composite materials)는 다양한 적용에서 끊임없이 증대하는 양에 이용된다. 예컨대, 상업용 항공기(commercial aircraft)는 복합재 재료의 알맞은 기계적 특성에 기인하여 1차 및 2차 구조체(primary and secondary structure)에 복합재 재료의 증대되는 양을 결합시키고 있다. 이러한 알맞은 특성은 중량 감소 및 유효 탑재 능력(payload capacity)과 연료 효율(fuel efficiency)의 증가로 전환된다. 더욱이, 복합 재료는 금속 구조(metallic construction)로 형성된 항공기와 비교하여 항공기를 위한 연장된 서비스 수명을 제공할 수 있다.
재가공(rework)은 불일치를 제거하기 위해 복합재 구조체 상에서 때때로 요구된다. 불일치는 크랙(crack), 층간박리(delamination), 간극(void), 움푹 들어간 부분(dent), 다공성(porosity) 또는 복합재 구조체에서의 다른 불일치를 갖을 수 있다. 불일치가 원하는 내성(tolerances)을 벗어날 때 불일치는 재가공을 요구할 수 있다. 불일치의 제거는 불일치를 포함하는 복합재 구조체의 부분을 제거하고 패치(patch)로 제거된 재료를 대체하는 것에 의해 불일치를 포함하는 복합재 구조체의 영역의 재가공을 요구할 수 있다. 패치는 복합재 구조체가 형성된 동일하거나 다른 형태의 복합재 구조체의 플라이의 스택(stack of plies)으로 형성될 수 있다. 패치에서의 복합재 플라이의 섬유 방향(fiber orientation) 및 스태킹 시퀀스(stacking sequence)는 복합재 구조체를 만드는 플라이의 섬유 방향 및 적층 시퀀스에 대응할 수 있다.
플라이의 스택으로부터 패치를 조립한 후, 패치는 전형적으로 패치와 재가공 영역 사이의 접착라인(bondline)에 설치된 접착제(adhesive)로 재가공 영역에 접착된다. 열 및 압력이 가열 덮개(heating blanket) 및 진공 백(vacuum bag) 등으로 패치에 전형적으로 인가된다. 가열 덮개는 접착라인을 적절한 접착제 경화 온도(adhesive curing temperature)로 높이는데 이용될 수 있다. 진공 백은 패치를 강화하는데 이용될 수 있다. 경화 동안, 접착라인은 접착제를 완전히 경화하기 위해 소정의 시간 주기 동안 비교적 좁은 온도 범위 내에서 유지될 수 있다. 더욱이, 접착라인의 전체 영역은 접착라인을 가로질러 실질적 변동이 없는 온도 범위 내에서 유지될 수 있다.
재가공 영역에 패치를 접착하기 전에, 열 검사(thermal survey)가 재가공 영역에 대해 요구될 수 있다. 열 검사는 가열 덮개에 의한 재가공 영역의 비균일 가열(non-uniform heating)의 위치를 확인하는데 요구될 수 있다. 비균일 가열은 접착라인의 차동 가열(differential heating)을 초래하는 재가공 영역의 국소화된 영역으로부터 멀리 열을 끌어 당기는 히트 싱크(heat sink)로서 작용할 수 있는 인접하는 구조체에 의해 야기될 수 있다. 이와 관련하여, 열 검사는 재가공 영역의 뜨거운 장소 및 차가운 장소(hot and cold spots)를 확인하기 위한 수단을 제공할 수 있어, 조정이 복합재 구조체에 대한 잠정적 단열(temporary insulation)의 부가 및/또는 온도가 요구된 범위 내에 있을 때까지 가열 덮개의 가열의 조정에 의해 만들어질 수 있다.
통상적인 열 검사 프로세스는 영구적으로 복합재 구조체에 접착되는 패치의 중복인 대체 패치(surrogate patch)의 조립을 요구할 수 있다. 이와 관련하여, 통상적인 대체 패치는 동일한 형태의 복합재 재료로, 그리고 최종 패치(final patch)로서 동일한 수의 플라이로 형성된다. 종래의 대체 패치의 구조는 복원되는 재가공 영역 플라이의 각 하나를 위해 전형적으로 일정한 크기 및 형상을 각각 갖춘 다중 복합재 플라이의 핸드-컷팅(hand-cutting)을 요구하는 시간 소모적 및 노동 집약적 공정이다. 열 검사 후, 종래의 대체 패치는 전형적으로 한번의 이용에 따라 폐기된다.
열 검사에 부가하여, 습기 제거 공정(moisture removal process)이 접착라인 내의 다공성(porosity)의 위험을 줄이는 것에 의해 패치와 재가공 영역 사이의 최종 접착을 개선하기 위해 재가공 영역으로부터 원하지 않은 습기를 제거하는데 요구될 수 있다. 통상적인 습기 제거 공정은 건조 사이클(drying cycle)을 구비하고 소정 시간 기간 동안 서비스 중(in service)에 있는, 그리고/또는 소정 접착제가 수리 프로세스에 이용될 때 복합재 구조체 상에서 요구되어질 수 있다.
불행하게도, 통상적인 건조 사이클은 전형적으로 서비스 중인 항공기(in-service aircraft) 등과 같은 분야에서 수행된 재가공 동작에 대해 사용할 수 있는 시간을 초과할 수 있는 24시간 이상을 완료에 요구한다. 더욱이, 2가지 분리 프로세스로서 열 검사 및 건조 사이클을 수행하는 통상적인 관행은 서비스 수명에 영향을 미칠 수 있는 복합재 구조체 상에서 2가지 가열 사이클의 적용을 초래한다. 더욱이, 통상적인 열 검사는 대체 패치가 한번 이용에 따라 폐기된 후 통상적인 대체 패치를 제조하는데 노동 집약적 및 시간 소모적 공정을 요구한다. 이와 관련하여, 복합재 대체 패치를 형성하기 위한 재료는 이용된 재료의 양 및 형태에 따라 비교적 고가로 될 수 있다.
알 수 있는 바와 같이, 최종 패치의 중복(duplicate)을 제조하는데 대한 필요성을 제거하는 열 검사를 수행하기 위한 시스템 및 방법에 대한 기술의 필요성이 존재한다. 더욱이, 복합재 구조체 상에 부가적 열 사이클의 적용을 회피하는 복합재 구조체 상의 재가공 영역 상에서 습기 제거 공정을 수행하기 위한 시스템 및 방법을 위한 기술의 필요성이 존재한다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 복합재 수리 공정을 위한 대체 패치를 제공함에 그 목적이 있다.
복합재 구조체의 재가공 영역의 습기 제거 및 열 검사와 관련된 상기 주지된 필요성은 최종 패치의 중복에 대한 필요성을 제거하는 대체 패치 어셈블리를 제공함으로써 착수된다. 대체 패치 어셈블리는 재가공 영역으로부터 습기를 끌어당기기 위한 재료로 형성된 대체 패치 바디를 포함하는 것에 의해 구조체의 재가공을 용이하게 할 수 있다. 대체 패치 바디는 대체 패치 바디에 탑재된 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 센서는 적어도 재가공 영역 및/또는 대체 패치 바디의 온도를 감지하기 위한 열 센서로서 구성될 수 있다. 센서는 또한 대체 패치 바디의 재료에 의해 재가공 영역으로부터 끌어당겨진 습기를 감지하기 위한 습기 센서로서 구성될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 복합재 구조체의 재가공 영역을 위한 대체 패치 어셈블 리가 개시되고, 여기서 대체 패치 어셈블리는 상단 및 바닥 표면을 갖추고 실질적으로 일정한 두께를 정의하는 대체 패치 바디를 구비하여 구성된다. 대체 패치 바디는 재가공 영역으로부터 습기를 끌어당기기 위한 펠트(felt)로 형성될 수 있다. 펠트는 약 0.01 내지 1.0W/mK의 열 전도성(thermal conductivity)과 약 600 내지 1100J/(kgK)의 특정 열 용량(heat capacity)을 갖을 수 있다. 대체 패치 어셈블리는 재가공 영역 및 대체 패치 바디의 온도를 감지하기 위해 대체 패치 바디에 탑재된 다수의 열 센서를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 열 센서는 상단과 바닥 표면 사이의 대체 패치 바디 내에 매립될 수 있다. 다수의 습기 센서는 재가공 영역으로부터 흡수된 습기를 감지하기 위해 상단 표면 상의 대체 패치 바디에 탑재될 수 있다.
또한 재가공 영역 내에 수용 가능한 패치로 구조체를 수리하기 위한 대체 패치 시스템이 개시된다. 대체 패치 시스템은 패치의 열 특성과 실질적으로 유사할 수 있는 열 특성을 갖춘 비복합재 재료(non-composite material)로 형성된 대체 패치 바디를 구비하여 구성될 수 있다. 열 특성은 특정 열 용량 및/또는 열 전도성을 갖추어 이루어질 수 있다. 대체 패치 시스템은 그 온도를 감지하기 위해 대체 패치 바디에 탑재된 적어도 하나의 열 센서를 포함할 수 있다. 대체 패치 시스템은 재가공 영역으로부터 끌어당겨진 습기를 감지하기 위해 적어도 하나의 습기 센서를 포함할 수 있다. 더욱이, 대체 패치 시스템은 그 온도를 감지하기 위해 재가공 영역 상에 탑재된 적어도 하나의 열 센서를 포함할 수 있다.
더욱이, 상부 및 하부 표면을 갖춘 복합재 구조체를 수리하기 위한 방법이 개시된다. 방법은 복합재 구조체의 재가공 영역으로부터 습기를 끌어당기기 위한 재료의 대체 패치 바디를 형성하는 단계를 갖추어 이루어질 수 있다. 방법은 대체 패치 바디 상에 적어도 하나의 센서를 탑재하는 것 및 재가공 영역에 적어도 하나의 열 센서를 탑재하는 것을 포함할 수 있다. 대체 패치 바디는 재가공 영역에 설치될 수 있다. 방법은 재가공 영역의 열 검사 및/또는 재가공 영역으로부터 대체 패치 바디로의 습기의 제거 중 적어도 하나를 수행하는 것을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상부 및 하부 표면을 갖춘 복합재 구조체를 수리하기 위한 방법이 개시된다. 방법은 복합재 구조체의 재가공 영역으로부터 습기를 끌어당기기 위한 재료의 대체 패치 바디를 형성하는 단계를 갖추어 이루어질 수 있다. 재료는 패치의 특정 열 용량 및 열 전도성과 실질적으로 유사할 수 있는 특정 열 용량 및 열 전도성을 갖을 수 있다. 방법은 재가공 영역 및 대체 패치 바디 중 적어도 하나의 온도를 감지하기 위해 대체 패치 바디 상에 열 센서를 탑재하는 것을 더 포함할 수 있다. 방법은 또한 재가공 영역으로부터 끌어당겨진 습기를 감지하기 위해 대체 패치 바디 상에 습기 센서를 탑재하는 것을 포함할 수 있다. 열 센서는 또한 하부 표면 상의 히트 싱크의 위치와 대향하는 복합재 구조체의 상부 표면 상에 탑재될 수 있다. 열 센서는 재가공 영역의 스카프(scarf) 상 및/또는 바닥 중앙(bottom center) 상에 탑재될 수 있다.
방법은 분리 필름(parting film)으로 재가공 영역을 덮는 것과 분리 필름에 걸쳐 재가공 영역에 대체 패치 바디를 설치하는 것을 더 포함할 수 있다. 방법은 또한 다공성 분리 필름(porous parting film) 및 공기구멍 층(breather layer)으로 대체 패치 바디를 덮는 것과, 공기구멍 층에 걸쳐 가열 덮개를 설치하는 것, 및 가열 덮개에 걸쳐 공기구멍 층을 설치하는 것을 포함할 수 있다. 대체 패치 바디 및 가열 덮개는 베깅 필름으로 구조체의 상부 표면에 대해 진공 베깅될 수 있다. 재가공 영역은 가열되어질 수 있고 진공이 베깅 필름 상에서 만들어질 수 있다. 방법은 재가공 영역의 열 검사 및/또는 재가공 영역으로부터 습기의 제거 중 적어도 하나를 수행하는 것을 포함할 수 있다.
구조체의 재가공 영역을 위한 대체 패치 어셈블리의 실시예는,
재가공 영역으로부터 습기를 끌어당기기 위한 재료로 형성된 대체 패치 바디와;
대체 패치 바디에 탑재되고,
재가공 영역 및 대체 패치 바디 중 적어도 하나의 온도를 감지하기 위한 열 센서와,
대체 패치 바디의 습기를 감지하기 위한 습기 센서 중 하나로 구성된 적어도 하나의 센서;를 포함한다.
대체 패치 어셈블리에서의 실시예에서, 습기 센서가 습기 검출 스트립(moisture detection strip) 및 EIS(electrochemical impedance spectroscopy) 센서 중 적어도 하나를 구비하여 구성된다.
대체 패치 어셈블리의 실시예에서, 대체 패치 바디는 그 위에 탑재된 다수의 습기 센서를 갖춘 상단 표면을 포함한다.
대체 패치 어셈블리의 실시예에서, 대체 패치 바디는 상단 및 바닥 표면을 갖추고, 센서 중 적어도 하나가 상단 표면, 바닥 표면 중 하나에 탑재되거나, 상단 및 바닥 표면 사이의 대체 패치 바디 내에 매립된다.
대체 패치 어셈블리의 실시예에서, 대체 패치 바디는 다수의 층을 구비하여 구성되고;
센서 중 적어도 하나가 층의 쌍 사이에 끼워진다.
대체 패치 어셈블리의 실시예에서, 재료는 울, 면, 실크, 린넨, 폴리에스테르, 나일론, 아크릴 중 적어도 하나를 포함하는 자연 및 합성 재료 중 하나를 구비하여 구성된다.
대체 패치 어셈블리의 실시예에서, 재료는 펠트(felt)를 구비하여 구성된다.
대체 패치 어셈블리의 실시예에서, 대체 패치 바디는 3차원에 적합함에 따라 대체 패치 바디는 재가공 영역에 적합하다.
대체 패치 어셈블리의 실시예에서, 재가공 영역은 패치를 수용하도록 구성되고;
대체 패치 바디는 패치의 특정 열 용량 및 열 전도성 중 적어도 하나와 실질적으로 등가인 특정 열 용량 및 열 전도성을 갖춘다.
대체 패치 어셈블리의 실시예에서, 대체 패치 바디는 약 0.01W/mK 내지 약 1.0W/mK의 범위의 열 전도성을 갖춘 재료로 형성된다.
대체 패치 어셈블리의 실시예에서, 대체 패치 바디는 600J/(kgK) 내지 약 1100J/(kgK)의 범위의 특정 열 용량을 갖춘 재료로 형성된다.
재가공 영역 내에 수용가능한 패치로 구조체를 수리하기 위한 대체 패치 시스템에서, 시스템은,
패치의 열 특성과 실질적으로 유사한 열 특성을 갖춘 비복합재 재료로 형성되고, 열 특성이 특정 열 용량 및 열 전도성 중 적어도 하나를 포함하는, 대체 패치 바디와;
대체 패치 바디의 온도를 감지하기 위해 대체 패치 바디 상에 탑재된 적어도 하나의 열 센서; 및
재가공 영역의 온도를 감지하기 위해 재가공 영역 상에 탑재된 적어도 하나의 열 센서를 포함한다.
대체 패치 시스템의 실시예에서, 대체 패치 바디는 재가공 영역으로부터 습기를 끌어당기기 위한 재료로 형성된다.
대체 패치 시스템의 실시예에서, 대체 패치 바디는 그 위에 탑재된 다수의 습기 센서를 포함한다.
대체 패치 시스템의 실시예에서, 대체 패치 바디가 다수의 층을 구비하여 구성되고;
열 센서와 습기 센서 중 적어도 하나가 층의 쌍 사이에 끼워진다.
대체 패치 시스템의 실시예에서, 구조체는 상부 및 하부 표면을 포함하고 재가공 영역에 인접하는 하부 표면 상에 탑재된 적어도 하나의 히트 싱크를 갖추며, 시스템이;
바닥 표면 상의 히트 싱크의 위치와 대향하는 상부 표면 상에 탑재된 적어도 하나의 열 센서를 더 포함한다.
상부 및 하부 표면을 갖춘 복합재 구조체를 수리하는 방법의 실시예에서,
복합재 구조체의 재가공 영역으로부터 습기를 끌어당기기 위한 재료인 대체 패치 바디를 형성하는 단계와;
대체 패치 바디 상에 적어도 하나의 센서를 탑재하는 단계;
재가공 영역에 대체 패치 바디를 설치하는 단계; 및
재가공 영역의 열 검사를 실행하는 단계와, 재가공 영역으로부터 습기를 제거하는 단계 중 적어도 하나를 수행하는 단계를 포함한다.
복합재 구조체를 수리하는 방법의 실시예는,
재가공 영역에 적어도 하나의 열 센서를 탑재하는 단계를 더 포함하다.
복합재 구조체를 수리하는 방법의 실시예는,
약 0.01W/mK 내지 약 1.0W/mK의 범위의 열 전도성을 갖도록 대체 패치 바디를 형성하는 단계와;
약 600J/(kgK) 내지 약 1100J/(kgK)의 범위의 특정 열 용량을 갖도록 대체 패치 바디를 형성하는 단계 중 적어도 하나를 더 포함한다.
복합재 구조체를 수리하는 방법의 실시예는,
펠트로부터 대체 패치 바디를 형성하는 단계를 더 포함한다.
복합재 구조체를 수리하는 방법의 실시예에서, 재가공 영역에 적어도 하나의 센서를 탑재하는 단계가,
재가공 영역 및 대체 패치 바디 중 적어도 하나의 온도를 감지하기 위해 대체 패치 바디 상에 적어도 하나의 열 센서를 탑재하는 단계와;
재가공 영역으로부터 끌어당겨진 습기를 감지하기 위해 대체 패치 바디 상에 적어도 하나의 습기 센서를 탑재하는 단계;를 갖추어 이루어진다.
복합재 구조체를 수리하는 방법의 실시예는,
베깅 필름으로 상부 표면에 대해 대체 패치 바디를 진공 베깅하는 단계와;
베깅 필름 상에 진공을 끌어당기는 단계를 더 포함한다.
복합재 구조체를 수리하는 방법의 실시예는, 재가공 영역을 가열하는 단계를 더 포함한다.
다수의 플라이로 이루어진, 패치를 수용하기 위한 재가공 영역을 포함하는 상부 표면과 그 위에 적어도 하나의 히트 싱크를 갖춘 하부 표면을 갖춘, 복합재 구조체를 수리하는 방법의 다른 실시예로서, 방법은,
재가공 영역으로부터 습기를 끌어당기기 위한 재료인, 패치의 특정 열 용량 및 열 전도성과 실질적으로 유사한 특정 열 용량 및 열 전도성을 갖춘, 대체 패치 바디를 형성하는 단계와;
재가공 영역과 대체 패치 바디 중 적어도 하나의 온도를 감지하기 위한 대체 패치 바디 상에 열 센서를 탑재하는 단계;
재가공 영역으로부터 끌어당겨진 습기를 감지하기 위해 대체 패치 바디 상에 습기 센서를 탑재하는 단계;
하부 표면 상의 히트 싱크의 위치와 대향하는 복합재 구조체의 상부 표면 상에 열 센서를 탑재하는 단계; 및
재가공 영역의 스카프 상 및 바닥 중앙 중 적어도 하나에 열 센서를 탑재하는 단계를 포함한다.
도 1은 그 내에 형성된 재가공 영역을 갖춘 복합재 구조체의 부분의 투시도이다.
도 2는 재가공 영역 내에 탑재된 패치에 걸쳐 설치된 가열 덮개 및 진공 백 어셈블리를 갖춘 복합재 구조체의 상면도이다.
도 3은 도 2의 선 3-3에 따라 취해진 복합재 구조체에 탑재된 진공 백 어셈블리(vacuum bag assembly)의 단면도로서, 재가공 영역의 위치와 대향하는 복합재 구조체의 하부 표면 상에 위치된 스트링거(stringer)를 구비하여 구성된 히트 싱크를 나타낸 도면이다.
도 4는 적층된 형태(stacked formation)로 배열된 다수의 층으로 형성된 대체 패치 바디를 구비하여 구성된 대체 패치 시스템의 확대 단면도이다.
도 5는 단일 구조체(unitary structure)로서 형성된 대체 패치 바디의 확대 단면도이다.
도 6은 도 5의 선 6-6에 따라 취해진 대체 패치 어셈블리의 상면도로서, 대체 패치 바디 및 복합재 구조체에 탑재된 다수의 열 센서 및 습기 센서를 나타낸 도면이다.
도 7은 재가공 영역의 열 검사를 실행하기 위해 대체 패치 어셈블리에 걸쳐 설치된 진공 백의 확대 단면도이다.
도 8은 습기 제거 공정 동안 진공의 적용 하에서 재가공 영역 내에 탑재된 대체 패치 어셈블리의 실시예의 단면도이다.
도 9는 대체 패치 시스템의 블록도이다.
도 10은 복합재 구조체를 수리하기 위한 방법을 위한 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 11은 항공기 제조 및 서비스 방법의 흐름도이다.
도 12는 항공기의 블록도이다.
이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 수리 공정이 도 4 내지 도 9에 도시된 바와 같은 대체 패치 어셈블리를 이용해서 구현될 수 있는 복합재 구조체(10)의 투시도를 나타낸다. 특히, 재가공 영역(20)의 준비는, 여기에 개시된 바와 같은 대체 패치 어셈블리(50; surrogate patch assembly)(도 4내지 도 9)를 채용할 수 있고, 이하 더욱 상세히 설명되어지는 바와 같이 비교적 단시간에 저가 재료로 제조할 수 있는, 열 검사 및/또는 습기 제거 공정을 포함할 수 있다.
도 1 및 2에 있어서, 복합재 구조체(10)는 복합재 재료의 플라이(12)로 형성된 외판(14; skin)을 포함할 수 있고, 외판(14)은 상부 및 하부 표면(16,18)을 포함할 수 있다. 복합재 구조체(10)는 외판(14)에 형성된 재가공 영역(20)을 포함할 수 있고 복합재 재료가 패치(40)를 수용하기 위한 준비에서 제거될 수 있다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 재가공 영역(20)은 상부 표면(16)에 형성될 수 있고 재가공 영역(20)이 하부 표면(18)에 형성될 수 있음에도 불구하고 외판(14)를 통해 적어도 부분적으로 연장될 수 있고 그리고/또는 외판(14)의 두께를 통해 연장될 수 있다. 다양한 히트 싱크(28)가, 제한 없이, 수리 동안 재가공 영역(20)으로부터 멀리 열을 끌어당겨 낼 수 있는 스트링거(stringers), 보강재(stiffeners), 및 스파(spars)와 같은, 재가공 영역(20)과 대향하는 하부 표면(18)에 탑재될 수 있다.
예컨대, 도 2 및 3은 하부 표면(18)에 탑재되고 그 우측 상에서 재가공 영역(20)의 부분을 따라 연장되며 재가공 영역(20)으로부터 열을 멀리 끌어당겨 낼 수 있는 플랜지(32; flanges)를 갖춘 스트링거(30)를 나타낸다. 재가공 영역(20)의 나머지는 그렇지 않으면 재가공 영역(20)으로부터 열을 멀리 끌어 당겨내는 소정의 구조체가 결여될 수 있다. 이와 관련하여, 열 겸사는 접착라인의 다른 영역에 비해 더 큰 양의 열 입력을 요구하는 재가공 영역(20)과 패치(40) 사이의 접착라인(46)(도 3)의 위치를 확인하는데 도움을 줄 수 있다. 또한 열 검사는 접착라인(46) 전체에 걸쳐 실질적인 온도 균일성을 얻기 위해 복합재 구조체(10)에 대해 절연의 잠정적 적용을 요구할 수 있는 재가공 영역(20)의 위치를 확인하는데 도움을 줄 수 있다.
도 2 및 3에 도시된 것은 최종 수리 공정 동안 또는 열 검사 및/또는 습기 제거 공정의 수리 준비(pre-repair) 조작 동안 이용하기 위한 진공 백 어셈블리(100)이다. 진공 백 어셈블리(100)는 가열 덮개(104) 또는 다른 가열 장비를 구비하여 구성될 수 있다. 가열 덮개(104)는 열 검사 또는 습기 제거 공정 동안 원하는 온도로 재가공 영역(20)을 가열하기 위해 전원(도시되지 않았음)에 결합된 배선(106)을 포함할 수 있다. 진공 백 어셈블리(100)는 가열 덮개(104)를 덮고 밀봉재(122) 테이프에 의해 복합재 구조체(10)의 상부 표면(16)에 대해 밀봉될 수 있는 베깅 필름(116)을 포함할 수 있다. 진공 프로브(118)가 재가공 영역(20)으로부터 휘발성의, 공기 및/또는 가스를 배출하기 위한 수단을 제공하도록 베깅 필름(116)으로부터 연장될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 진공 백 어셈블리(100)는 패치(40)에 대해 일정한 압력의 적용을 용이하게 하도록 비다공성 분리 필름(108)(예컨대, 필 플라이(peel ply)) 상에 위치된 코울 플레이트(102; caul plate)를 구비하여 구성될 수 있다. 분리 필름은 직접적으로 코울 플레이트(102) 아래의 층에 대해 코울 플레이트(102)의 접착을 방지할 수 있다. 다음에, 분리 필름은 복합재 구조체(10)에 대한 패치(40)의 접착 동안 휘발성의 누출을 용이하게 하도록 다공성 분리 필름(110)에 걸쳐 위치될 수 있는 다공성 브리더 층(112; porous bleeder layer)에 걸쳐 위치될 수 있다. 패치(40)는 재가공 영역(20) 내에 수용될 수 있고, 패치 에지(42) 상에 형성된 스카프(44; scarf)를 포함할 수 있으며, 재가공 영역(20)의 재가공 테이퍼 각도 θrework area으로 형성된 스카프(24)를 실질적으로 매칭시킨다. 대체 패치 바디(52; surrogate patch body)는 복합재 구조체(10)의 플라이(12)에 대응하는 다수의 플라이를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 재가공 영역(20)에 대한 패치의 최종 접착 이전에 재가공 영역(20)으로부터 열 검사 및/또는 습기 제거를 실행하기 위해 이용될 수 있는 것과 같은 대체 패치 어셈블리(50; surrogate patch assembly)가 도시된다. 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 대체 패치 어셈블리(50)는 재가공 영역(20)으로부터 습기를 끌어당기기 위한 재료로 형성될 수 있는 대체 패치 바디(52)를 구비하여 구성될 수 있다. 재료는, 제한 없이, 울(wool), 면(cotton), 실크(silk), 린넨(linen), 폴리에스테르(polyester), 나일론(nylon) 및 아크릴(acrylic), 소정의 다른 재료, 또는 그 조합과 같은, 천연 및/또는 합성 재료를 포함하는 비-복합재 재료(non-composite material)를 구비하여 구성될 수 있다. 그러나, 이는 또한 대체 패치 바디의 실시예는, 제한 없이, 섬유-강화 폴리머 재료(fiber-reinforced polymeric materials)와 같은, 복합 재료를 포함할 수 있음이 고려된다.
대체 패치 어셈블리(50)는 열 검사 동안 재가공 영역(20)의 온도를 감지하기 위해 대체 패치 바디(52)에 탑재될 수 있는 열 센서(70)와 같은 하나 이상의 센서를 더 포함할 수 있다. 센서는 또한 습기 제거 공정 동안 재가공 영역(20)으로부터 대체 패치 바디(52)로 끌어 당겨질 수 있는 습기를 감지하기 위한 습기 센서(74)를 구비하여 구성될 수 있다. 열 센서(70)는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 재가공 영역(20) 및/또는 대체 패치 바디(52)의 온도를 감지하기 위한 써모커플(72; thermocouples) 및 소정의 다른 적절한 엘리먼트를 포함하는 소정의 적절한 온도 측정 도구를 구비하여 구성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 대체 패치 어셈블리(50)의 대체 패치 바디(52)는 바람직하기는 최종 패치(40)(도 3)가 형성된 복합재 재료와 유사한 열 특성을 갖는 재료로 형성된다. 이와 관련하여, 대체 패치 바디(52)는 바람직하기는 패치의 특정 열 용량 및/또는 열 전도성과 실질적으로 등가인 특정 열 용량 및/또는 열 전도성을 갖는 재료로 형성된다. 패치의 열 전도성은 바람직하기는 수리 공정 동안 열이 흐를 수 있는 방향을 따라 모의실험을 하기 위해 가로지르는 평면 이외의 방향에서 측정된다.
실시예에 있어서, 패치(40)(도 3)는 에폭시 전-주입 카본 섬유 테이프 및/또는 직물(epoxy pre-impregnated carbon fiber tape and/or fabric)로 제조될 수 있다. 그러나, 패치가 형성될 수 있는 복합재 재료는 소정의 적절한 전-주입 또는 습윤 레이업 복합재 재료(pre-impregnated or wet layup composite material)를 구비하여 구성될 수 있고, 여기에 개시된 재료로 한정되는 것은 아니다. 복합재 재료의 특정 열 용량, 열 전도성 및 다른 열 특성은 바람직하기는 완전하게 경화되었을 때 그리고 특정 또는 소정 섬유 체적 및 밀도에서 복합재 재료에 의해 나타내어지는 그러한 특성이다. 0.56의 섬유 체적 용량(fiber volume content) 및 5.64E-2lb/in3의 밀도를 갖춘 에폭시 전-주입 카본 섬유 테이프 재료에 대해, 열 특성은 약 0.01W/mK 내지 약 1.0W/mK 범위의 열 전도성을 구비하여 구성되고, 여기서 이러한 특성은 약 20℃(예컨대, 상온)의 온도 T0에서 측정된다.
이와 관련하여, 대체 패치 바디(52)는 상기한 0.01W/mK 내지 약 1.0W/mK의 범위와 유사한 열 전도성을 갖춘 재료로 형성될 수 있다. 실시예에 있어서, 대체 패치 바디(52)의 열 전도성은 약 0.04W/mK일 수 있다. 그러나, 대체 패치 바디(52)는 패치(40)(도 3)가 형성된 재료의 열 전도성과 상보이거나 실질적으로 등가인 소정의 열 전도성을 갖춘 재료로 형성될 수 있다. 유용하게, 패치의 복합재 재료의 열 전도성과 실질적으로 등가인 열 전도성을 갖춘 재료의 대체 패치 바디(52)를 형성하는 것에 의해, 패치의 가열 특성은 상기한 바와 같이 개별적으로 절단된 복합재 플라이(individually-cut composite plies)의 통상적인 대체 패치를 제조하기 위한 필요 없이 실질적으로 중복될 수 있다. 이와 관련하여, 통상적인 대체 복합재 패치와 일반적으로 관련된 비용 및 시간은 실질적으로 감소될 수 있다.
대체 패치 바디(52)는 바람직하기는 패치(40)(도 3)가 형성될 수 있는 복합재 재료의 특정 열 용량의 범위인 특정 열 용량을 갖을 수 있는 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 대체 패치 바디(52)는 약 600J/(kgK) 내지 약 1100J/(kgK), 바람직하기는 약 273K(예컨대, 상온)의 온도 T0에서 측정된 약 830J/(kgK)의 범위의 특정 열 용량을 갖춘 재료로 형성될 수 있다. 상기한 바와 같이, 이러한 특정 열 용량 및 열 전도성은 패치가 형성될 수 있는 에폭시 전-주입 카본 섬유 및/또는 직물의 특정 열 용량 및 열 전도성을 나타내고, 대체 패치 어셈블리(50)의 양자택일적인 열 특성을 제한하는 것으로서 설명되어지는 것은 아니다.
도 4를 여전히 참조하면, 실시예에 있어서, 대체 패치 바디(52) 재료는 천연 또는 합성 재료 또는 그 소정의 조합으로 형성될 수 있다. 예컨대, 대체 패치 바디(52)가 형성될 수 있는 재료는 최종 패치가 형성될 수 있는 재료의 열 특성(예컨대, 특정 열 용량 및 열 전도성)과 실질적으로 중복될 수 있는 울, 면, 실크, 린넨, 폴리에스테르, 나일론, 및 아크릴 또는 소정의 다른 적절한 재료를 갖추어 이루어질 수 있다. 1실시예에 있어서, 재료는 접착 섬유(bonded fibers)로 이루어질 수 있는 부직 재료(non-woven material) 또는 직물(fabric)을 갖추어 이루어질 수 있다. 예컨대, 대체 패치 바디(52)는 그 적합한 위킹 특성(wicking properties)과 적합한 열 절연 특성에 기인하여 펠트(felt)로 형성될 수 있다. 펠트의 위킹 특성은 펠트 재료의 모세관 작용(capillary action)에 기인하여 유체(fluid)가 재가공 영역(20)으로부터 대체 패치 바디(52)로 멀리 끌어당겨질 정도이다. 실시예에 있어서, 울 펠트의 열 전도성은 패치가 형성될 수 있는 복합재 재료의 열 전도성과 양립될 수 있는 약 0.04W/mK이다.
대체 패치 바디(52)가 바람직하기는 펠트로 형성되어짐에도 불구하고, 대체 패치 바디(52)는 대체 패치 바디(52)가 그와 접촉하는 것으로 위치하고 있을 때 재가공 영역(20)으로부터 습기를 끌어당겨 낼 수 있는 소정의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 대체 패치 바디(52)는 복합재 수리와 관련된 경화 온도(curing temperatures)와 유사한 상승된 온도에서 높은 흡수성(absorbency)을 갖춘 직조 재료(woven materials)와 같은 양자택일적인 재료로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 대체 패치 바디(52) 재료는 바람직하기는 대체 패치 바디(52)와 재가공 영역(20) 사이의 접착라인(48)에서의 온도의 정확한 측정을 용이하게 하도록 가열 덮개(104)로부터의 열이 대체 패치 바디(52)의 두께를 관통하는 것이다.
여전히 도 4를 참조하면, 대체 패치 바디(52)는 적층된 형태(stacked formation)로 배열될 수 있는 다수의 층(60)으로 형성될 수 있다. 패치 어셈블리 층(60)은 도 4에 도시된 바와 같이 층 에지(62; layer edges)가 재가공 테이퍼 각도(rework taper angle) θrework area와 실질적으로 유사한 테이퍼 각도를 집합적으로 정의하도록 형성될 수 있다. 일반적으로 테이퍼진 구성을 갖춘 것으로 도시됨에도 불구하고, 여기서 층(60)은 감소되는 폭 및/또는 직경이고, 대체 패치 바디(52)의 층(60)은 적층된 구성으로 조립되며, 층 에지(62)는 서로 실질적 정렬에 있게 된다. 이와 관련하여, 조립된 대체 패치 바디(52)는 재가공 영역(20) 내에 수용될 수 있는 다수의 층(60)을 구비하여 구성될 수 있다.
도 4에 있어서, 대체 패치 어셈블리(50)는 비-다공성 분리 필름(108) 또는 다공성 분리 필름(110)일 수 있는 분리 필름에 의해 재가공 영역(20)으로부터 분리될 수 있다. 대체 패치 어셈블리(50)는 열의 인가 동안 재가공 영역(20)의 이러한 위치에서 온도를 모니터하기 위해 재가공 영역(20) 상의 중요한 위치에 탑재된 하나 이상의 열 센서(70)를 포함할 수 있다. 통상적인 열 검사의 부분으로서, 써모커플(72)과 같은 열 센서(70)가 온도 프로파일을 모니터하기 위해 재가공 영역(20)의 바닥 중앙(26; bottom center) 그리고 재가공 영역(20)의 경계(22)의 테이퍼(taper) 상에 설치될 수 있다. 마찬가지로, 대체 패치 바디(52)는 열 검사 동안 온도를 측정하기 위해 하나 이상의 열 센서(70)를 포함할 수 있다.
예컨대, 대체 패치 바디(52)는 도 4에 도시된 바와 같이 그 중앙에서와 같은 상단 표면(54) 상에 탑재된 열 센서(70)를 포함할 수 있다. 열 센서(70)는 또한 상단 및 바닥 표면(54,56) 사이와 같은 대체 패치 바디(52) 내에 탑재될 수 있다. 이와 관련하여, 층(60)의 적층(stack)으로서의 대체 패치 바디(52)의 제조는 대체 패치 바디(52) 내의 다른 위치에 열 센서(70)의 설치를 용이하게 할 수 있다. 열 센서(70)는 또한 대체 패치 바디(52)의 페리미터(58; perimeter)를 따라 배열될 수 있다. 센서는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 접착 및 기계적 부착을 포함하는 소정의 적절한 수단에 의해 대체 패치 바디(52)에 부착될 수 있다. 명백히, 열 센서(70)는 재가공 영역(20) 스카프(24) 상과 같은 재가공 영역(20) 내의 소정의 위치에, 또는 재가공 영역(20)의 바닥 중앙(26)에, 또는 재가공 영역(20)의 부분과 적어도 부분적으로 중첩될 수 있는 스트링거(30)와 같은 히트 싱크의 위치와 대향하는 위치에 탑재될 수 있다.
대체 패치 어셈블리(50)는 습기의 존재 및/또는 재가공 영역(20) 내에 함유될 수 있는 습기의 상대 양(relative content)을 감지하기 위해 습기 센서(74)를 더 포함할 수 있다. 실시예에 있어서, 습기 센서(74)는, 제한 없이, 습기 또는 물의 충분히 높은 레벨의 존재에서 컬러를 변화시킬 수 있는 코발트 클로라이드 습기 검출 스트립(cobalt chloride moisture detection strips) 또는 다른 화학적 복합재 습기 검출 스트립과 같은 통상적인 습기 검출 스트립을 구비하여 구성될 수 있다. 그러나, 물과 같은 습기의 존재를 검출하기 위한 소정의 적절한 센서 구성은 대체 패치 어셈블리(50)에 구현될 수 있다. 예컨대, 습기 센서(74)는 EIS(electrochemical impedance spectroscopy) 또는 다른 적절한 센싱 기술을 이용해서 동작하는 센서를 구비하여 구성될 수 있다. 습기 센서(74)는 재가공 영역(20)으로부터 끌어 당겨질 수 있는 대체 패치 바디(52)의 습기의 존재와 관련하여 표시(예컨대, 시각적 표시)를 제공하도록 선택적으로 구성될 수 있다. 이러한 습기는 대체 패치 바디(52)가 그와 접촉될 때 및/또는 열의 인가 동안 재가공 영역(20)으로부터 끌어당겨질 수 있다. 습기 센서(74)는 바람직하기는 도 6에 도시되고 이하 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 대체 패치 바디(52)의 상단 표면(54)을 따라 서로에 관해 공간지워지는 것과 같은 대체 패치 바디(52) 상에 적절한 배열로 탑재될 수 있다.
도 5를 참조하면, 대체 패치 어셈블리(50)가 도시되고, 여기서 대체 패치 바디(52)가 도 4에 도시된 층(60)의 배열에 대향하는 것으로서의 단일 층 또는 플라이의 단일 구조체를 구비하여 구성된 실시예에 제공된다. 도 5에 있어서, 대체 패치 바디(52)는 대체 패치 바디(52)가 수용되는 재가공 영역(20)의 두께에 가까운 두께로서 형성될 수 있다. 더욱이, 대체 패치 바디(52)의 페리미터(58)는 대체 패치 바디(52)가 재가공 영역(20)과 밀접하게 접촉되어 수용되도록 바람직하기는 재가공 테이퍼 각도(rework taper angle) θrework area에 상보인 패치 테이퍼 각도(patch taper angle) θsurrogate로 형성된 스카프(64)를 포함할 수 있다. 앞에서 나타낸 바와 같이, 대체 패치 바디(52)는 열 검사 및/또는 습기 제거 공정의 완료에 따라 재가공 영역(20)으로부터 대체 패치 바디(52)의 해제(release)를 허용하도록 FEP(fluorinated ethylene propylene) 또는 다른 유사한 열 저항체(heat resistant) 및/또는 비-고정 재료(non-sticking material)와 같은 다공성 또는 비-다공성 분리 필름(108)에 의해 재가공 영역(20)으로부터 분리될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 열 센서(70)는 주지된 영역 뿐만 아니라 재가공 영역(20)에 인접하는 영역의 재가공 영역(20)에 탑재될 수 있고, 센서 배선(76) 또는 무선 수단에 의해 데이터 획득 시스템과 같은 기구(도시되지 않았음)에 결합될 수 있다. 마찬가지로, 대체 패치 바디(52) 상에 탑재된 열 센서(70) 및/또는 습기 센서(74)는 대체 패치 바디(52) 내의 온도 및/또는 습기의 측정 및 기록을 용이하게 하도록 센서 배선(76)에 의해 기구에 결합될 수 있다.
도 6을 참조하면, 대체 패치 바디(52) 상 및 재가공 영역(20)에 인접하는 복합재 구조체(10) 상의 써모커플(72) 및/또는 습기 센서(74)의 설치의 평면도를 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, 열 센서(70)는 재가공 영역(20)으로부터 열을 멀리 끌어당겨 낼 수 있는 스트링거(30)와 대향하는 복합재 구조체(10)의 상단 표면(54) 상에 위치할 수 있다. 열 센서(70)는, 원하는 비율로 재가공 영역(20)을 가열하고 원하는 온도 범위 내에서 패치를 유지하기 위해, 절연이 스트링거(30) 상에서 요구되어질 수 있음과, 또는 스트링거(30) 또는 그에 인접하는 영역의 분리 가열이 요구될 수 있음을 나타내도록 온도를 모니터링하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 대체 패치 바디(52)는 대체 패치 바디(52)의 중앙에 위치한 습기 센서(74)와 같은 하나 이상의 습기 센서(74)를 포함할 수 있다. 그러나, 습기 센서(74)는 습기가 끌어당겨지는 재가공 영역(20)의 영역들의 확인을 용이하게 하기 위해 대체 패치 바디(52)의 상단 표면(54)을 따라 분포될 수 있다. 열 센서(70) 및/또는 습기 센서(74)는 재가공 영역(20)의 열 프로파일 및/또는 습기 프로파일과 관련한 데이터를 제공할 수 있다.
도 7을 참조하면, 대체 패치 어셈블리(50)를 구비하여 구성될 수 있고, 재가공 영역(20) 내에 설치될 때 패치 어셈블리를 덮을 수 있는 가열 덮개(104)를 에워싸는 베깅 필름(116)을 구비하여 구성되는 진공 백 어셈블리(100)를 더 포함할 수 있는 대체 패치 시스템(48)을 나타낸다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 대체 패치 바디(52)는 열 검사가 습기 제거 공정을 포함할 수 있는가의 여부에 따라 다공성 및/또는 비-다공성 분리 필름(110, 108)에 의해 재가공 영역(20)으로부터 분리되어질 수 있다. 상기한 바와 같이, 여기에 개시된 바와 같은 대체 패치 어셈블리(50)는 열 검사와 습기 제거를 결합하기 위한 수단을 제공하여 단일 열 사이클(single heat cycle)이 복합재 구조체(10) 상에서 부과된다. 진공 백 어셈블리(100)는 진공 베깅 동작에서 통상적으로 이용되는 테이프 밀봉재(122)와 같은 밀봉재(122)에 의해 복합재 구조체(10)의 상단 표면(54)에 대해 밀봉되어질 수 있는 베깅 필름(116)을 포함하는 것과 같이 보여질 수 있다.
베깅 필름(116)은 가열 덮개(104)를 덮을 수 있고 밀봉재(122) 영역에 대해 가열 덮개(104)의 한쪽 또는 양쪽 상으로 연장될 수 있는 공기구멍 층(114)을 에워쌀 수 있다. 공기구멍 층(114)은 열 사이클링 및/또는 습기 제거 공정 동안 대체 패치 바디(52) 상의 진공 압력의 실질적으로 균일한 인가를 용이하게 하기 위해 가열 덮개(104)의 측 상에 위치할 수 있는 진공 프로브(118) 아래로 연장될 수 있다. 코울 플레이트(102)는 대체 패치 바디(52)에 대해 압력의 균일한 인가를 제공하기 위해 가열 덮개(104) 아래에 위치할 수 있다. 코울 플레이트(102)는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 경화된 실리콘 고무 시트와 같은 고무 코울 재료(rubber caul material) 및/또는 금속 재료 또는 금속 및 비금속 재료의 소정의 조합을 포함하는 소정의 적절한 강체(rigid) 또는 반강체(semi-rigid)로 형성될 수 있다. 코울 플레이트(102)와 재가공 영역 및/또는 대체 패치 바디(52)와의 부착 또는 접촉을 방지하기 위해 코울 플레이트(102)는 적절한 재료로 형성될 수 있는 분리 필름에 의해 대체 패치 바디(52)로부터 분리될 수 있다. 예컨대, 분리 필름은 구멍이 뚫려지거나(예컨대, 다공성) 구멍이 뚫려지지 않을 수 있고(예컨대, 비-다공성), FEP(fluorinated ethylene propylene)를 포함하는 소정의 적절한 재료, 또는 다른 적절한 재료로 형성될 수 있다.
도 8을 참조하면, 가열 덮개(104) 없이 그에 대해 탑재된 진공 백을 갖춘 대체 패치 바디(52)의 단면도를 나타낸다. 이러한 구성은 습기 제거 공정 동안 구현될 수 있다. 조건적으로, 어셈블리는 복합재 구조체(10)에 대한 열의 인가를 용이하게 하도록 오븐(oven) 또는 오토클레이브(autoclave)에 설치될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 진공 백은 베깅 필름(116)에 의해 에워싸인 영역의 가스를 외부로 끌어당겨내기 위한 진공 프로브(118)를 포함한다. 진공 백 어셈블리(100)의 대향하는 측 상의 진공 게이지(120)는 진공 백 내의 진공 압력을 모니터링하기 위한 수단을 제공한다. 대체 패치 바디(52)는 실질적으로 균일한 두께를 갖춘 것으로 보여 질 수 있다.
대체 패치 바디(52)는 상기한 재료 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 대체 패치 바디(52)는 3차원으로 재가공 영역(20)의 윤곽 또는 형상에 따를 수 있는 유연하게 탄력이 있는 재료(flexibly resilient material)로 형성될 수 있다. 대체 패치 바디(52)의 페리미터(58)는 진공 백으로부터의 압력 하에서 부분적으로 눌려지거나 따르는 것으로 보여질 수 있다. 대체 패치 바디(52)는 습기의 탈출을 위해 허용하도록 공기구멍 층(114)에 의해 베깅 필름(116)으로부터 분리될 수 있다. 대체 패치 바디(52)는 습기가 재가공 영역(20)으로부터 탈출하는 것을 허용하는 동안 그 사이의 접촉을 방지하기 위해 다공성 분리 필름(108)에 의해 재가공 영역(20)으로부터 분리될 수 있다. 써모커플(72) 또는 다른 열 센서(70)는 도 8에 도시되고 상기한 바와 같이 재가공 영역(20) 내의 중요 위치(strategic locations)에 설치될 수 있다. 마찬가지로, 대체 패치 바디(52)는 온도 및 습기 제거를 모니터링하기 위해 대체 패치 바디(52)에 따른 위치에 열 센서(70) 및/또는 습기 센서(74)를 포함할 수 있다.
도 9를 간단히 참조하면, 열 검사 및/또는 습기 제거 공정을 실행하기 위해 이용될 수 있는 것으로서의 대체 패치 시스템(48)을 설명하는 블록도를 나타낸다. 도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 대체 패치 시스템(48)은 밀봉재(122)에 의해 구조(10)에 탑재된 베깅 필름(116)을 포함할 수 있는 진공 백 어셈블리(100)를 구비하여 구성될 수 있다. 베깅 필름(116)은 공기구멍 층(114), 가열 덮개(104), 코울 플레이트(102), 브리더 층(112), 분리 필름(108, 110)과 같은 다수의 층뿐만 아니라 대체 패치 바디(52)를 구비하여 구성되는 대체 패치 어셈블리(50)를 에워쌀 수 있다. 대체 패치 바디(52)는 패치 중앙(68) 및 페리미터(58)를 갖을 수 있다. 습기 센서(74) 또는 열 센서(70)(예컨대, 써모커플(72))와 같은 하나 이상의 센서는 페리미터(58) 및/또는 패치 중앙(68)을 따라 대체 패치 바디(52)에 탑재되거나 대체 패치 바디(52) 내에 매립될 수 있다. 대체 패치 바디(52)는 재가공 영역(20)에 탑재될 수 있고, 분리 필름에 의해 그로부터 분리될 수 있다. 재가공 영역(20)은 그 상부 표면(16)을 따라 구조체(10)에 형성될 수 있다. 재가공 영역(20)은 습기 센서(74) 및/또는 열 센서(70)(예컨대, 써모커플)와 같은 센서가 탑재될 수 있는 바닥 중앙(26)을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 열 센서(70)와 같은 하나 이상의 센서가 재가공 영역(20)의 스카프(24) 상에 탑재될 수 있다. 마찬가지로, 재가공 영역(20)을 둘러싸는 구조체(10)의 상부 표면(16)은 스트링거(30)와 같은 히트 싱크(28)에 의해 재가공 영역(20)으로부터 열이 끌어당겨진 결과로서 야기될 수 있는 온도 변동을 확인하기 위해 써모커플(72)과 같은 열 센서(70)를 포함할 수 있다.
도 10을 참조하면, 재가공 영역을 갖춘 복합재 구조체와 같은 구조체를 수리하기 위한 방법을 위한 흐름도를 나타낸다. 구조체는 상부 및 하부 표면을 포함할 수 있고, 재가공 영역에 인접하는 구조체의 하부 표면 상과 같은 재가공 영역에 관한 위치에 배치될 수 있는 적어도 하나의 히트 싱크를 포함할 수 있다. 방법은 재가공 영역의 형상에 대해 상보적으로 조건적으로 형성 및 형상지워질 수 있는 대체 패치 바디를 형성하는 것을 포함하는 단계(200)를 갖추어 이루어질 수 있다. 예컨대, 대체 패치 바디는 재가공 영역으로부터 습기를 끌어당기기 위해 직조(woven) 또는 부직 재료(non-woven material)로 형성될 수 있다. 대체 패치 바디는 상단 및 바닥 표면을 갖을 수 있고 바람직하기는 습기 제거 공정 동안과 같이 재가공 영역으로부터 습기를 끌어당기기 위한 재료로 형성된다. 더욱이, 대체 패치 바디는 바람직하기는 최종 패치가 형성될 수 있는 복합재 재료의 열 특성과 실질적으로 유사하거나 상보적인 열 특성을 갖는다.
예컨대, 대체 패치 바디는 에폭시 전-주입 카본 섬유 테이프 및/또는 직물(epoxy pre-impregnated carbon fiber tape and/or fabric)의 특정 열 용량 및/또는 열 전도성과 실질적으로 등가인 특정 열 용량 및/또는 열 전도성을 갖을 수 있다. 그러나, 복합재 재료의 열 특성은 소정의 복합재 재료의 열 특성을 갖추어 이루어질 수 있고, 에폭시 프리프레그(epoxy prepregs) 또는 카본 섬유 테이프로 한정되는 것은 아니지만 비-전-주입 및/또는 습윤 레이업 시스템(non-pre-impregnated and/or wet layup material systems)을 포함할 수 있다. 상기한 바와 같이, 대체 패치 바디는 상단 표면, 바닥 표면 상에서 대체 패치 바디 상에 탑재될 수 있고, 또는 대체 패치 바디 내에 매립될 수 있거나 상기의 소정 조합일 수 있는 적어도 하나의 열 센서를 포함할 수 있다. 대체 패치 바디는 패치 중앙 상, 또는 대체 패치 바디의 페리미터를 따라, 또는 이러한 위치의 조합과 같은 소정 위치에서 대체 패치 바디 상에 탑재될 수 있는 적어도 하나의 습기 센서를 더 포함할 수 있다.
여전히 도 10을 참조하면, 단계(202)는 재가공 영역 및/또는 대체 패치 바디의 온도를 감지하기 위해 대체 패치 바디 상에 적어도 하나의 열 센서를 탑재하는 것을 갖추어 이루어질 수 있다. 예컨대, 제한 없이, 써모커플과 같은 열 센서는 대체 패치 바디의 상단 및/또는 바닥 표면 상에 탑재될 수 있다. 열 센서는 도 4에 도시되고 상기한 바와 같이 대체 패치 바디 내에 조건적으로 매립될 수 있다. 대체 패치 바디의 바닥 표면 상의 열 센서는 재가공 영역의 온도 및/또는 대체 패치 바디의 온도를 모니터할 수 있다. 단계(204)는 재가공 영역으로부터 대체 패치 바디로 끌어 당겨질 수 있는 습기를 감지하기 위해 대체 패치 바디 상에 하나 이상의 습기 센서를 탑재하는 것을 갖추어 이루어질 수 있다. 이와 관련하여, 대체 패치 바디는 상기한 바와 같이 대체 패치 바디는 비교적 높은 습기-흡수 능력(relatively high moisture-absorbing capability)을 갖춘 소정의 재료로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 대체 패치 바디는 복합재 재료의 처리와 관련된 상승된 온도에서 비교적 높은 흡수성을 갖춘 재료로 형성될 수 있다.
여전히 도 10을 참조하면, 단계(206)는 복합재 재료의 상부 표면 상에 하나 이상의 열 센서를 탑재하는 것을 포함할 수 있다. 예컨대, 열 센서는 복합재 구조체의 바닥 표면에 인접하게 배치되거나 상부 표면 상의 소정 위치에 배치될 수 있는 하나 이상의 히트 싱크의 위치에 대향하는 복합재 구조체의 상부 표면 상에 탑재될 수 있다. 단계(208)는 재가공 영역에서의 온도를 모니터링하기 위해 재가공 영역의 바닥 중앙 및/또는 재가공 영역의 스카프(예컨대, 테이퍼 각도) 상과 같은 재가공 영역에 하나 이상의 열 센서를 탑재하는 것을 갖추어 이루어질 수 있다. 구조체를 수리하는 방법에서의 단계(210)는 복합재 구조체 및 재가공 영역과 대체 패치 바디의 접촉을 방지하기 위해 FEP(fluorinated ethylene propylene) 또는 다른 적절한 필름 재료와 같은 다공성 분리 필름으로 재가공 영역을 덮는 것을 포함할 수 있다. 그러나, 대체 패치 바디가 형성된 재료는 분리 필름을 위한 필요성을 불필요하게 할 수 있음이 고려된다.
단계(212)는 다공성 및/또는 비다공성 분리 필름의 상단 상과 같은 재가공 영역에 대체 패치 어셈블리를 설치하는 것을 포함한다. 예컨대, 대체 패치는 도 8에 도시된 방법으로 설치될 수 있고, 여기서 대체 패치 바디는 재가공 영역의 형상 및/또는 윤곽에 실질적으로 순응할 수 있는 실질적으로 일정한 두께 통일성(constant thickness unitary) 또는 단일-층 구조체(single-layer structure)로서 형성될 수 있다. 한편, 대체 패치 바디는 도 4에 도시된 바와 같은 적층된 형태(stacked formation)로 배열된 다수의 층으로 형성될 수 있고, 여기서 대체 패치 바디를 이루는 재료의 층은 재가공 영역의 윤곽 또는 형상에 대해 대체 패치 바디가 따를 수 있도록 하기 위해 일치하거나(conformable) 탄성적으로 유연하거나(resiliently flexible) 압축할 수 있다(compressible).
여전히 도 10을 참조하면, 방법의 단계(214)는 대체 패치 바디에 대한 진공 압력의 실질적으로 균일한 인가를 용이하게 하도록 공기구멍 층으로 대체 패치 바디와 재가공 영역을 덮는 것을 더 포함할 수 있다. 방법은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 단계(216)에서 가열 덮개 또는 다른 적절한 가열 장비를 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다. 가열 덮개는 열 검사 동안 및/또는 습기 제거 공정 동안 재가공 영역 및 대체 패치 바디의 가열을 용이하게 할 수 있다. 코울 플레이트(102)(도 7)는 대체 패치 바디에 대해 균일한 압력 분배를 제공하기 위해 도 7에 도시된 바와 같이 공기구멍 층 및 가열 덮개(104) 사이에 조건적으로 포함될 수 있다.
도 10의 단계(218)는 단계(220)에서 진공 베깅에 의해 따르는 도 7에 도시된 바와 같이 가열 덮개에 걸쳐 공기구멍 층을 설치하는 것을 갖추어 이루어질 수 있어, 대체 패치 바디와 가열 덮개가 도 8에 도시된 바와 같이 복합재 구조체(10)의 상단 표면에 대해 밀봉되어질 수 있는 베깅 필름에 의해 에워싸인다. 진공은 도 8에 도시된 바와 같이 설치된 진공 게이지에 의해 모니터되어질 수 있는 베깅 필름 상에 진공을 끌어당기기 위해 도 8에 도시된 진공 프로브를 매개로 인가될 수 있다. 열은 단계(224)에서 진공을 끌어당기는 동안 단계(222)에서 가열 덮개에 의해 인가될 수 있어, 열 검사 및/또는 습기 제거 공정이 단계(226)에서 재가공 영역 상에서 수행될 수 있다.
열 검사 공정은 통상적으로 수행되어지는 것과 유사할 수 있고, 여기서 재가공 영역이 가열되고 온도가 모니터될 수 있다. 온도 측정에 따라, 접착라인 전체에 걸쳐 실질적 온도 균일성을 얻기 위해 상기한 바와 같이 절연이 히트 싱크에 인접하는 것과 같은 복합재 구조체의 영역 또는 다른 영역에 국소적으로 부가될 수 있다. 재가공 영역의 가열은 또한 실질적 온도 균일성을 얻도록 열 검사 동안 가열 덮개를 조정하는 것에 의해 조정되어질 수 있다. 습기 제거 공정은 가열 덮개를 매개로 재가공 영역을 가열한 것과 대체 패치 바디 내에 탑재된 습기 센서에 의해 제공된 습기 데이터를 기록하는 것을 갖추어 이루어질 수 있다. 습기 제거 공정은 열 검사 이전 및/또는 동안에 수행될 수 있다. 유용하게, 대체 패치 바디 구성은 통상적 전-수리 동작(pre-repair operations)의 열 검사가 및 습기 제거 공정을 분리하는데 전형적으로 요구된 부가적인 가열 사이클을 제거할 수 있는 방법으로 열 검사 및 습기 제거 공정의 수행을 용이하게 할 수 있다.
실시예에 있어서, 습기 제거 공정은 재가공 영역으로의 설치 이전에 대체 패치 바디의 무게를 재는 것을 갖추어 이루어질 수 있다. 열 검사 및/또는 습기 제거 공정의 완료에 따라, 대체 패치 바디는 재가공 영역의 습기 내용물과 상관되어질 수 있는 습기 흡수 레벨을 결정하도록 다시 무게를 재게 된다. 특히, 습기 제거 공정은 재가공 영역으로의 대체 패치 바디를 설치하고 대체 패치 바디를 진공 베깅하기 이전에 대체 패치 바디의 무게를 재는 것을 갖추어 이루어질 수 있다. 방법은 베깅 필름 상으로 진공을 끌어당긴 후 재가공 영역을 가열하는 것을 포함할 수 있다. 한편, 가열 덮개는 생략될 수 있고 복합재 구조체는 오븐 또는 오토클레이브를 매개로 가열될 수 있다. 가열 동안, 재가공 영역의 온도는 열 센서로부터의 데이터를 이용해서 모니터될 수 있다. 가열은 복합재 구조체의 재가공 영역의 건조(예컨대, 습기 제거)를 초래할 수 있다. 대체 패치 어셈블리의 대체 패치 바디는 재가공 영역으로부터 제거될 수 있고, 재가공 영역의 바깥으로 끌어당겨진 습기의 양을 결정하기 위해 무게를 잴 수 있게 된다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 개시된 실시예는 도 11에 도시된 바와 같은 항공기 제조 및 서비스 방법(300) 및 도 12에 도시된 바와 같은 항공기(302)라는 상황에서 설명될 수 있다. 제작 준비(pre-production) 동안, 예시적 방법(300)은 항공기(302)의 명세 및 디자인(304)과 재료 조달(306)을 포함할 수 있다. 제작 동안, 항공기(302)의 구성요소 및 서브어셈블리 제조(308) 및 시스템 통합(310)이 야기된다. 그 후, 항공기(302)는 서비스(314)에 위치되어지기 위해 증명 및 배달(312)을 통해 나갈 수 있게 된다. 소비자에 의해 서비스에 있는 동안, 항공기(302)는 일상적 유지보수 및 서비스(316)(변형(modification), 재구성(reconfiguration), 수리(refurbishment) 등)를 위해 예정된다.
방법(300)의 각각의 공정은 시스템 통합기(system integrator), 제3자(third party), 및/또는 오퍼레이터(operator)(예컨대, 소비자)에 의해 수행 및 실행될 수 있다. 본 설명의 목적을 위해, 시스템 통합기는 제한 없이 소정 수의 항공기 제작사(aircraft manufacturers) 및 주-시스템 하청회사(major-system subcontractors)를 포함할 수 있고; 제3자는 제한 없이 소정 수의 판매자(vendors), 하청회사, 및 공급자(suppliers)를 포함할 수 있으며; 오퍼레이터는 항공회사(airline), 리스 회사(leasing company), 군사 법인(military entity), 서비스 단체(service organization) 등일 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 예시적 방법(300)에 의해 제작된 항공기(302)는 다수의 시스템(320)을 구비하는 기체(318; airframe) 및 내부(322; interior)를 포함할 수 있다. 하이-레벨 시스템(320)의 예는 추진 시스템(324), 전기 시스템(326), 수압 시스템(328; hydraulic system), 및 환경 시스템(330; environmental system) 중 하나 이상을 포함한다. 소정 수의 다른 시스템이 포함될 수 있다. 항공 우주 예가 도시되었음에도 불구하고, 개시된 실시예의 원리는 자동차 산업과 같은, 다른 산업에도 적용될 수 있다.
여기에 예시된 장치 및 방법은 제작 및 서비스 방법(300)의 스테이지 중 어느 하나 이상 동안 채택되어질 수 있다. 예컨대, 제작 공정(308)에 대응하는 구성요소 또는 서브어셈블리는 항공기(302)가 서비스에 있는 동안 제작된 구성요소 또는 서브어셈블리와 유사한 방법으로 제조 또는 제작될 수 있다. 또한, 하나 이상의 장치 실시예, 방법 실시예, 또는 그 조합이, 예컨대 실질적으로 항공기(302)의 조립을 촉진시키거나 비용을 감소시키는 것에 의해, 제작 스테이지(308, 310) 동안 이용될 수 있다. 마찬가지로, 하나 이상의 장치 실시예, 방법 실시예, 또는 그 조합이, 예컨대 제한 없이, 유지보수 및 서비스(316)에 대해, 항공기(302)가 서비스에 있는 동안 이용될 수 있다.
본 개시의 부가적인 변형 및 개선은 당업자에게 명백하다. 따라서, 여기에 설명 및 도시된 부분의 특정 조합이 본 개시의 소정 실시예만을 나타내도록 고려되고, 개시의 의도 및 범위 내의 다른 실시예 또는 장치를 제한하는 것으로 기능하는 것은 아니다.

Claims (15)

  1. 재가공 영역으로부터 습기를 끌어당기기 위한 재료로 형성된 대체 패치 바디(52)와, 상기 재료가 울, 면, 실크, 린넨, 폴리에스테르, 나일론, 아크릴, 펠트 또는 그 소정 조합이고;
    대체 패치 바디(52)에 탑재되고,
    재가공 영역 및 대체 패치 바디(52) 중 적어도 하나의 온도를 감지하기 위한 열 센서(70)와,
    대체 패치 바디(52)의 습기를 감지하기 위한 습기 센서(74) 중 하나로 구성되는 적어도 하나의 센서(70, 74);를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 구조체(10)의 재가공 영역을 위한 대체 패치 어셈블리(50).
  2. 제1항에 있어서,
    습기 센서(74)가 습기 검출 스트립(moisture detection strip) 및 EIS(electrochemical impedance spectroscopy) 센서 중 적어도 하나를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 구조체의 재가공 영역을 위한 대체 패치 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    대체 패치 바디(52)가 그 위에 탑재된 다수의 습기 센서(74)를 갖춘 상단 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조체의 재가공 영역을 위한 대체 패치 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    대체 패치 바디(52)는 상단 및 바닥 표면을 갖추고, 센서(70, 74) 중 적어도 하나가 상단 표면, 바닥 표면 중 하나에 탑재되거나, 상단 및 바닥 표면 사이의 대체 패치 바디(52) 내에 매립되는 것을 특징으로 하는 구조체의 재가공 영역을 위한 대체 패치 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    대체 패치 바디(52)가 다수의 층을 구비하여 구성되고;
    센서(70, 74) 중 적어도 하나가 층의 쌍 사이에 끼워지는 것을 특징으로 하는 구조체의 재가공 영역을 위한 대체 패치 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    재가공 영역이 패치를 수용하도록 구성되고;
    대체 패치 바디(52)는 패치의 특정 열 용량 및 열 전도성 중 적어도 하나와 등가인 특정 열 용량 및 열 전도성을 갖춘 것을 특징으로 하는 구조체의 재가공 영역을 위한 대체 패치 어셈블리.
  7. 재가공 영역으로부터 습기를 끌어당기기 위한 재료로 형성된 대체 패치 바디(52)와, 대체 패치 바디(52)에 탑재되고, 재가공 영역 및 대체 패치 바디(52) 중 적어도 하나의 온도를 감지하기 위한 열 센서(70)와, 대체 패치 바디(52)의 습기를 감지하기 위한 습기 센서(74) 중 하나로 구성되는 적어도 하나의 센서(70, 74)를 구비하여 구성되는 대체 패치 어셈블리(50)와;
    패치의 열 특성과 등가인 열 특성을 갖춘 비복합재 재료로 형성되고, 열 특성이 특정 열 용량 및 열 전도성 중 적어도 하나를 구비하여 구성되는, 대체 패치 바디(52)와, 상기 재료가 울, 면, 실크, 린넨, 폴리에스테르, 나일론, 아크릴, 펠트 또는 그 소정 조합이고;
    대체 패치 바디(52)의 온도를 감지하기 위해 대체 패치 바디(52) 상에 탑재된 적어도 하나의 열 센서(70); 및
    재가공 영역의 온도를 감지하기 위해 재가공 영역 상에 탑재된 적어도 하나의 열 센서(70)를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 재가공 영역 내에 수용가능한 패치로 구조체(10)를 수리하기 위한 대체 패치 시스템(48).
  8. 제7항에 있어서,
    대체 패치 바디(52)가 재가공 영역으로부터 습기를 끌어당기기 위한 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 재가공 영역 내에 수용가능한 패치로 구조체를 수리하기 위한 대체 패치 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    대체 패치 바디(52)가 그 위에 탑재된 다수의 습기 센서(74)를 포함하는 것을 특징으로 하는 재가공 영역 내에 수용가능한 패치로 구조체를 수리하기 위한 대체 패치 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    대체 패치 바디(52)가 다수의 층을 구비하여 구성되고;
    열 센서(70)와 습기 센서(74) 중 적어도 하나가 층의 쌍 사이에 끼워지는 것을 특징으로 하는 재가공 영역 내에 수용가능한 패치로 구조체를 수리하기 위한 대체 패치 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    구조체(10)가 상부 표면(16) 및 하부 표면(18)을 포함하고 재가공 영역에 인접하는 하부 표면(18) 상에 탑재된 적어도 하나의 히트 싱크(28)를 갖추며, 시스템이;
    하부 표면(18)상의 히트 싱크(28)의 위치와 대향하는 상부 표면(16) 상에 탑재된 적어도 하나의 열 센서(70)를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 재가공 영역 내에 수용가능한 패치로 구조체를 수리하기 위한 대체 패치 시스템.
  12. 복합재 구조체(10)의 재가공 영역으로부터 습기를 끌어당기기 위한 재료인 대체 패치 바디(52)를 형성하는 단계로서, 재료가 울, 면, 실크, 린넨, 폴리에스테르, 나일론, 아크릴, 펠트 또는 그 소정 조합인, 단계(200)와;
    대체 패치 바디(52) 상에 적어도 하나의 센서(70, 74)를 탑재하는 단계(202, 204);
    재가공 영역에 대체 패치 바디(52)를 설치하는 단계(212); 및
    재가공 영역의 열 검사를 실행하는 단계와,
    재가공 영역으로부터 습기를 제거하는 단계 중 적어도 하나를 수행하는 단계(226);를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 상부 표면(16) 및 하부 표면(18)을 갖춘 복합재 구조체(10)를 수리하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    재가공 영역에 적어도 하나의 열 센서(70)를 탑재하는 단계(208)를 더 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 상부 및 하부 표면을 갖춘 복합재 구조체를 수리하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    재가공 영역에 적어도 하나의 센서를 탑재하는 단계가:
    재가공 영역 및 대체 패치 바디(52) 중 적어도 하나의 온도를 감지하기 위해 대체 패치 바디(52) 상에 적어도 하나의 열 센서(70)를 탑재하는 단계(202)와;
    재가공 영역으로부터 끌어당겨진 습기를 감지하기 위해 대체 패치 바디(52) 상에 적어도 하나의 습기 센서(74)를 탑재하는 단계(204);를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 상부 및 하부 표면을 갖춘 복합재 구조체를 수리하는 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    베깅 필름(116)으로 상부 표면(16)에 대해 대체 패치 바디(52)를 진공 베깅하는 단계(220)와;
    베깅 필름(116) 상에 진공을 끌어당기는 단계(224)를 더 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 상부 및 하부 표면을 갖춘 복합재 구조체를 수리하는 방법.
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Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2953812B1 (fr) * 2009-12-11 2012-09-07 Airbus Operations Sas Procede de reparation d'un fuselage d'aeronef
US8444127B2 (en) * 2009-12-14 2013-05-21 The Boeing Company High temperature composite patch tool
IT1399682B1 (it) * 2010-03-29 2013-04-26 Alenia Aeronautica Spa Procedimento e dispositivo per la riparazione di pannelli di materiale composito
DE102011006792B4 (de) * 2011-04-05 2017-07-27 Airbus Operations Gmbh Verfahren zum Herstellen und Verbinden von faserverstärkten Bauteilen sowie Luft- oder Raumfahrzeug
US9085052B1 (en) * 2011-05-05 2015-07-21 The Boeing Company Structural repair having optical witness and method of monitoring repair performance
US8720278B1 (en) 2011-05-05 2014-05-13 The Boeing Company Method of detecting inconsistencies in composite structures and stress sensitive coatings used therein
FR2977186B1 (fr) * 2011-07-01 2014-08-22 Daher Aerospace Procede de renforcement local d'un panneau composite a renfort fibreux et panneau obtenu par un tel procede
US8844108B2 (en) * 2011-07-12 2014-09-30 The Boeing Company Large area repair of composite aircraft
DE102011086453A1 (de) * 2011-11-16 2013-05-16 Wobben Properties Gmbh Heizeinrichtung zur Reparatur oder Herstellung von Komponenten einer Windenergieanlage und Teilen davon sowie Windenergieanlage
DE102011122059A1 (de) * 2011-12-22 2013-06-27 Airbus Operations Gmbh System und Verfahren zur Reparatur eines Strukturbauteils
FR2985213B1 (fr) * 2011-12-28 2016-12-30 Airbus Operations Sas Panneau composite auto-raidi et procede de realisation
US9919388B2 (en) * 2012-01-26 2018-03-20 General Electric Company Method for repairing a laminated article having a damaged area
FR2991228B1 (fr) 2012-05-29 2015-03-06 Airbus Operations Sas Procede et dispositif de realisation d'un panneau composite auto-raidi
FR2999970B1 (fr) 2012-12-20 2015-06-19 Airbus Operations Sas Procede de realisation d'une preforme textile a fibres continues par circulation d'un flux de gaz chaud a travers un ensemble fibreux
WO2014107736A1 (en) * 2013-01-07 2014-07-10 University Of Washington Through Its Center For Commercialization Embedded section heater for bonding composite structures, and associated apparatuses and methods
US9817452B2 (en) * 2013-01-11 2017-11-14 The Boeing Company System and method for thermal management guidance
FR3015433B1 (fr) 2013-12-23 2016-02-12 Airbus Operations Sas Ensemble pour aeronef comprenant un mat d'accrochage integre a la nacelle et agence en partie arriere du fuselage
CN103770346B (zh) * 2014-01-07 2016-05-04 杭州华聚复合材料有限公司 一种热塑性蜂窝板的修复方法
US10583616B2 (en) * 2014-06-20 2020-03-10 The Boeing Company Forming tools and flexible ultrasonic transducer arrays
US10768128B2 (en) 2014-07-22 2020-09-08 The Boeing Company Systems and methods of monitoring a thermal protection system
WO2016137565A1 (en) * 2015-02-23 2016-09-01 Sikorsky Aircraft Corporation Composite repair method
US9873527B2 (en) * 2015-03-26 2018-01-23 The Boeing Company System and method to map a thermal profile of a composite structure using a thermochromatic witness assembly
US9945735B2 (en) * 2015-03-26 2018-04-17 The Boeing Company System and method to monitor a thermal environment of a composite structure using a thermochromatic witness assembly
US20160370309A1 (en) 2015-06-22 2016-12-22 The Boeing Company Methods and systems for determining an allowable moisture content in a composite structure
FR3042779B1 (fr) * 2015-10-27 2018-07-13 Airbus Operations Procede de reparation d'une structure d'aeronef a partir de plaques deformables
US10695993B2 (en) 2016-01-15 2020-06-30 GM Global Technology Operations LLC In-situ polymerization of polyamides for composite part repair
US10288554B2 (en) 2016-01-27 2019-05-14 The Boeing Company Moisture detecting bleeder materials
US10927684B2 (en) * 2016-02-08 2021-02-23 Raytheon Technologies Corporation Repairing a coating with a pre-configured coating patch
US10589477B2 (en) 2016-05-02 2020-03-17 GM Global Technology Operations LLC Cosmetic repair of a thermoplastic carbon fiber composite
DE102016109121B4 (de) 2016-05-18 2023-03-23 Airbus Operations Gmbh Mobiles Heizsystem und Heizverfahren
US10774648B2 (en) 2016-10-04 2020-09-15 General Electric Company Methods and features for CMC component repairs
US20180147800A1 (en) * 2016-11-30 2018-05-31 The Boeing Company Configurable Cooling Assembly and Cooling Method
JP6847679B2 (ja) * 2017-01-20 2021-03-24 三菱重工業株式会社 複合材の修理方法
US10656074B2 (en) * 2017-05-02 2020-05-19 The Boeing Company Bondline sensors
US10611104B2 (en) 2017-06-15 2020-04-07 GM Global Technology Operations LLC Heating elements for repair of molding defects for carbon fiber thermoplastic composites
US20190064003A1 (en) * 2017-08-29 2019-02-28 Te Wire & Cable Llc Multipoint Temperature Profiling and Monitoring System for Composite Repair
DE202017105967U1 (de) * 2017-09-29 2018-01-31 Airbus Operations Gmbh Farbbasiertes Heizsystem
JP7036694B2 (ja) * 2018-09-12 2022-03-15 三菱重工業株式会社 修理パッチ及び複合材の修理方法
ES2935395T3 (es) * 2019-03-21 2023-03-06 Siemens Gamesa Renewable Energy As Método de reparación de un cordón de larguero dañado de una pala de turbina eólica de una turbina eólica
US11554559B2 (en) * 2019-12-11 2023-01-17 The Boeing Company Caul plate for irregular surface
CN111392028A (zh) * 2020-04-13 2020-07-10 中国商用飞机有限责任公司 用于机翼长桁的长桁修理件以及修理机翼长桁的方法
CN113877865B (zh) * 2021-11-10 2022-12-09 段瑞 一种农业大棚膜内部清洗器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2375742A (en) 2001-05-23 2002-11-27 Monarch Vulcanising Systems Lt Tyre repair patch

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4221962A (en) * 1978-04-24 1980-09-09 Northrop Corporation Fiber-optic moisture sensor for composite structures
US4622091A (en) * 1984-11-29 1986-11-11 The Boeing Company Resin film infusion process and apparatus
US4652319A (en) * 1984-12-03 1987-03-24 Hammond Russell E Method of curing patches on contoured surfaces
US4808253A (en) * 1987-11-06 1989-02-28 Grumman Aerospace Corporation Method and apparatus for performing a repair on a contoured section of a composite structure
GB2213596A (en) 1988-01-07 1989-08-16 Protimeter Plc Disposable humidity sensor
JP2796123B2 (ja) * 1989-05-26 1998-09-10 神鋼パンテック株式会社 グラスライニング鋼製機器のライニングガラス層の破損局部の補修方法および装置
US5145541A (en) * 1989-07-07 1992-09-08 Hexcel Corporation Low energy cured composite repair system based on imidazole-blocked naphthyl-diisocyanates
US6527849B2 (en) * 1990-06-19 2003-03-04 Carolyn M. Dry Self-repairing, reinforced matrix materials
US5442156A (en) * 1991-04-09 1995-08-15 The Boeing Company Heating apparatus for composite structure repair
US5379689A (en) * 1993-07-29 1995-01-10 General Electric Company Composite repair press for manufacturing and repairing a workpiece made from a composite material
US5833795A (en) * 1996-09-19 1998-11-10 Mcdonnell Douglas Corporation Magnetic particle integrated adhesive and associated method of repairing a composite material product
US6561247B2 (en) * 1998-06-29 2003-05-13 General Electric Company Method and apparatus for repairing a discrete damaged portion of an article surface
US6385836B1 (en) * 2000-06-30 2002-05-14 Lockheed Martin Corporation Method for composite material repair
US6761783B2 (en) * 2002-04-09 2004-07-13 The Boeing Company Process method to repair bismaleimide (BMI) composite structures
JP2005526261A (ja) * 2002-05-15 2005-09-02 グラクソ　グループ　リミテッド 医薬包装内の温度および水分プロファイルを測定するための微小電気機械システムおよび方法
US6976519B2 (en) * 2002-12-11 2005-12-20 Bh Thermal, Inc. Portable curing system for use with vacuum bag repairs and the like
US20060027308A1 (en) * 2004-08-05 2006-02-09 Mackenzie M S Method and apparatus for curing patches on composite structures having complex substrates
US20070095457A1 (en) * 2005-11-02 2007-05-03 The Boeing Company Fast line maintenance repair method and system for composite structures
US8043453B2 (en) * 2005-12-23 2011-10-25 The Boeing Company System and method for reworking composites
GB2440954B (en) * 2006-08-18 2008-12-17 Insensys Ltd Structural monitoring
DE102007013755B4 (de) 2007-03-22 2020-10-29 Te Connectivity Germany Gmbh Indikatorelement für einen magnetischen Drehwinkelgeber
SG151151A1 (en) * 2007-09-11 2009-04-30 Aircraft Plastics Australia Pt Aircraft plastics repair
DE202007013755U1 (de) 2007-10-02 2008-03-13 Kiersch Composite Gmbh Verbundwerkstoffelement

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2375742A (en) 2001-05-23 2002-11-27 Monarch Vulcanising Systems Lt Tyre repair patch

Also Published As

Publication number Publication date
ES2555984T3 (es) 2016-01-12
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EP2509777A1 (en) 2012-10-17
JP5963169B2 (ja) 2016-08-03
US20140000788A1 (en) 2014-01-02
CA2783188A1 (en) 2011-06-16
US8545650B2 (en) 2013-10-01
BR112012013817B1 (pt) 2022-03-29
BR112012013817A2 (pt) 2021-08-31
WO2011071622A1 (en) 2011-06-16
US9381730B2 (en) 2016-07-05

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