复合材料板工具的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开总体上涉及飞机，具体地涉及再加工飞机中的不一致性。依然更具体地，本公开涉及用于保持对飞机的复合材料机身进行再加工的复合材料板的方法和装置。
【背景技术】
[0002]正在以越来越大比例的复合材料设计并且制造飞机。复合材料被用于飞机中以减轻飞机的重量。这种减轻的重量改善性能特征，诸如载荷容量和燃料效率。另外，复合材料可为飞机中的各种部件提供更长的使用寿命。
[0003]复合材料是通过结合两种以上的功能组分而产生的坚韧、轻质材料。例如，复合材料可包括在聚合物树脂基质中结合的加固纤维。纤维可以是单向的或可采取织布或织物的形式。纤维和树脂被布置且固化以形成复合材料。
[0004]此外，使用复合材料来制造航空航天复合结构潜在地允许飞机的多个部分以更大块或区段制造。例如，飞机中的机身可以以圆柱形区段制造，并且然后可被装配以形成飞机的机身。其他实例包括但不限于，将多个机翼区段接合以形成机翼或将多个尾翼区段接合以形成尾翼区段。
[0005]在飞机构造或运行期间，可能在飞机的复合材料结构上发生不一致性。例如，在飞机机身中可能发生易变性。可再加工不一致性。再加工的类型可取决于不一致性的大小。例如，机身中的包括不一致性的一部分被移除以留下再加工开口。将复合材料板修整为适配于再加工开口以作为被移除部分的替代品。在将复合材料板修整为期望的尺寸之后，复合材料板被定位在再加工开口中且附接至飞机。复合材料板也可被称为塞子(Plug，插塞)或补片。
[0006]复合材料板的适配公差需要非常精确的修整以适配再加工开口。适配还涉及维修机身轮廓，以使得复合材料板与机身的余下部分齐平。另外，在一些情况下，复合材料板可具有内侧上的桁条。在这种情况下，适配也涉及将那些桁条与机身中再加工开口周围的现有桁条对齐。
[0007]随着复合材料板的尺寸增加，此处理变得越来越具挑战性。例如，切割、定位和附接复合材料板随着尺寸的增加而变得更困难且耗时。例如，从2’x2’至4’x8’的复合材料板大小视为中型区域修复(MAR)，而该大小对于在机身上执行再加工的人类操作员来说是具有挑战性的。因此，期望有一种方法和装置至少考虑一些上述讨论的问题以及其他可能的问题。
【发明内容】
[0008]在一个示例性实施方式中，提供了用于保持嵌板的方法。在飞机上的再加工区域中将刚性框架固定在飞机上。将托架附接至刚性框架。嵌板保持在托架上，并且托架绕多个轴移动嵌板。嵌板随着托架移动，使得嵌板相对于再加工区域中的再加工开口具有期望的位置。嵌板保持在相对于再加工开口的所望的位置的同时，将嵌板附接至飞机。
[0009]在另一个示例性实施方式中，装置包括:保持嵌板的托架、刚性框架以及与刚性框架相关联的安装系统。刚性框架具有与飞机表面一致的侧面。安装系统保持托架并且绕多个轴移动具有嵌板的托架。刚性框架具有与飞机表面一致的侧面。
[0010]上述特征和功能能够在本发明的各种实施方式中独立实现或者也可以在其他实施方式中被组合，其中进一步的细节可以参考以下描述和附图可见。
【附图说明】
[0011]在随附权利要求中阐述了示例性实施方式的被认为是新颖特征的特性。然而，通过参考结合附图所阅读的本公开的示例性实施方式的以下详细描述中，示意性实施方式以及使用的优选方式、其他目的和特征将被充分理解，其中:
[0012]图1是根据示例性实施方式的再加工环境的示意图；
[0013]图2是根据示例性实施方式的再加工环境的框图的示意图；
[0014]图3是根据示例性实施方式的嵌板工具的示意图；
[0015]图4是根据示例性实施方式的嵌板工具的另一个示意图；
[0016]图5是根据示例性实施方式的嵌板工具中的托架的示意图；
[0017]图6是根据示例性实施方式的在再加工区域中嵌板工具固定至机身的的示意图；
[0018]图7是根据示例性实施方式相对于再加工开口定位的复合材料板的示意图；
[0019]图8是根据示例性实施方式的具有复合材料板的托架的示意图，具有复合材料板的托架从嵌板工具中的刚性框架拆卸以用于修整；
[0020]图9是根据示例性实例的复合材料板相对于再加工开口所处的位置的示意图；
[0021]图10是根据示例性实施方式的具有附接至飞机的复合材料板的再加工区域的示意图；
[0022]图11是根据示例性实施方式的具有嵌板工具的飞机的截面图的示意图；
[0023]图12是根据示例性实施方式的在安装系统中的附接部的放大图的示意图；
[0024]图13是根据示例性实施方式的托架和刚性框架的放大图的示意图；
[0025]图14是根据示例性实施方式的在安装系统中的附接部的放大图的示意图；
[0026]图15是根据示例性实施方式的托架和刚性框架的放大图的示意图；
[0027]图16是根据示例性实施方式的用于保持嵌板的处理的流程图的示意图；
[0028]图17是根据示例性实施方式的用于修整嵌板的处理的流程图的示意图；
[0029]图18是根据说明性实施方式的飞机制造和保养方法的框图的示意图；以及
[0030]图19是其中可以实施示例性实施方式的飞机的框图的示意图。
【具体实施方式】
[0031]示例性实施方式认识到并且考虑一个或多个考虑因素。例如，示例性实施方式认识到并且考虑复合材料板的尺寸可能使复合材料板相对于再加工开口定位变得更困难，而再加工开口期望具有中型区域修复。例如，复合材料板可由一个或多个人类操作员保持并且为了修整和已修整而标记。然后，复合材料板可通过人类操作员再次定位以确定是否需要额外的修整。在完成修整之后，通过人类操作员执行定位以将嵌板准确地定位在机身的再加工开口中以附接至飞机是麻烦和困难的。
[0032]示例性实施方式识别到并且考虑期望可具有一种工具，当在飞机机身上执行再加工时，该工具允许在不同的轴控制、操纵和调整复合材料板从而以期望的精确度定位复合材料板。因此，示例性实施方式提供了用于保持嵌板(具体地，复合材料板)的方法和装置。
[0033]在一个示例性实施方式中，在飞机机身上将刚性框架固定在机身上的再加工区域中的开口上方。将托架附接至刚性框架。复合材料板保持在托架上，并且托架绕多个轴移动复合材料板。复合材料板随着托架移动，使得复合材料板相对于再加工开口具有期望的位置。复合材料板保持在所期望的位置的同时，将复合材料板附接至飞机。
[0034]现在参考附图并且具体参考图1，描绘了根据示例性实施方式的再加工环境的示意图。在再加工环境100中，飞机102具有附接至机身108的机翼104和机翼106。飞机102包括附接至机翼104的发动机110和附接至机翼106的发动机112。
[0035]机身108具有尾翼部114。水平尾翼116、水平尾翼118、和竖直尾翼120附连至机身108的尾翼部114。
[0036]在此示例性实例，飞机102的许多部件由复合材料形成。这些部件中的一些可包括复合材料之外的其他材料、或替换复合材料的其他材料。
[0037]例如，机身108包括彼此连接以形成机身108的多个区段。这些区段可具有圆筒形式。如另一实例，机翼104和机翼106也可由复合材料形成。
[0038]如所描述的，飞机102的机身108需要在再加工区域122中再加工。在此示例性实例中，嵌板工具124被用于在机身108的再加工区域122中执行再加工。在此示例性实例中，嵌板工具124是一种设备，该设备允许在许多轴进行控制、操纵或调整中的至少一个以准确地定位复合材料板从而在再加工区域122中对不一致性执行再加工。
[0039]下面参考图2，描述了根据示例性实施方式的再加工环境的框图的示意图。在此示例性实例中，图1中的再加工环境100是图2中示出的再加工环境200的一个实施方式的实例。
[0040]如所描述的，飞机204上的再加工区域202需要对定位在再加工区域202中的不一致性206进行再加工。在此示例性实例中，例如，不一致性206可以是裂纹、小孔或应当移除或减少的一些其他类型的不一致性。
[0041]在此示例性实例中，再加工区域202位于飞机204的机身208上。如所描述的，可使用嵌板工具212在再加工区域202中执行再加工210。
[0042]如所描述的，嵌板工具212保持嵌板(panel) 214。在此示例性实例中，嵌板214可采取复合材料板216的形式。复合材料板216具有与再加工区域202处的机身208的第二轮廓240匹配的第一轮廓238。复合材料板216也可在内侧244上具有结构体241。在此示例性实例中，结构体241采取桁条242的形式。如所描述的，复合材料板216是用于飞机204的机身208的补丁 (patch)或塞子(plug)。
[0043]如所描述的，复合材料板216可具有各种尺寸。在此示例性实例中，例如，复合材料板216的尺寸可是约2’ x2’直至约4’ x8’。当复合材料板216具有这些尺寸时，再加工210可被视为中型区域修复(MAR)。
[0044]在另一个示例性实例中，嵌板214可包括除复合材料之外的其他材料。例如，嵌板214可包括选自以下之一的材料:复合材料、金属、金属合金、钛、碳纤维、铝或其他合适的材料。
[0045]在此示例性实例中，嵌板工具212具有多个不同的部件。如所描述的，嵌板工具212包括托架218、安装系统220以及刚性框架222。
[0046]托架218保持复合材料板216。如所描述的，托架218具有与复合材料板216的第一轮廓238匹配的第三轮廓246。
[0047]安装系统220与刚性框架222相关联。安装系统220保持托架