在涂料层中整合的减阻沟槽的制作方法_2

文档序号:9639636阅读:来源:国知局
图6B是利用图6A的压印滚轴系统在可锻的涂料层中建立沟槽的方法的流程图;
[0027] 图6C是在可锻的涂料层中建立沟槽的印刷分区系统的框图;
[0028] 图6D是利用图6C的印刷分区系统在可锻的涂料层中建立沟槽的方法的流程图;
[0029] 图7A是生成用于在可锻的涂料层中建立沟槽的压印滚轴或印刷分区的母版工具 的制备的截面示意图;
[0030] 图7B-图7D提供用于在可锻的涂料层中建立沟槽的压印滚轴或印刷分区的沟槽 的凹面的制备的可替换的流程图;
[0031] 图7E示出相对于滚轴固定的沟槽;
[0032] 图8是配制涂漆、利用压印滚轴转动可锻的涂漆、并且利用催化试剂硬化涂漆的 多个元件系统的系统方框图;
[0033] 图9A是用于深入涂漆之中切割沟槽拓扑的激光系统的框图;
[0034] 图9B是立体蚀刻术建立沟槽结构的催化系统的框图;
[0035] 图10是描述在飞机制造和服务方法的环境下本文中公开的沟槽实施方式的用途 的流程图;以及
[0036] 图11是表示采用具有如本文中公开的实施方式的沟槽的飞机的框图。
【具体实施方式】
[0037] 具有随后将更详细地描述的结构的沟槽的示例性实施方式被显示为在图1中示 出的飞机的气动力面的部分。飞机110采用具有以下表面111的结构,该表面示出为扩大 的,具有平行于如箭头114表示的流动方向布置的多个基本上平行的沟槽112。图2A示出 可以应用于高速空气动力学应用的直接相邻的沟槽的横截面。在一般情况下,如图2B所 示,The可以是在表面111上侧向隔开的。对于示出的示例性实施方式,垂直于如图2A和 图2B所示的表面111的范围116和如图3所示的沟槽之间的顶端至顶端空间118是由施 加于车辆上的表面上的并且在车辆上随着位置而改变的动压力Q确定的。沟槽的更大的范 围和/或空间可以为了水动力或低速空气动力应用而存在,而对于高速空气动力应用可以 采用极度小的范围。在图2A和图2B中示出的沟槽112被整合以完成涂料层208。可替代 地,沟槽可以从分开应用于气动力面111的涂漆条或条纹210形成,如图2B和图4A所示。 沟槽的空间可以根据采用沟槽的应用的空气、水的、或其他流体的流体动力属性改变。气动 力面通常是弯曲的并且可以是,没有限制,机翼、发动机短舱、控制表面、机身、或其他合适 的表面的部分。因此需要表面上的沟槽的柔韧性和一致性。为了帮助提供沟槽结构需要的 柔韧性,沟槽可以是如图4A所示的不连续的,具有沿着沟槽112的长度的纵向距离406间 隔开的间隙402。可以采用形成图2B的实施方式中的沟槽的涂漆条之间的分离404以除去 会使得排列中的沟槽变形的横向弯曲应力。尽管本文中是根据飞机气动力面描述的,但本 文中公开的实施方式可以被同等地应用于诸如,但不限于,导弹或火箭等的其他宇航飞行 器的表面以及诸如在气态流体、普通空气中移动的汽车、卡车、公共汽车、和火车的其它车 辆的表面,或船、潜水艇、水翼艇、流体流动管道上的表面、或者暴露于液态流体的其他表面 的阻力减小。尽管在先前附图中示出的被描述为基本上平行的,但沟槽可以采用任何调整 的图案的排列并且可以分叉、会聚、或相交,如图4B所示的。
[0038] 本文中公开的实施方式提供建立或应用沟槽至表面的多个结构和装置,诸如印刷 头,其是计算机控制器的,并且可以被编程以具有高水平的准确度地应用飞机标志。这样头 被用于应用外涂层或透明图层沟槽。在其他实施例中,沟槽可以由压印模具元件在还没有 干燥的可锻的涂料层中建立。包括压印模具元件的计算机控制的滚轴可以在飞机涂漆过程 中涂漆仍然是可锻的时通过飞机表面,从而将期望的拓扑机械地嵌入到最终表面膜中。可 替代地,包括压印模具元件的纹理表面在涂漆仍然是可锻的时被按压抵靠涂漆。这样的表 面可以由弹性材料制成以便消除如果使用刚性材料对于轮廓匹配的要求。在其他实施方式 中,沟槽可以形成在涂漆表面上或中。在一个实例中,计算机控制的激光器被用于将需要的 拓扑切割到涂漆中。在另一个实施方式中,激光器被用于通过由于用于立体蚀刻术建立沟 槽结构的涂漆或由激光活性化的其他试剂或者其他催化系统而变湿的表面。然后非活化材 料然后被冲洗,将固定的沟槽结构留在原位。
[0039] 如图5所示,具有印刷喷口 504的排列的印刷头502由可控制的台架506支持。印 刷喷口的排列可以是二维的以允许沿着由台架建立的运动的轴印刷多层508、510以及涂 漆与运动的轴侧向的割道。印刷头504在附图中为了清晰起见被示出为放大尺寸的,但是 将是对于微细大小的印刷合适的尺寸以允许连续积聚多个印刷"点"以创建期望的沟槽大 小和形状。计算机控制系统512为了印刷头的移动控制台架506并且还控制印刷喷口 504 的排列以印刷期望的沟槽轮廓和长度。二维排列的印刷喷口 504允许同时印刷平行的沟槽 112并且还可以允许同时印刷沟槽中间的涂漆以完成涂料层。
[0040] 建立涂漆堆积以产生沟槽形状的可以代替,沟槽可以是建立在可锻(malleable, 有延展性的)的涂料层中。如图6A所示,具有该没有硬化并且保持在可锻的条件的涂漆602 的应用层的气动力面111由从可控制的移动的台架悬置的滚轴604嵌入。滚轴604具有模 塑的表面605,该表面具有期望的沟槽形状的凹版压印,如随后将详细描述的。滚轴上的沟 槽尺寸为了清楚在图中被放大了。台架606沿着气动力面的移动由计算机控制系统608操 作,该计算机控制系统608控制台架的垂直运动以及将滚轴604转动通过涂料层的侧向移 动。台架或滚轴上的传感器610提供力反馈至计算机控制系统608以允许台架606通过滚 轴604施加合适的压力以便在可锻的涂料层中形成沟槽112。可以采用本领域已知的用于 由计算机控制系统608定位并控制的气动力面上的滚轴的附加传感器以及从三维CAD模型 至计算机控制系统的输入端。
[0041] 如图6B所示,图6A的实施方式的操作包括步骤650中,将涂料层应用至气动力 面。步骤652中,具有沟槽阵列的凹版轮廓模具的滚轴在涂料层干燥之前利用在计算机控 制系统的控制之下的移动的台架定位在气动力面上。步骤654中,然后滚轴利用充足的压 力降低到与涂料层相接触以便将沟槽阵列印刷到涂料层中,并且在步骤656中通过移动的 台架在预定的路径上在涂料层上滚动以建立沟槽阵列。步骤658中,滚轴上的压力通过针 对移动台架的垂直控制的传感器来测量,。步骤660中,基于来自传感器的输入,计算机控 制系统操作移动台架以保持滚轴上的预定压力。
[0042] 作为滚轴的可以代替的,具有凹版模具或印刷的期望的沟槽轮廓的压力脚612可 以附接至台架606,如图6C所示。然后台架606将顺次由计算机控制系统608定位并垂直 地按压到涂料层602中以创建沟槽并且采用用于控制反馈的压力传感器610。压力脚612 可以是柔韧柔性的以便在由台架定位的位置处匹配表面的轮廓。
[0043] 压力脚的操作与先前描述的滚轴实施方式的操作相似。如图6D所示,步骤670 中,将涂料层应用于气动力面。步骤672中,具有沟槽阵列的凹版轮廓模具的压力脚在涂 料层干燥之前利用在计算机控制系统的控制之下的移动的台架定位在气动力面上。步骤 674中,然后利用充足的压力将压力脚降低到与涂料层相接触以便将沟槽阵列印刷到涂料 层中。步骤676中,然后压力脚由移动台架提高并移动至预定路径上的连续位置并且在每 个位置处降低以建立沟槽阵列。步骤678中,压力脚上的压力通过针对移动台架的垂直控 制的传感器来测量。步骤680中,基于从传感器的输入,计算机控制系统操作移动台架以在 每个连续的位置处生成滚轴上的预定压力。
[0044] 在图7A-图7E中示出的,是用于实现根据图6A和图6C描述的实施方式的示例性 的工具制造技术。图7A示出提供沟槽的必要的形状或轮廓714的母版工具712。然后可模 制的材料被应用于母版工具以生成凹版模具716,然后该凹版模具可以用于实际形成可锻 的涂料层中的沟槽。如图7B所示
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