KR101988470B1 - 구조물을 재가공하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

구조물을 재가공하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

구조물의 영역이 건식 섬유 패치의 수지 주입을 사용하여 구조물의 일 측면으로부터 재가공된다. 패치 내로 진공 장치를 삽입하고 진공 장치를 통하여 상기 영역에 수지를 강제함으로써 포획된 공기 및 과잉 수지가 주입 프로세스 동안 패치로부터 제거된다.

Description

구조물을 재가공하기 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR REWORKING STRUCTURES}
본 개시는 일반적으로 구조물들, 특히 복합재들을 재가공 및/또는 보강하기 위한 장비 및 프로세스들에 관한 것이고, 더 상세하게는 구조물들의 일 측면으로부터 구조물들을 재가공하기 위한 방법 및 장치를 다룬다.
복합재 구조물들은 때때로 하나 또는 그 초과의 결함(inconsistency)들을 포함하는 국부 영역들을 가지는데, 이 영역들은 구조물이 설계 허용오차들 내에 있도록 하기 위해 또는 상기 국부 영역을 보강하기 위하여 재가공을 요구할 수 있다.
구조물들의 국부 영역들을 재가공하기 위한 하나의 기술은 상기 국부 영역 위에 패치를 기계적으로 체결하는 것을 포함하지만, 체결기들은 항공기 중량 및/또는 항공기 상의 항력(drag)을 증가시킬 수 있고, 일부 적용 분야들에서 심미적으로 바람직하지 않을 수 있다.
유사하게, 본딩된 재가공 패치들은 또한 결함들의 성장을 제한하기 위한 억제 기구(arrestment mechanism)를 형성하는 2차 부하 경로들을 제공하기 위해 기계적 체결기들의 사용을 요구할 수 있다.
습식 레이업 기술(wet layup technique)로서 지칭되는, 구조물들을 재가공하기 위한 또 다른 기술은 직물 또는 편물(woven or knitted fabric)과 같은 섬유 보강재를 구비한 습식 플라이들의 핸드-레이업을 포함하며 플라이들이 레이업될 때 파일들에 습한 수지를 도포하는 것을 포함한다. 습식 레이업 기술은 패치 내에 공기 포획(air entrapment)을 초래할 수 있으며, 이는 재가공된 영역 내에 바람직하지 않은 기공(porosity)들을 형성할 수 있다. 이러한 기공들은 재가공된 영역에 바람직하지 않은 영향을 미칠 수 있으며 재가공된 영역이 사양들을 충족하는지를 확인하는 것을 어렵게 할 수 있다. 습식 레이업 기술은 또한 노동 집약적일 수 있고 수리 기술자들에게 습한 수지와 근접할 것을 요구할 수 있고 과도한 정화 작업을 요구할 수 있다.
일부 적용 분야들에서, 위에서 논의된 문제점들은 건식 섬유 예비성형물 패치의 수지 주입을 사용함으로써 회피될 수 있다. 스카프 외피(scarfed skin)와 같은 구조물 상에 건식 섬유 예비성형물을 배치한 후, 과잉 수지가 외피의 내부 측면으로부터 예비성형물에서 취출되는 동안 외피의 외부 측면으로부터 건식 섬유 예비성형물 내로 수지가 주입된다. 이러한 기술은, 효율적이지만, 구조물의 양 측면들로, 예를 들면 외피의 내부 측면 및 외부 측면으로 물리적인 접근을 요구한다. 결론적으로, 이러한 기술은 구조물의 하나의 측면에 접근하기가 어렵거나 불가능한 적용 분야들에서는 사용하기가 적합하지 않을 수 있다.
따라서, 공기 포획에 의한 기공들을 감소시키거나 제거하는, 구조물들, 특히 복합재들을 재가공하기 위한 방법 및 장치에 대한 요구가 있다. 또한 구조물의 단지 일 측면으로의 접근이 가능한 적용 분야들에서 사용하도록 구성될 수 있는 전술된 바와 같은 방법 및 장치에 대한 요구가 있다.
개시된 실시예들은 구조물의 단지 일 측면으로부터, 예를 들면 항공기 외피의 외측으로부터 설치되고 주입될 수 있는 건식 섬유 예비성형물 패치의 수지 주입을 사용하여 구조물들을 재가공하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 수지 주입 프로세스 동안 패치 내의 고압 영역들이 실질적으로 제거되고, 이에 의해 재가공 영역에서 공기 포획 및 이와 관련된 기공들을 회피한다. 상기 실시예들은 노동을 감소시키고 습한 수지들과 사람의 접촉에 대한 필요를 회피하고 부하를 지탱하는 복합재 구조 부재들의 재가공을 허용한다. 개시된 방법은 제어식 기압(atmospheric pressure) 수지 주입을 사용하여 실행될 수 있어서 구조물의 특성들이 최적화되는 것을 허용한다.
개시된 일 실시예에 따라, 구조물의 영역을 재가공하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 구조물 상에 패치를 배치하는 단계, 패치의 외부 측면으로부터 패치 내로 진공 소스를 삽입하는 단계, 및 더 높은 압력의 유입 수지가 패치를 통하여 패치의 내부 측면으로 유동하게 하는 매우 낮은 압력 영역을 생성하는 진공 소스를 사용하는 단계를 포함한다. 상기 패치는 건식 섬유 패치일 수 있다. 상기 방법은 패치의 외부 측면 위에 진공 백을 배치하는 단계, 백을 배기시키고(evacuating) 이에 의해 건식 섬유 패치를 압착하는(compact) 단계, 및 이어서 패치의 외부 측면으로부터 패치 내로 수지를 유동시킴으로써 수지를 패치에 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 패치에 수지가 주입된 후 패치로부터 진공 소스를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 구조물의 두께를 통하여 부분적으로 스카프(scarf)를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 구조물에 패치를 배치하는 단계는 스카프의 저부에 맞닿게 패치의 내부 측면을 배치하는 단계를 포함한다. 진공 소스를 삽입하는 단계는 섬유 패치의 가장 두꺼운 부분을 통하여 하방으로 중공형 니들을 실질적으로 스카프의 저부로 삽입하는 단계를 포함한다. 진공 소스를 삽입하는 단계는 진공 백을 통하여 중공형 니들을 삽입하는 단계, 및 중공형 니들과 진공 백 사이에 실질적으로 확실한 진공 밀봉부(vacuum tight seal)를 형성하는 단계를 더 포함한다. 섬유 패치로부터 진공 소스를 제거하는 단계는 섬유 패치로부터 그리고 진공 백으로부터 중공형 니들을 인출하는 단계, 및 니들에 의한 진공 백의 관통으로부터 생기는 진공 백 내의 홀(hole)을 밀봉하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 니들이 섬유 패치로부터 인출한 후 수지가 주입된 패치를 압착하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 백은 진공 백을 배기시킴으로써 밀봉된다. 패치에 수지를 주입하는 단계는 수지 차압을 사용하여 수행된다. 패치의 외부 측면으로부터 섬유 패치 내로 수지를 유동시키는 단계는 진공 백 아래 섬유 패치의 외부 측면 상에 수지 분배 튜브를 배치하는 단계, 및 상기 수지 분배 튜브에 수지를 공급하는 단계를 포함한다.
개시된 다른 실시예에 따라, 구조물의 영역을 재가공하는 방법이 제공되며, 이 방법은 구조물의 두께를 통하여 부분적으로 스카프를 형성하는 단계, 내부 측면 및 외부 측면을 가지는 건식 섬유 패치를 제조하는 단계, 및 스카프의 저부에서 구조물에 맞닿게 패치의 내부 측면을 배치하는 단계를 포함하는 패치를 스카프 내에 설치하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 섬유 패치 위에 진공 백을 설치하는 단계, 패치의 외부 측면으로부터 패치를 통하여 진공 장치를 삽입하는 단계, 진공 백을 배기하고 이에 의해 건식 섬유 패치를 압착하는 단계, 및 이어서 패치에 수지를 주입하는 단계, 및 수지를 패치를 통하여 패치의 내부 측면으로 강제하기 위해 진공 장치를 사용하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 패치에 수지가 주입된 후 패치로부터 진공 장치를 제거하는 단계를 더 포함한다. 패치를 통하여 진공 장치를 삽입하는 단계는 진공형 니들의 선단이 패치의 가장 두꺼운 부분을 실질적으로 관통할 때까지 진공 백 및 패치를 통하여 중공형 니들을 삽입하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 진공 백과 진공형 니들 사이에 실질적으로 확실한 진공 밀봉부를 형성하는 단계, 및 패치에 수지가 주입된 후 패치로부터 그리고 백으로부터 진공형 니들을 인출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 진공 백으로부터 진공형 니들의 인출로부터 생기는 진공 백 내의 홀을 밀봉하는 단계를 포함할 수 있다. 패치에 수지를 주입하는 단계는 제어된 기압하에서 패치의 외부 측면 상에 수지를 도입함으로써 수행된다. 수지를 도입하는 단계는 패치의 외부 측면의 주변 둘레에 나선형 랩 튜브(spiral wrap tube)를 배치하는 단계, 및 부분 기압에서 수지를 나선형 랩 튜브에 공급하도록 구성된 수지의 저장소와 나선형 랩 튜브를 커플링하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 패치로부터 중공형 니들의 단부를 통하여 과잉 수지를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따라, 복합재 구조물의 단지 일 측면으로부터 복합재 구조물의 영역을 재가공하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 복합재 구조물의 일 측면에 스카프를 형성하는 단계, 패치의 내부 측면을 구조물과 접촉하는게 배치하는 단계를 포함하는 섬유 패치를 스카프 내에 설치하는 단계, 패치 위에 진공 백을 설치하는 단계, 및 진공형 니들의 선단이 패치의 내부 측면 근처에 있을 때까지 진공 백을 통하여 그리고 패치 내측 하방으로 중공형 니들을 삽입하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 중공형 니들과 진공 백 사이에 밀봉부를 형성하는 단계, 중공형 니들과 진공 저장소를 커플링하는 단계, 수지를 패치의 외부 측면 내로 유동시킴으로써 패치에 수지를 주입하는 단계, 수지를 섬유 패치의 내부 측면으로 강제하도록 진공 저장소와 중공형 니들을 사용하는 단게, 및 중공 니들을 통하여 섬유 패치 내의 과잉 수지를 제거하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 패치에 수지가 주입된 후 패치로부터 중공형 니들을 제거하는 단계를 포함한다. 상기 패치는 최대 두께의 영역을 가질 수 있다. 중공형 니들을 삽입하는 단계는 섬유 패치의 최대 두께의 영역을 통하여 중공형 니들의 선단을 통과시킴으로써 수행된다. 상기 방법은 패치로부터 그리고 진공 백으로부터 중공형 니들을 인출하는 단계, 및 진공 백으로부터 중공형 니들을 인출하는 것으로부터 생기는 진공 백 내의 홀을 밀봉하는 단계를 더 포함한다. 수지를 패치의 외부 측면 내로 유동하는 것 및 수지를 섬유 패치의 내부 측면으로 강제하기 위해 진공 저장소 및 중공형 니들을 사용하는 것은 제어식 부분 기압 수지 주입을 사용하여 수행될 수 있다.
추가 실시예에 따라, 내부 및 외부 측면들을 가지는 건식 섬유 패치의 수지 주입을 사용하여 복합재 구조물의 영역을 재가공하기 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는 패치를 압착하기 위해 패치의 외부 측면 위에 배치되도록 구성된 진공 백, 및 진공 백을 통과하고 패치의 두께를 통하여 하방으로 연장하도록 구성된 중공형 니들을 포함한다. 상기 장치는 또한 중공형 니들과 진공 백 사이에 진공 밀봉부, 및 패치의 내부 측면에 진공을 발생시키기 위해 중공형 니들과 커플링된 진공 라인을 포함한다. 상기 장치는 제어된 부분 기압에서 패치의 외부 측면에 수지를 공급하기 위한 수지의 저장소, 및 패치의 내부 측면에 진공을 발생시키고 패치로부터 과잉 수지를 강제로 제거하기 위해 중공형 니들과 커플링되는 진공 소스를 더 포함할 수 있다.
요약하면, 본 발명의 하나의 양태에 따라 구조물의 영역을 재가공하는 방법이 제공되며, 이 방법은 구조물 상에 패치를 배치하는 단계, 패치의 외부 측면으로부터 패치 내로 진공 소스를 삽입하는 단계, 및 패치를 통하여 패치의 내부 측면으로 수지를 강제하기 위해 진공 소스를 사용하는 단계를 포함한다.
유리하게는 상기 방법에서 구조물 상에 패치를 배치하는 단계는 구조물 상에 건식 섬유 패치를 배치하는 단계, 및 건식 섬유 패치와 구조물 사이에 본드 강화 층을 배치하는 단계를 포함한다.
유리하게는 상기 방법은 패치의 외부 측면 위에 진공 백을 배치하는 단계, 및 패치의 외부 측면으로부터 패치 내로 수지를 유동시킴으로써 패치에 수지를 주입하는 단계를 더 포함한다.
유리하게는 상기 방법은 패치에 수지가 주입된 후 패치로부터 진공 소스를 제거하는 단계를 더 포함한다.
유리하게는, 상기 방법은 구조물의 두께를 통하여 부분적으로 스카프를 형성하는 단계를 더 포함하며, 여기서 섬유 패치를 구조물 상에 배치하는 단계는 스카프의 저부에 맞닿게 패치의 내부 측면을 배치하는 단계를 포함하며, 진공 소스를 삽입하는 단계는 패치의 가장 두꺼운 부분을 통하여 실질적으로 스카프의 저부에 중공형 니들을 하방으로 삽입하는 단계를 포함한다.
유리하게는 상기 방법에서 진공 소스를 삽입하는 단계는 중공형 니들을 진공 백을 통하여 삽입하는 단계, 및 중공형 니들과 진공 백 사이에 실질적으로 확실한 진공 밀봉을 형성하는 단계를 더 포함한다.
유리하게는 상기 방법에서 패치로부터 진공 소스를 제거하는 단계는 패치로부터 그리고 진공 백으로부터 중공형 니들을 인출하는 단계, 및 진공 백을 통하여 중공형 니들의 삽입 동안 진공 백의 관통으로부터 생기는 진공 백의 홀을 밀봉하는 단계를 포함한다.
유리하게는 상기 방법에서 진공 소스를 패치 내로 삽입하는 단계는 패치의 영역 위의 이격된 위치들에 패치를 통하여 복수의 중공형 니들들을 삽입하는 단계를 포함한다.
유리하게는 상기 방법은 수지 차압을 사용하여 패치에 수지를 주입하는 단계를 더 포함한다.
유리하게는 상기 방법에서 패치의 외부 측면으로부터 패치 내로 수지를 유동시키는 단계는 진공 백 아래의 패치의 외부 측 상에 수지 분배 튜브를 배치하는 단계, 및 수지 분배 튜브 내로 수지를 공급하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 구조물의 영역을 재가공하는 방법을 제공하며, 이 방법은 구조물의 두께를 통하여 부분적으로 스카프를 형성하는 단계; 내부 측면 및 외부 측면을 가지는 건식 섬유 패치를 제조하는 단계; 섬유 패치 위에 진공 백을 설치한 스카프의 저부에 구조물에 맞닿게 섬유 패치의 내부 측면을 배치하는 단계를 포함하는 섬유 패치를 스카프 내에 설치하는 단계; 섬유 패치에 수지를 주입한 섬유 패치를 통하여 섬유 패치의 외부 측면으로부터 진공 장치를삽입하는 단계; 수지를 섬유 패치를 통하여 섬유 패치의 내부 측면에 강제하기 위해 진공 장치를 사용하는 단계; 및 섬유 패치에 수지가 주입된 후 섬유 패치로부터 진공 장치를 제거하는 단계를 포함한다.
유리하게는, 상기 방법에서 섬유 패치를 통하여 진공 장치를 삽입하는 단계는 중공형 니들의 선단이 섬유 패치의 가장 두꺼운 부분을 실질적으로 관통할 때까지 중공형 니들을 진공 백 및 섬유 패치를 통하여 삽입하는 단계를 포함한다.
유리하게는 상기 방법은 진공 백과 중공형 니들 사이에 실질적으로 확실한 진공 밀봉을 형성하는 단계를 더 포함한다.
유리하게는 상기 방법은 섬유 패치에 수지가 주입된 후 섬유 패치로부터 그리고 백으로부터 중공형 니들을 인출하는 단계를 더 포함한다.
유리하게는 상기 방법은 진공 백으로부터 중공형 니들을 인출하는 것으로부터 생기는 진공 백 내의 홀을 밀봉하는 단계를 더 포함한다.
유리하게는 상기 방법에서 섬유 패치에 수지를 주입하는 단계는 섬유 패치의 외부 측면 상에 제어된 기압하에서 수지를 도입함으로써 수행된다.
유리하게는 상기 방법에서 수지를 도입하는 단계는 섬유 패치의 외부 측면 상에 수지를 도입하기 위해 섬유 패치의 외부 측면의 주변 둘레에 나선형 랩을 배치하는 단계, 및 부분 기압에서 나선형 랩에 수지를 공급하도록 구성된 수지의 저장소와 나선형 랩을 커플링하는 단계를 포함한다.
유리하게는 상기 방법에서 섬유 패치를 압착하는 단계는 진공 장치가 섬유 패치로부터 제거된 후 수행되어 유지된다.
유리하게는 상기 방법은 중공형 니들의 선단을 통하여 섬유 패치로부터 과잉 수지를 제거하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 추가 양태에 따라, 복합재 구조물의 단지 일 측면으로부터 복합재 구조물의 영역을 재가공하는 방법이 제공되며, 이 방법은 섬유 패치의 내부 측면을 구조물과 접촉되게 배치하는 단계를 포함하는, 섬유 패치를 스카프 내에 설치한 복합재 구조물의 일 측면에 스카프를 형성하는 단계; 건식 섬유 패치와 구조물 사이에 본드 강화 층을 배치하는 단계; 섬유 패치 위에 진공 백을 설치하는 단계; 상기 중공형 니들의 선단이 섬유 패치의 내부 측면 근처에 있을 때까지 진공 백을 통하여 그리고 섬유 패치 내측 하방으로 중공형 니들을 삽입하는 단계; 중공형 니들과 진공 백 사이에 밀봉부를 형성하는 단계; 중공형 니들과 진공 저장소를 커플링하는 단계; 건식 섬유 패치를 압착하는 단계; 섬유 패치의 외부 측면 내로 수지를 유동시키고 수지를 섬유 패치의 내부 측면으로 강제하기 위해 상기 중공형 니들과 상기 진공 저장소를 사용함으로써 섬유 패치에 수지를 주입하는 단계; 중공형 니들을 통하여 섬유 패치 내의 과잉 수지를 제거하는 단계; 섬유 패치에 수지가 주입된 후, 섬유 패치로부터 중공형 니들을 제거하는 단계; 중공형 니들에 의한 진공 백의 관통에 의해 유발된 진공 백 내의 홀을 밀봉하는 단계; 및 진공 백을 배기함으로써 섬유 패치에 주입된 수지를 압착하는 단계를 포함한다.
유리하게는 상기 방법에서 섬유 패치는 최대 두께의 영역을 가지며, 중공형 니들을 삽입하는 단계는 섬유 패치의 최대 두께의 영역을 통하여 중공형 니들의 선단을 통과시킴으로써 수행된다.
유리하게는 상기 방법은 섬유 패치와 진공 백으로부터 중공형 니들을 인출하는 단계, 및 진공 백으로부터 중공형 니들을 인출하는 것으로부터 생기는 진공 백 내의 홀을 밀봉하는 단계를 더 포함한다.
유리하게는 상기 방법에서 섬유 패치의 외부 측면 내로 수지를 유동시키고 섬유 패치의 내부 측면으로 수지를 강제하기 위해 중공형 니들과 진공 저장소를 사용하는 것이 제어식 부분 기압 수지 주입을 사용하여 수행된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라 내부 및 외부 측면들을 가지는 건식 섬유 패치의 수지 주입을 사용하여 복합재 구조물의 영역을 재가공하기 위한 장치가 제공되며, 이 장치는 섬유 패치를 압착하기 위해 섬유 패치의 외부 측면 위에 배치되도록 구성되는 진공 백; 진공 백을 통과하고 섬유 패치의 두께를 통하여 하방으로 연장하도록 구성되는 중공형 니들, 중공형 니들과 진공 백 사이의 진공 밀봉부; 및 섬유 패치의 내부 측면에 진공을 생성하기 위해 중공형 니들과 커플링되는 진공 라인을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따라 제어된 부분 기압에서 섬유 패치의 외부 측면에 수지를 공급하기 위한 수지의 저장소; 및 섬유 패치의 내부 측면에 진공을 생성하고 섬유 패치로부터 과잉 수지를 강제로 제거하기 위해 중공형 니들과 커플링되는 진공 소스를 더 포함하는 장치가 제공된다.
상기 특징들, 기능들, 및 장점들은 본 개시의 다양한 실시예들에서 독립적으로 달성될 수 있거나 아래의 설명 및 도면들을 참조하여 추가 상세들을 알 수 있는 또 다른 실시예들에 조합될 수 있다.
예시적인 실시예들의 특징이라고 믿어지는 신규 특징들이 첨부된 청구범위들에서 제시된다. 그러나, 예시적인 실시예들뿐만 아니라 이들의 바람직한 사용 모드, 추가 목적들 및 장점들은 첨부된 도면들과 함께 읽을 때 본 개시의 예시적인 실시예에 대한 아래의 상세한 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 것이다.
도 1은 구조물의 일 측면으로부터 구조물의 영역을 재가공하기 위한 장치의 기능적 블록도의 예시이다.
도 2는 개시된 장치를 사용하여 재가공되는 영역을 갖는 구조물의 사시도의 예시이다.
도 3은 도 2에 도시된 영역의 분해 사시도의 예시이다.
도 4는 도 2의 라인 4-4을 따라 취한 횡단면도의 예시이다.
도 5는 장치의 대안적인 형태를 사용하여 재가공되는 구조물의 대영역의 평면도의 예시이다.
도 6은 구조물을 재가공하는 방법의 흐름도의 예시이다.
도 7은 구조물의 일 측면으로부터 구조물을 재가공하는 방법의 흐름도의 예시이다.
도 8은 개시된 방법 및 장치를 사용하여 복합재 외피(composite skin)의 영역을 재가공하는 방법의 흐름도의 예시이다.
도 9는 항공기 생산 및 서비스 방법의 흐름도의 예시이다.
도 10은 항공기의 블록도의 예시이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 개시된 실시예들은 결함들(도시 안됨)을 포함할 수 있는, 또는 보강을 요구할 수 있는 구조물(20)의 영역(22)(이후, 또한 때때로 "재가공 영역(rework area)"이라 칭함)을 재가공하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 상기 영역(22)은 상기 영역(22)이 설계 또는 성능 사양들 내에 있도록 재가공 패치(24)를 사용하여 재가공될 수 있다. 결함들은 제조시 발생되거나 구조물(20)의 사용 중 발생되는 충격 손상(impact damage), 균열들, 갈라짐들 또는 기공들을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
예시된 예에서, 구조물(20)은 복합재의 항공기 외피(20)를 포함하지만, 개시된 방법은 금속들, 금속 복합재들, 및 세라믹들을 포함하는 임의의 다양한 재료들로 형성된 다른 구조물들을 재가공하는데 채용될 수 있지만 상기 재료들로 제한되지 않는다.
구조물(20)은 유지 관리/수리 담당자에 의한 접근이 어려울 수 있거나 불가능할 수 있는 내부 측면(34) 및 재가공 패치(24)를 사용하여 영역(22)을 재가공, 보강 및/또는 수리(총괄하여 이후 "재가공(reworking)"으로서 지칭됨)의 목적들을 위해 담당자에 의해 접근할 수 있는 외부 측면(32)을 포함한다. 아래에서 더 상세하게 논의되는 바와 같이, 개시된 방법 및 장치는 상기 영역(22)이 예시된 예에서, 구조물(20)의 외부 측면(32)인, 구조물(20)의 단지 일 측면으로부터 재가공되는 것을 허용한다.
외부 측면(32)으로부터 영역(22)을 재가공하기 위하여, 결함들을 포함하는 구조물(20)의 일 부분은 재가공 영역(22) 내에서 제거될 수 있으며(스카핑(scarfing)으로서 지칭됨), 이에 의해 구조물(20)의 두께("t") 미만인 깊이("d")를 갖는 스카프 공동(26)을 형성한다. 즉, 스카프 공동(26)은 구조물(20)의 두께("t")를 단지 부분적으로 관통한다. 예시된 예에서, 스카프 공동(26)은 테이퍼진 측면(27)들 및 편평한 저부(30)를 갖지만, 다른 적용 분야들에서, 측면(27)들은 테이퍼지지 않을 수 있고 저부(30)는 편평하지 않을 수 있다.
재가공 영역(38)은 외부 측면(32)으로부터 원하는 깊이("d")까지 스카핑될 수 있으며, 재가공 패치(24)는 제조되어 스카프 공동(26) 내에 배치된다. 재가공 패치(24)는 내부 측면(33) 및 외부 측면(37)을 갖는다. 재가공 패치(24)는 예를 들면 편물 또는 직물을 포함할 수 있는, 건식 섬유 보강물의 층들을 함께 쌓아서 시침질(tacking)함으로써 제조된 건식 섬유 예비성형물을 포함한다. 재가공 패치(24)의 기하학적 형상은 스카프 공동(26)의 기하학적 형상과 정합될 수 있다. 예를 들면, 예시된 적용 분야에서, 재가공 패치(24)의 외부 에지들은 페이퍼져서 스카프 공동(26)의 테이퍼진 측면(27)들과 정합될 수 있다. 그러나, 다른 적용 분야들에서, 스카프 공동(26) 및 재가공 패치(24)는 단차식 프로파일을 포함하는 다른 횡단면 프로파일들을 가질 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 또한, 건식 섬유 재가공 패치(24)가 예시되었지만, 수지로 점착성이 강화되거나 수지가 미리-주입되는(pre-preg) 섬유 보강 패치를 사용하여 개시된 방법을 수행하는 것이 가능할 수 있다.
가요성을 가질 수 있는 진공 백(36)은 재가공 패치(24) 위에 배치되고 재가공 패치(24)의 외부 측면(32) 상에서 구조물(20)의 표면(38)에 대해 밀봉된다. 진공 백(36)은 적절한 진공 발생기(45) 및 수지 주입 전, 수지 주입 동안 및/또는 수지 주입 후 재가공 패치(24)를 압착하도록 진공 백(36)을 배기시키는 진공 저장소(44)와 커플링된다. 재가공 패치(24)의 수지 주입은 제어식 압력 수지 저장소(46), 제거가능한 진공 소스(42) 및 제어식 진공 저장소(44)를 포함하는 수지 주입 시스템(35)을 사용하여 수행될 수 있다. 수지 주입 시스템(35)의 일부 컴포넌트들은 2008년 2월 26일에 발행되고 이의 전체 개시가 인용에 의해 본원에 포함되는 미국 특허 제 7,334,782호에 도시된 컴포넌트들과 유사할 수 있다. 위에서 언급된 미국 특허는 제어식 기압 수지 주입 시스템(CAPRI)을 개시하며, 여기에서 수지 저장소(46)는 기압 아래 압력으로 배기되고 진공 보조식 수지 전달 프로세스를 제어하기 위하여 진공 백(36)에 의한 주기적(반복된) 압착과 조합되어 사용될 수 있다. 그러나, 다른 유형들의 수지 주입 기술들 및 장비를 사용하여 개시된 방법을 수행하는 것이 가능할 수 있다. 더욱이, 개시된 방법은 오토클레이브 내에서 수행될 수 있다.
진공 소스(42)는 스카프 공동(26)의 저부(30) 근처에, 수리 패치(24)의 내부 측면(33)을 따라 재가공 패치(24)의 가장 두꺼운 부분 아래 배치된다. 진공 소스(42)는 진공 백(36)을 통하여 통과할 수 있는 진공 라인(40)에 의해 진공 저장소(44)와 커플링된다. 수지 저장소(46)로부터의 수지는 수지 공급 튜브(48)를 통하여 패치(24)의 외부 측면(37)에 공급된다. 진공 소스(42)는 패치(24)의 내부 측면(33)을 따라 스카프 공동(26)의 저부(30)에서 압력을 감소시키는 기능을 하며 그 압력은 진공 발생기(45)에 의해 발생된, 패치(24)의 외부 측면(37)에 있는 진공 백(36) 내의 압력 미만인 압력 수준으로 감소된다. 패치(24)의 내부 측면(33)을 따라 진공 소스(42)에 의해 생성된 압력 감소는 패치(24)의 각각의 내부 측면(33)과 외부 측면(37) 사이에 압력 차를 초래하며, 이는 재가공 패치(24)의 전체 두께를 통하여 수지가 유동하도록 강제한다. 진공 소스(42)는 또한 내부 측면(33) 근처에 있는 재가공 패치(24)의 가장 두꺼운 부분에서 고압 영역들을 제거하는데, 그 영역들을 제거하지 않으면 기공들을 유발하는 공기 포획을 초래할 수 있다. 스카프 공동(26)의 저부(30)에서 패치(24)를 통하여 패치(24)의 내부 측면(33)으로 유동하는 과잉 수지는 진공 라인(40)을 통하여 진공 저장소(44) 내로 옮겨진다. 재가공 패치(24)의 수지 주입에 후속하여, 진공 소스(42)는 수지 주입 패치(24)로부터 제거되고 경화 전에 밀봉된다.
지금부터 구조물(20)의 영역(26)을 재가공하기 위한 장치의 하나의 실제적인 실시예를 예시하는 도 2, 도 3 및 도 4를 참조한다. 이러한 예에서, 구조물(20)은 항공기 산업에서 사용된 것들과 같은, 복합재 라미네이트 외피(20)를 포함한다. 재가공 영역(22)은 외피(20)의 두께를 통하여 단지 부분적으로 스카핑되어(도 2 및 도 4 참조), 테이퍼진 측면(27)들(도 3 참조) 및 일반적으로 편평한 저부(30)를 갖는 스카프 공동(26)을 초래한다. 건식 섬유 예비성형물을 포함하는 재가공 패치(24)가 제조되어 스카프 공동(26) 내에 배치되며, 재가공 패치(24)의 내부 측면(33)이 구조물(20)과 접촉한다. 재가공 패치(24)는 스카프 공동(26)의 테이퍼진 측면(27)들과 실질적으로 정합하는 테이퍼진 에지(29)들(도 4)을 가질 수 있다. 릴리스 플라이(release ply; 66)는 재가공 패치(24) 위에 배치된다. 릴리스 플라이(66)는 수지가 릴리스 플라이를 통과하여 유동하는 것을 허용하고 다공성 테플론(Teflon)® 코팅 유리섬유를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 도면들에 도시된 예시적인 실시예에서, 스카프 공동(26) 및 재가공 패치(24)는 각각 형상이 실질적으로 원형이다. 그러나, 개시된 방법 및 장치는 영역(22)들을 재가공하기 위해 사용될 수 있는데, 이 영역 내에는 스카프 공동(26) 및 재가공 패치(24)가 원형이 아니고 예를 들면 타원형, 직사각형 등이라는 것에 유의하여야 한다.
제한 없이, 유리 섬유와 같은 다공성 유동 매체(62)의 하나 또는 둘 이상의 플라이들(도면들에는 두 개의 플라이들이 도시됨)은 릴리스 플라이(66)를 덮고 수지를 재가공 패치(24)의 영역 위에 분배하는 기능을 한다. 유동 매체(62)는 재가공 패치(24) 내로의 수지 유동의 바람직한 파면을 생성하는데 도움이 되는 "데드 존(dead zone)"을 생성하는 기능을 하는, 일반적으로 중심 원형 컷아웃 또는 다른 형상의 컷아웃(64)을 포함할 수 있다. 몇몇 적용 분야들에서, 컷아웃(64)은 패치(24)의 기하학적 형상에 의해 요구되지 않는 위치에서는 불필요할 수 있다. 나일론 또는 유사 재료로 형성될 수 있는, 원형 형상의, 나선형 랩의, 수지 분배 튜브(60)는 유동 매체(62)의 상부에 배치되고 이의 주변 둘레로 연장한다. 수지 분배 튜브(60)는 적용 분야에 따라 다른 기하학적 형상들을 가질 수 있고 수지 공급 튜브(48)와 커플링된다. 수지 공급 튜브(48)는 제어 압력하에서 수지 분배 튜브(60)에 수지를 공급하는 수지 저장소(46)(도 1)와 커플링되는 입구(54)를 포함한다. 진공 백(36)은 재가공 패치(24)뿐만 아니라 수지 분배 튜브(60)를 덮으며, 실란트 테이프를 포함할 수 있는 적절한 실란트(70)에 의해 외피(20)의 외부 표면(38)에 대해 밀봉된다.
도 1과 관련하여 이전에 논의된, 진공 소스(42)는 진공형 니들(50)과 같은 진공 장치를 포함할 수 있다. 중공형 니들(50)의 일 단부 상의 선단(25)이 개방되는 반면 중공형 니들(50)의 타단부는 진공 라인(40)과 커플링된다. 중공형 니들(50)은 진공 백(36)을 관통하여 유동 매체(62) 내의 중심 컷아웃(64)을 통해 수리 패치(24) 내로 하방으로 통과함으로써(47), 중공형 니들(50)의 개방 선단(25)이 실질적으로 스카프 공동(26)의 저부(30)에서 재가공 패치(24)의 가장 두꺼운 부분의 내부 측면(33)을 따라 위치 설정된다. 진공 백 실란트(70)와 유사할 수 있는 적합한 실란트(52)는 중공형 니들(50)이 진공 백(36)을 관통하는(47)(도 4) 지점에서 중공형 니들(50)과 진공 백(36) 사이에 실질적으로 확실한 진공 밀봉부를 형성한다.
사용 중, 재가공 패치(24)가 스카프 공동(26)에 배치되고 수지 분배 튜브(60) 및 유동 매체(62)가 설치된 후, 수지 주입이 시작될 수 있고 진공 백(36)이 재가공 패치(24)에 압착 압력을 인가하기 위해 배기된다. 수지 저장소(46)로부터 압력 하에서 공급되는 수지는 수지 공급 튜브(48)를 통하여 그리고나서 수지가 유동 매체(62) 상으로 그리고 이를 통하여 유동하는 수지 분배 튜브(60) 내로 유동한다. 유동하는 수지는 유동 매체(62)를 덮으며, 이는 재가공 패치(24)의 상부 표면 위에 유동 수지를 균일하게 분배하는 것을 보조한다. 진공 저장소(44)는 진공 라인(40) 내에 진공을 생성하여 스카프 공동(26)의 저부(30) 근처에 있는 재가공 패치(24)의 가장 두꺼운 부분에서 중공형 니들(50)의 개방 선단(25)의 압력이 감소되게 한다. 개방 선단(25)에서 저압 영역은 유입하는 수지 상의 압력 미만이다. 개방 선단(25)에서 이러한 감소된 압력은 재가공 패치(24) 내의 임의의 공기 또는 다른 휘발성 물질들이 강제로 제거되는 것을 유발하는 반면, 수지는 이의 가장 두꺼운 부분으로 재가공 패치(24)를 통하여 하방으로 강제된다. 압력 구배는 재가공 패치(24)에 수지가 완전히 주입되고 공기가 수지 주입 프로세스 동안 재가공 패치(24) 내에 포획되지 않는 것을 보장한다. 과잉 수지는 재가공 패치(24) 내에 존재하는 임의의 공기/휘발성 물질들과 함께 선단(25) 내로 그리고 중공형 니들(50)을 통하여 과잉 수지/공기/휘발성 물질들을 진공 저장소(44)로 운반하는 진공 라인(40) 내로 이동된다.
재가공 패치(24)는 진공 백(36)을 사용함으로써 주기적으로 압착될 수 있다. 여기서, 공기는 건식 섬유 예비성형물 내로 도입되고 이어서 주기적 방식으로 배기되며, 이에 의해 예비 성형물을 추가로 압착한다. 수지 저장소(46) 내의 압력은 진공 백(36) 내의 압력에 따라 변화될 수 있어 재가공 패치에 수지가 주입됨에 따라 재가공 패치(24)에 인가되는 순(net) 압착 압력에 대한 제어가 향상된다. 니들(50)의 개방 선단(25)의 크기는 진공 백(36) 내에 형성된 관통 직경을 최소화하면서 니들(50)의 벽들 상의 자연 마찰력들을 극복하기에 충분한, 니들(50)을 통과하는 자유 수지 유동을 허용하도록 선택될 수 있다. 재가공 패치(24)에 수지가 거의 완전히 주입될 때, 과잉 수지가 중공형 니들(50)을 통하여 진공 라인(40) 내로 유동하기 시작할 것이고 진공 저장소(44)에 수집된다. 진공 백(36) 내의 진공 압력의 양은 니들(50) 내로의 과잉 수지의 유동을 유도하도록 조정될 수 있다. 진공 저장소(44) 내의 압력은 또한 중공형 니들(50)을 통하여 그리고 진공 저장소(44) 내로 과잉 수지의 유동을 유발하도록 조정될 수 있다. 재가공 패치(24)의 수지 주입 완료시, 및 경화 전, 니들(50)은 재가공 패치(24)로부터 인출할 수 있고 니들(50)에 의한 이전의 관통으로 인해 진공 백(36)에 남아 있는 홀(도시 안됨)은 진공 백 실란트와 같은 적절한 실란트를 사용하여 밀봉될 수 있어, 경화 동안 백(36)의 진공 완전성을 유지한다.
적용 분야에 따라, 대면적을 갖는 재가공 패치(24)의 더 두꺼운 부분들의 근처에 둘 이상의 진공 소스(42)(도 1)를 배치하는 것이 필요하거나 바람직할 수 있다. 예를 들면, 도 5를 참조하면, 비교적 대면적 재가공 패치(24)에는 공간 이격된 위치들에서 다수의 중공형 니들(50)들이 제공된다. 밀봉부(52)들은 재가공 패치(24)의 전체 영역을 덮는 진공 백(36)에 대해 니들(50)들 각각을 밀봉한다. 일련의 수지 배출 라인(40)들은 중공형 니들(50)들을 니들(50)들의 위치들에서 재가공 패치(24)의 내부 압력을 감소시키는 진공 저장소(24)와 커플링한다. 수지는 수지 공급 튜브(48)에 의해 수지 저장소(46)와 커플링되는 나선형 랩 수지 분배 튜브(60)를 통하여 재가공 패치(24) 내로 유동된다.
도 6은 패치(24) 내에 배치되고 패치(24)를 통과하는 수지에 사용되는 진공 소스(42)를 사용하여 구조물(20)을 재가공하는 방법의 전체 단계들을 보여준다. 단계(67)에서 시작하여, 적합한 패치(24)는 구조물(20) 상에서 구조물(20)과 접촉하는 패치(24)의 내부 측면(33)에 배치된다. 단계(69)에서, 진공 소스(42)는 패치(24)의 외부 측면(37)으로부터 패치(24) 내로 삽입된다. 이어서, 단계(71)에서, 진공 소스(42)는 패치(24)를 통하여 패치(24)의 내부 측면(33)에 수지를 바르기 위해 사용된다. 원하는 경우, 명목상 두께가 0.005 내지 0.010 인치인 접착제 플라이, 또는 본드라인(39)을 강화하기 위한 다른 수단이 건식 섬유 패치(24)와 스카프 공동(26) 사이에 배치될 수 있다.
재가공 패치(24)에 주입된 수지를 사용하여 구조물(20)의 영역을 재가공하는 다른 방법의 전체 단계들을 예시하는 도 7을 지금부터 참조한다. 단계(72)에서 시작하여, 건조식 섬유 재가공 패치(24)가 구조물(20) 상에 배치되어 패치(24)의 내부 측면(33)이 구조물(20)과 접촉한다. 원하는 경우, 두께가 명목상 0.005 내지 0.010 인치인 접착제 플라이, 또는 본드라인(39)을 강화하는 다른 수단은 건식 섬유 패치(24)와 스카프 공동(26) 사이에 배치될 수 있다. 단계(74)에서, 진공 백(36)은 재가공 패치(24) 위에 배치되고 구조물(20)에 대해 밀봉된다. 진공 백(36)은 재가공 패치에 수지를 주입하기 전에 원하는 대로 건식 섬유 재가공 패치(24)를 압착하기 위해 배기될 수 있다. 단계(76)에서, 진공 소스(42)는 재가공 패치(24)의 내부 측면(33)에 위치 설정된다. 단계(78)에서, 수지는 재가공 패치(24)의 외부 측면(37) 상으로 유동되며, 단계(80)에서, 진공 소스(42)는 패치(24)의 내부 측면(33) 상의 압력을 감소시키는 동안 재가공 패치(24)를 통하여 하방으로 수지를 재가공 패치(24)의 내부 측면(33)으로 강제하기 위하여 사용된다. 단계(82)에서, 진공 소스(42)는 재가공 패치(24)에 수지를 주입한 후 제거된다. 단계(78 및 80)들 동안 재가공 패치에 수지가 주입될 때 진공 백(36)은 재가공 패치(24) 상의 압착 압력을 원하는 수준으로 유지할 수 있다. 단계(84)에서, 재가공 패치(24)에 주입된 수지는 진공 백(36) 내의 압력을 감소시킴으로써 추가로 압착될 수 있다. 단계(86)에서, 패치(24)에 주입된 수지가 경화된다.
도 8은 개시된 실시예들에 따라 복합재 외피(20)를 재가공하는 방법의 단계들을 예시한다. 단계(88)에서, 건식의 직물 또는 편물의 층들을 함께 시침질함으로써 건식 섬유 예비성형 재가공 패치(24)가 준비된다. 단계(90)에서, 외피(20)는 재가공될 영역(22)에 준비되어 세정되고, 요구되는 바와 같이 스카핑될 수 있어, 결함들을 제거하고 내부로 재가공 패치(24)가 배치될 수 있는 스카프 공동(26)을 형성한다. 단계(92)에서, 재가공 패치(24)는 스카프 공동(26)에 설치된다. 원하는 경우, 명목상 두께가 0.005 내지 0.010 인치인 접착제 플라이 또는 본드라인(39)을 강화하기 위한 다른 수단이 건식 섬유 패치(24)와 스카프 공동(26) 사이에 배치될 수 있다. 선택적으로, 마무리 플라이(도시 안됨)는 단계(94)에서 재가공 패치(24) 위에 도포될 수 있다. 단계(96)에서, 릴리스 플라이(66)와 같은 분리 매체가 설치되며, 이 매체 다음에 유동 매체(62)가 단계(98)에서 설치된다. 단계(100)에서, 나선형 랩 수지 분배 튜브(60)를 포함할 수 있는 수지 공급 튜브가 설치되어 수지 저장소(46)와 연결된다. 단계(102)에서, 진공 백(36)은 재가공 패치(24) 위에 밀봉되게 설치된다. 단계(104)에서, 중공형 니들(50)은 진공 백(36)을 통하여 그리고 재가공 패치(24)의 가장 두꺼운 부분을 통하여 삽입되고, 니들(50)은 진공 백(36)에 대해 밀봉된다. 중공형 니들(50)의 삽입 동안, 니들(50)의 개방 선단(25)은 스카프 공동의 저부에서, 재가공 패치(24)가 재가공 패치(24)의 내부 측면(33)에서 최대 두께를 갖는 위치에 위치 설정된다.
단계(106)에서, 수지 배출 라인(40)은 중공형 니들(50)과 진공 저장소(44) 사이에 연결된다. 진공 백(36)은 단계(108)에서 재가공 패치(24)의 압착을 시작하기 위해 배기된다. 단계(110)에서, 수지 저장소(46)로부터 수지 분배 튜브(60)를 통하여 유동 매체(62) 상으로 수지를 유동시킴으로써 수지 유동이 시작된다. 단계(112)에서, 재가공 패치(24)를 통한 수지의 유동은 수지를 재가공 패치(24)에 공급하는 수지 저장소(46), 및 재가공 패치(24)의 가장 두꺼운 부분에서 압력을 국부적으로 감소시키고 과잉 수지를 옮기기 위해 사용되는 진공 저장소(44)의 상대적 압력들을 제어함으로써 제어된다. 단계(114)에서, 중공형 니들(50)은 스카프 공동(26)의 저부(30)에 진공을 인가하기 위해 사용되며 이는 재가공 패치(24)의 가장 두꺼운 부분에서의 압력을 감소시키고 과잉 수지를 재가공 패치(24)로부터 진공 저장소(44) 내로 강제하는 것 모두를 수행한다. 중공형 니들(50)에 의해 인가된 진공은 유입 수지상의 압력 미만이고, 이에 따라 스카프 공동(26)의 저부로 유동하도록 수지를 구동하는 압력차를 생성한다. 단계(116)에서, 수지 주입 프로세스가 완료되며, 이 다음에 단계(118)에서, 니들(50)이 재가공 패치(24)로부터 인출되고 니들(50)에 의한 이전의 관통으로 인해 진공 백 내에 남아 있는 홀이 밀봉된다. 재가공 패치(24)는 단계(120)에서 경화되고 단계(122)에서 경화된 재가공 패치(24)는 필요에 따라 다듬어지고 세정되고 샌딩되고 매끄럽게 될 수 있다.
본 개시의 실시예들은 다양한 잠재적인 적용 분야들, 특히 항공, 선박, 자동차 적용 분야들 및 자동화 레이업 장비가 사용될 수 있는 다른 적용 분야들을 포함하는 운송 산업에서의 용도를 찾을 수 있다. 이에 따라, 지금부터 도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 개시의 실시예들은 도 9에 도시된 바와 같은 항공기 제조 및 서비스 방법(124) 및 도 10에 도시된 바와 같은 항공기(126)의 맥락에서 사용될 수 있다. 개시된 실시예들의 항공기 적용 분야들은 예를 들면 제한 없이 복합재 외피들 및 다른 부하 운반 구조물들을 포함할 수 있다. 사전-제조 동안, 예시적인 방법(124)은 항공기(126)의 사양 및 설계(128) 그리고 재료 조달(130)을 포함할 수 있다. 제조 동안, 항공기(126)의 컴포넌트 및 부조립체 제작(132) 그리고 시스템 통합(134)이 발생한다. 그 후, 항공기(126)는 운항(in service; 138) 중에 있도록 인증 및 납품(136)될 수 있다. 고객에 의한 운항 동안, 항공기(126)는 정기 유지 보수 및 서비스(140)될 예정이며, 이는 또한 수정, 재구성, 재단장, 등을 포함할 수 있다. 개시된 방법은 운항 동안 항공기(126)의 구조적 영역들을 재가공, 수리, 또는 보강하도록 채용될 수 있다.
방법(124)의 프로세스들 각각은 시스템 통합 사업자, 제 3 자, 및/또는 조작자(예를 들면, 고객)에 의해 실행되거나 수행될 수 있다. 이러한 설명의 목적을 위해, 시스템 통합 사업자는 임의의 수의 항공기 제조사들 및 주요-시스템 하도급 업체들을 포함할 수 있으며(이에 제한되지 않음); 제 3 자는 임의의 수의 판매자들, 하도급 업체들, 및 공급자들을 포함할 수 있으며(이에 제한되지 않음); 그리고 조작자는 항공사, 리스 회사, 군사 기업(military entity), 서비스 기구(service organization) 등일 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 예시적인 방법(124)에 의해 생산된 항공기(126)는 복수의 시스템(144)들 및 인테리어(146)를 구비한 기체(142)를 포함할 수 있다. 높은 수준의 시스템(144)들의 예들은 추진 시스템(148), 전기 시스템(150), 유압 시스템(152) 및 환경 시스템(154) 중 하나 또는 둘 이상을 포함한다. 임의의 개수의 다른 시스템들이 포함될 수 있다. 비록 항공 우주의 예가 도시되었지만, 개시의 원리들은 해양 및 자동차 산업들과 같은, 다른 산업들에 적용될 수 있다.
여기서 구현된 시스템들 및 방법들은 생산 및 서비스 방법(124)의 단계들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 단계들 동안 채용될 수 있다. 예를 들면, 생산 프로세스(128)에 대응하는 컴포넌트들 또는 부조립체들은 항공기(126)가 운항 중에 있는 동안 재가공될 수 있다. 또한, 하나 또는 둘 이상의 장치 실시예들, 방법 실시예들, 또는 이들의 조합은 예를 들면, 항공기(126)의 실질적인 조립의 신속 처리 또는 유지관리 비용의 감소에 의해 생산 단계(132 및 134)들 동안 활용될 수 있다. 유사하게는, 장치 실시예들, 방법 실시예들, 또는 이의 조합 중 하나 또는 둘 이상은 항공기(126)가 운항 중인 때에, 예컨대 그리고 제한 없이, 유지 보수 및 서비스(140)에 활용될 수 있다.
상이한 예시적인 실시예들의 설명은 예시 및 설명의 목적들로 제시되었으며, 개시된 형태의 실시예들만을 포괄하거나 그에 제한되도록 의도된 것은 아니다. 많은 수정들 및 변형들이 당업자들에게 명백할 것이다. 게다가, 상이한 예시적인 실시예들은 다른 예시적인 실시예들에 비해 상이한 장점들을 제공할 수 있다. 선택된 실시예 또는 실시예들은 실시예들의 원리들 및 실제 적용을 가장 잘 설명하고, 그리고 고려되는 특별한 용도에 적합한 것으로서 다양한 수정들을 갖는 다양한 실시예들에 대한 개시물을 당업자들이 이해할 수 있도록 하기 위해서 선택 및 설명된다.

Claims (12)

  1. 복합재 구조물(20)의 영역(22)을 재가공하는 방법으로서,
    상기 복합재 구조물(20) 상에 건식 섬유 패치(24)를 배치하는 단계,
    상기 건식 섬유 패치(24)의 외부 측면(37) 위에 진공 백(36)을 배치하는 단계,
    상기 건식 섬유 패치(24)의 상기 외부 측면(37)으로부터 상기 건식 섬유 패치(24) 내로 진공 소스(42)를 삽입하는 단계로서, 상기 진공 소스(42)를 삽입하는 단계는 중공형 니들(50)을 상기 진공 백(36)을 통하여 삽입하는 것, 및 상기 중공형 니들(50)과 상기 진공 백(36) 사이에 진공 기밀 밀봉부(vacuum tight seal; 52)를 형성하는 것을 더 포함하는, 상기 진공 소스(42)를 삽입하는 단계,
    상기 건식 섬유 패치(24)의 상기 외부 측면(37)으로부터 상기 건식 섬유 패치(24) 내로 수지를 유동시킴으로써 상기 건식 섬유 패치(24)에 수지를 주입하는 단계, 및
    수지를 상기 건식 섬유 패치(24)를 통하여 상기 건식 섬유 패치(24)의 내부 측면(33)으로 강제하기 위해 상기 중공형 니들(50)을 상기 진공 소스(42)로서 사용하는 단계를 포함하는,
    복합재 구조물의 영역을 재가공하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복합재 구조물(20) 상에 건식 섬유 패치(24)를 배치하는 단계는:
    상기 복합재 구조물(20) 상에 상기 건식 섬유 패치(24)를 배치하는 것, 및
    상기 건식 섬유 패치(24)와 상기 복합재 구조물(20) 사이에 본드 강화 층을 배치하는 것을 포함하는,
    복합재 구조물의 영역을 재가공하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 건식 섬유 패치(24)에 수지를 주입한 후 상기 건식 섬유 패치(24)로부터 상기 진공 소스(42)를 제거하는 단계를 더 포함하는,
    복합재 구조물의 영역을 재가공하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복합재 구조물(20)의 두께(t)를 통하여 부분적으로 스카프(26)를 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 복합재 구조물(20) 상에 상기 건식 섬유 패치(24)를 배치하는 단계는 상기 스카프(26)의 저부(30)에 맞닿게 상기 건식 섬유 패치(24)의 내부 측면(33)을 배치하는 것을 포함하며, 상기 진공 소스(42)를 삽입하는 단계는 상기 건식 섬유 패치(24)의 가장 두꺼운 부분을 통하여 상기 스카프(26)의 저부(30)에 상기 중공형 니들(50)을 하방으로 삽입하는 것을 포함하는,
    복합재 구조물의 영역을 재가공하는 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 건식 섬유 패치(24)로부터 상기 진공 소스(42)를 제거하는 단계는:
    상기 중공형 니들(50)을 상기 건식 섬유 패치(24)로부터 그리고 상기 진공 백(36)으로부터 인출하는 것, 및
    상기 진공 백(36)을 통한 상기 중공형 니들(50)의 삽입 동안 상기 진공 백(36)의 관통으로부터 생기는 상기 진공 백(36) 내의 홀을 밀봉하는 것을 포함하는,
    복합재 구조물의 영역을 재가공하는 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    진공 소스(42)를 상기 건식 섬유 패치(24) 내로 삽입하는 단계는,
    상기 건식 섬유 패치(24)의 영역 위의 공간 이격된 위치들에 상기 건식 섬유 패치(24)를 통하여 복수의 중공형 니들(50)들을 삽입하는 것을 포함하는,
    복합재 구조물의 영역을 재가공하는 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    수지 차압(differential resin pressure)을 사용하여 상기 건식 섬유 패치(24)에 수지를 주입하는 단계를 더 포함하는,
    복합재 구조물의 영역을 재가공하는 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 건식 섬유 패치(24)의 외부 측면(37)으로부터 상기 건식 섬유 패치(24) 내로 수지를 유동시키는 단계는:
    상기 진공 백(36) 아래 상기 건식 섬유 패치(24)의 외부 측면(37) 상에 수지 분배 튜브(60)를 배치하는 것, 및
    수지를 상기 수지 분배 튜브(60) 내로 공급하는 것을 포함하는,
    복합재 구조물의 영역을 재가공하는 방법.
  9. 내부 측면 및 외부 측면(33, 37)을 갖는 건식 섬유 패치(24)의 수지 주입을 사용하여 복합재 구조물(20)의 영역(22)을 재가공하기 위한 장치로서,
    상기 건식 섬유 패치(24)를 압착하기 위해 상기 건식 섬유 패치(24)의 외부 측면(37) 위에 배치되도록 구성된 진공 백(36)을 포함하고,
    상기 장치는,
    상기 진공 백(36)을 통과하고 상기 건식 섬유 패치(24)의 두께(d)를 통하여 하방으로 연장하도록 구성된 중공형 니들(50);
    상기 중공형 니들(50)과 상기 진공 백(36) 사이의 진공 기밀 밀봉부(52); 및
    상기 건식 섬유 패치(24)의 내부 측면(33)에 진공을 생성하기 위해 상기 중공형 니들(50)과 커플링되는 진공 라인(40);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    복합재 구조물의 영역을 재가공하기 위한 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    대기압(atmospheric pressure) 미만으로 제어된 압력에서 상기 건식 섬유 패치(24)의 외부 측면(37)에 수지를 공급하기 위한 수지의 저장소(46); 및
    상기 건식 섬유 패치(24)의 내부 측면(33)에 진공을 생성하고 상기 건식 섬유 패치(24)로부터 과잉 수지를 강제로 제거하기 위해 상기 중공형 니들(50)에 커플링되는 진공 소스를 더 포함하는,
    복합재 구조물의 영역을 재가공하기 위한 장치.
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