(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の側面と第２の側面とを有する構造体の一領域の再加工方法であって、
構造体の再加工領域に、構造体の第１の側面から第２の側面まで樹脂流通孔を形成すること、
構造体の第１の側面にファイバプリフォームを配置すること、
ファイバプリフォームの上に真空バッグを配置すること、
構造体の第１の側面に真空バッグをシールすること、
真空バッグを真空引きすること、
真空バッグを樹脂リザーバに連結すること、
樹脂リザーバ内の樹脂にかかる圧力を気圧未満の値まで低下させること、及び
気圧未満の圧力で真空バッグに樹脂を供給すること、
ファイバプリフォームに樹脂を含浸させること、及び
プリフォームに樹脂を流して樹脂流通孔に流入させることにより、樹脂流の波面を制御すること
を含む方法。
【請求項２】
構造体から望ましくない材料を除去することにより、構造体の再加工領域内の第１の側面にファイバプリフォームを収容するためのくぼみを形成すること
をさらに含み、
第１の側面にファイバプリフォームを配置することが、くぼみ内にファイバプリフォームを配置することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ファイバプリフォームの上に真空バッグを配置すること、
ファイバプリフォームの周囲で構造体の第１の側面上に真空バッグをシールすること、
プリフォームに樹脂を流し込むこと、
バッグを真空引きしてファイバプリフォームに圧密化圧力を印加し、この圧密化圧力を用いて、プリフォームに樹脂を流し、樹脂流通孔から構造体の第２の側面に流出させること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
樹脂流通孔を形成することが、構造体の第２の側面を貫く深さに至るくぼみを形成する間に構造体から材料を除去することにより行われる、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
樹脂流通孔を形成することが、再加工領域内において構造体の第１の側面から第２の側面まで構造体を貫通する孔を穿孔することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
構造体の第１の側面の一部分を除去することが、ファイバプリフォームの輪郭形状にほぼ一致するスカーフを第１の側面に形成することを含む、請求項２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、構造体、特に複合構造体を再加工するための技術に関し、具体的には、ファイバプリフォームの樹脂注入を用いて構造体の領域を再加工するための方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合構造体は、設計許容度を満たすために再加工を要する一又は複数の不整合部分を含む局所領域を含むことがある。
構造体の局所領域を再加工する一つの技術は、その領域の上にパッチを配置し、機械的ファスナを用いて親構造に対してパッチを固定することを含むが、ファスナは、航空機の重量及び／又は航空機上の抗力を増加させ、また幾つかの用途においては審美的に望ましくない。
別の再加工技術は、親構造に再加工パッチを結合することを含むが、この技術では、機械的ファスナを用いることにより、不整合部分の拡大を制限するための停止機構を形成する二次荷重経路を形成することも必要になる。
構造を再加工するためのまた別の技術は湿式レイアップ技術と呼ばれ、織物又は編物などの繊維補強を用いた湿潤層をハンドレイアップすること、及びレイアップ時にそれらの層に湿潤樹脂を適用することを含む。
湿式レイアップ技術では、パッチ内部に空気が閉じ込められることがあり、これは再加工領域に空隙を生じさせる。
湿式レイアップ技術はまた、労働集約的であり、湿潤樹脂に接近するための修理技術を必要とし、過度なクリーンアップ活動を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、空気の閉じ込めによる空隙を低減又は排除する所望の性能基準を満たす高品質の再加工を達成する、構造体、特に複合構造体を再加工するための方法と装置に対する需要が存在する。また、労働を減らすことができる修理方法に対する需要が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
開示された実施形態により、再加工プロセスの間の空気の閉じ込めに起因する再加工領域内の空隙を低減又は排除する、構造体、特に複合構造体の局所領域を再加工するための方法と装置が提供される。空気の閉じ込めは、親構造上に配置された後で樹脂を注入した多層ファイバプリフォーム再加工パッチの使用により、ほぼ排除される。注入プロセスの間に、樹脂をファイバプリフォームに流し込み、親構造に設けられた樹脂流通孔を通って再加工領域から流出させることにより、ファイバプリフォームはさらに完全に樹脂で飽和される。ファイバプリフォームに樹脂を流し、余分な樹脂を流通孔から逃すことにより、空隙を生じさせる空気の閉じ込めはほぼ排除される。
【０００５】
開示される一実施形態によれば、第１の側面と第２の側面とを有する構造体の一領域を再加工する方法が提供される。この方法は、構造体の再加工領域に、構造体の第１の側面から第２の側面まで貫通する樹脂流通孔を形成することを含んでいる。方法は、構造体の第１の側面にファイバプリフォームを配置すること、プリフォームに樹脂を含浸させること、及びプリフォームを通して樹脂流通孔に樹脂を流すことにより、樹脂の波面を制御することを含む。方法は、さらに、構造体の第１の側面から望ましくない材料を除去することにより、構造体の再加工領域内にファイバプリフォームを収容するためのくぼみを形成することを含む。方法は、さらに、ファイバプリフォームの上に真空バッグを配置して、プリフォームの周囲で構造体の第１の側面にシールすること、プリフォームに樹脂を流し込むこと、並びにバッグを真空引きしてプリフォームに圧密化圧力をかけることにより、プリフォームを通して樹脂流通孔から構造体の第２の側面に樹脂を流すことを含む。
【０００６】
開示される別の実施形態によれば、複合構造体の一領域を再加工する方法が提供される。構造体の第１の側面の一領域が削がれて、構造体の削がれた領域内には孔が形成される。削がれた領域内の孔を覆うようにファイバプリフォームが配置され、このファイバプリフォームに樹脂を流し込むことによりプリフォームに樹脂を含浸させる。ファイバプリフォームが圧密化され、ファイバプリフォームに流入した樹脂の一部が孔を通過して削がれた領域から逃げる。方法は、さらに、孔を余剰樹脂リザーバに連結することを含み、このリザーバには孔を通過する余分な樹脂が蓄積される。方法は、余剰樹脂リザーバ内の圧力を気圧未満の値まで低下させることを含む。ファイバプリフォームの圧密化は、真空バッグ式圧密により実行される。
【０００７】
開示されるまた別の実施形態によれば、航空機の外板の一領域を再加工する方法が提供される。再加工領域内において、ファイバプリフォームを受けるように外板外側が準備される。外板の再加工領域内に、外側から内側まで貫通する孔が形成される。準備された外板外側にファイバプリフォームが配置され、外板の外側からファイバプリフォームに樹脂を導入し、外板の内側まで孔を通して樹脂を流すことにより、ファイバプリフォームに樹脂を含浸させる。ファイバプリフォームは樹脂注入プロセスの間に圧密化される。外板の外側を準備することは、ファイバプリフォームの断面形状とほぼ一致するように外板の一部を削ぐことを含む。
【０００８】
開示される別の実施形態によれば、第１の側面と第２の側面とを有する構造体の一領域を再加工するために、真空を援用した樹脂注入装置が提供される。この装置は、樹脂供給源、構造体の再加工領域内に設けられた開口内部に配置されるファイバプリフォーム、及び樹脂供給源に連結された真空バッグであって、ファイバプリフォームを覆うように構造体の第１の側面にシールされる真空バッグを備えている。バッグを真空引きするために、真空源がバッグに連結される。構造体の第２の側面に対してバッキングプレートが配置され、構造体に設けられた開口を覆う。このバッキングプレートには樹脂流通孔が設けられ、この孔は、ファイバプリフォームに流入する樹脂を、構造体の第２の側面から逃がすことができる。
【０００９】
第１の側面と第２の側面とを有する構造体の一領域を再加工する方法は、構造体の再加工領域を第１の側面から第２の側面まで貫通する樹脂流通孔を形成すること、構造体の第１の側面にファイバプリフォームを配置すること、ファイバプリフォームに樹脂を含浸させること、並びに、プリフォームを通して樹脂流通孔へと樹脂を流すことにより樹脂流の波面を制御することを含む。
【００１０】
第１の側面と第２の側面とを有する構造体の一領域を再加工する方法は、構造体から望ましくない材料を除去することにより、構造体の再加工領域内部にファイバプリフォームを収容するためのくぼみを形成することを含み、この場合、第１の側面にファイバプリフォームを配置することは、くぼみ内にファイバプリフォームを配置することである。
【００１１】
第１の側面と第２の側面とを有する構造体の一領域を再加工する方法は、さらに、ファイバプリフォームの上に真空バッグを配置すること、ファイバプリフォームの周囲で構造体の第１の側面に真空バッグをシールすること、プリフォームに樹脂を流し込むこと、バッグを真空引きしてファイバプリフォームに圧密化圧力をかけること、並びに、この圧密化圧力を用いて、プリフォームから樹脂流通孔を通って構造体の第２の側面に抜ける樹脂の流れを形成することを含む。
【００１２】
第１の側面と第２の側面とを有する構造体の一領域を再加工する方法では、樹脂流通孔を形成することを、くぼみを形成する間に、構造体の第２の側面の全体に亘る深さまで構造体から材料を除去することにより行う。
【００１３】
第１の側面と第２の側面とを有する構造体の一領域を再加工する方法では、樹脂流通孔を形成することは、構造体の再加工領域内で第１の側面から第２の側面まで構造体を貫通する孔を穿孔することを含む。
【００１４】
第１の側面と第２の側面とを有する構造体の一領域を再加工する方法では、構造体の第１の側面の一部を除去することは、ファイバプリフォームの輪郭形状にほぼ一致するスカーフを第１の側面に形成することを含む。 
【００１５】
第１の側面と第２の側面とを有する構造体の一領域を再加工する方法は、さらに、ファイバプリフォームの上に真空バッグを配置すること、バッグを構造体の第１の側面にシールすること、真空バッグを真空引きすること、真空バッグを樹脂のリザーバに連結すること、樹脂リザーバ内の樹脂にかかる圧力を、気圧未満の値まで低下させること、並びに気圧未満の圧力で真空バッグ内へ樹脂を供給することを含む。
【００１６】
複合構造体の一領域を再加工する方法は、構造体の第１の側面の一領域を削ぐこと、構造体の削がれた領域内に孔を形成すること、孔を覆うように、削がれた領域内にファイバプリフォームを配置すること、ファイバプリフォームに樹脂を流し込むことによりファイバプリフォームに樹脂を含浸させること、ファイバプリフォームを圧密化すること、並びに、孔から流出させることにより、ファイバプリフォームに流入した樹脂の一部を、削がれた領域から逃すことを含む。
【００１７】
複合構造体の一領域を再加工する方法は、さらに、孔を余剰樹脂リザーバに連結することを含み、このリザーバには孔を通って流れる余分な樹脂が蓄積される。 
【００１８】
複合構造体の一領域を再加工する方法は、さらに、余剰樹脂リザーバ内の圧力を、気圧未満の値まで低下させることを含む。 
【００１９】
複合構造体の一領域を再加工する方法は、さらに、ファイバプリフォームの上に樹脂流通媒体を配置すること、樹脂流通媒体及びファイバプリフォームの上に第１の真空バッグを配置すること、第１の真空バッグを構造体の第１の側面にシールすること、バッグを樹脂供給源に連結すること、第１のバッグを真空引きすることによりファイバプリフォームを圧密化すること、樹脂供給源からファイバプリフォームを通して第１のバッグの中に樹脂を流すこと、構造体の第２の側面に、孔を覆うように樹脂流通媒体を配置すること、構造体の第２の側面上の流通媒体の上に第２の真空バッグを配置すること、第２のバッグを構造体の第２の側面にシールすること、並びに第２のバッグを真空引きすることを含む。
【００２０】
複合構造体の一領域を再加工する方法は、さらに、構造体の第２の側面上に、流通媒体を配置して孔と流体連通させること、樹脂流出口を、構造体の第２の側面上の樹脂流通媒体と連結すること、並びに樹脂流通媒体を使用して、孔から出る余剰樹脂を回収し、樹脂流出口に導くことを含む。  
【００２１】
複合構造の一領域を再加工する方法は、さらに、樹脂流出口から樹脂蓄積リザーバに余剰樹脂を送達することを含む。
【００２２】
複合構造体の一領域を再加工する方法は、さらに、孔から樹脂流出口へ流れる余剰樹脂の圧力を低下させることを含む。 
【００２３】
複合構造体の一領域を再加工する方法は、さらに、樹脂を注入したファイバプリフォームを硬化させることを含む。 
【００２４】
航空機の外板の一領域を再加工する方法は、再加工領域内において、ファイバプリフォームを受けるように外板外側を準備すること、再加工領域内において、外板の外側から内側まで貫通する孔を外板に形成すること、準備した外板の外側にファイバプリフォームを配置すること、外板の外側からファイバプリフォームに樹脂を導入し、孔を通して外板の内側に樹脂を流すことにより、ファイバプリフォームに樹脂を導入すること、並びにファイバプリフォームを圧密化することを含む。 
【００２５】
航空機の外板の一領域を再加工する方法では、外板の外側を準備することはファイバプリフォームの輪郭形状にほぼ一致するように外板の一部を削ぐことを含み、外板に孔を形成することは、削がれた部分内の外板を穿孔することを含み、準備した外板の外側にファイバプリフォームを配置することは孔の上にファイバプリフォーム位置決めすることを含む。
【００２６】
航空機の外板の一領域を再加工する方法は、さらに、ファイバプリフォームの上に樹脂流通媒体を配置すること、ファイバプリフォーム及び樹脂流通媒体の上に真空バッグを配置すること、並びに、このバッグを外板の外側にシールすることによりファイバプリフォームを気密に封入することを含み、プリフォームを圧密化することは、バッグを空にして気圧未満の圧力でバッグに樹脂を注入することを含む。  
【００２７】
航空機の外板の一領域を再加工する方法は、さらに、外板の内側に、孔を覆うように樹脂流通媒体を配置すること、樹脂流出管を外板内側の流通媒体に連結すること、並びに、流出管からリザーバに樹脂を引き込むことにより、余分な樹脂を蓄積することを含む。        
【００２８】
第１の側面と第２の側面とを有する構造体の一領域を加工するための、真空を援用した樹脂注入装置は、樹脂供給源と、構造体の再加工領域内に設けられた開口内部に配置されるファイバプリフォームと、樹脂供給源に連結されて、ファイバプリフォームを覆うように構造体の第１の側面にシールされる真空バッグと、バッグに連結されてバッグを真空引きする真空源と、構造体の第２の側面に対して配置されて構造体の開口を覆うバッキングプレートであって、ファイバプリフォームに流れ込む樹脂をプリフォームから逃すことのできる孔を含むバッキングプレートとを含んでいる。
【００２９】
構造体の一領域を再加工するための、真空を援用した樹脂注入装置は、さらに、樹脂蓄積リザーバと、バッキングプレートの孔を樹脂蓄積リザーバに連結する樹脂流出管とを含んでいる。
【００３０】
航空機の外板の一領域を再加工するための装置は、再加工領域内の外板外側に設けられたスカーフの中に配置されたファイバプリフォームと、外板外側のファイバプリフォーム上に重なる多孔性の分離媒体と、分離媒体の上に重なる第１の樹脂流通媒体と、第１の樹脂流通媒体に樹脂を分配するための樹脂供給管と、外板外側にシールされて、第１の流通媒体、樹脂供給管、及びファイバプリフォームを覆う第１の真空バッグと、バッグに連結されて、第１のバッグを真空引きする第１の真空源と、樹脂供給管に樹脂を供給する樹脂供給リザーバと、樹脂供給管を樹脂供給リザーバに連結するために第１のバッグを通る樹脂流通口と、再加工領域内に設けられて外板外側と外板内側とを連結する樹脂流通孔と、外板内側に配置されて樹脂流通孔に連結された第２の樹脂流通媒体と、第２の流通媒体に連結された外板内側上の樹脂ベント管と、流通孔から樹脂ベント管に流れ込む樹脂を蓄積するための樹脂蓄積リザーバと、外板内側にシールされて第２の流通媒体及びベント管を覆う第２の真空バッグと、第２のバッグを真空引きするための第２の真空源とを含んでいる。
【００３１】
航空機の外板の一領域を再加工する別の方法は、再加工領域内の外板外側の部分を削ぐこと、削いだ部分とほぼ同じ形状にファイバプリフォームを成形すること、外板外側のスカーフ内にプリフォームを配置すること、外板外側のファイバプリフォームの上に多孔性の分離媒体を配置すること、分離媒体の上に樹脂流通媒体を配置すること、流通媒体の上に樹脂供給管を配置すること、プリフォーム、流通媒体、及び樹脂供給管の上に真空バッグを配置すること、バッグを外板外側にシールすること、真空源にバッグを連結すること、バッグを真空引きすること、樹脂リザーバからバッグを介して樹脂供給管に樹脂を流し込むこと、流通媒体を用いて樹脂をプリフォームに流すこと、再加工領域内の外板に樹脂流通孔を形成すること、プリフォームから孔に樹脂を流すことにより、プリフォームを飽和させてプリフォーム内における空気の閉じ込めを減らすこと、並びに、プリフォームから流れる余分な樹脂を蓄積するための樹脂蓄積リザーバと孔との間にベント管を連結することを含む。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】再加工を要する不整合部位を有する構造の斜視図である。
【図２】図１の構造体を、本発明の方法による樹脂を注入したファイバパッチを用いて再加工したものである。
【図３】図１の線３−３に沿った断面図である。
【図４】図３の状態から、再加工領域を削いだものである。
【図５】図４の状態から、構造の削がれた領域内に貫通孔を設けたものである。
【図６】図４の構造において、削がれた領域が構造の内側全体に亘っているものである。
【図７】本発明の方法により樹脂を注入したファイバプリフォームの概略断面図である。
【図８】典型的な再加工の用途のための、図７に示したコンポーネントの分解斜視図である。明瞭に示すため、取り付けられている真空バッグは示さない。
【図９】図８に示したコンポーネントをさらに詳細に示す図７と同様の断面図である。
【図１０】図２の線１０−１０に沿った断面図である。
【図１１】図５と同じ状態にある、装置の別の実施形態を示している。
【図１２】本発明の方法を用いた構造体の再加工方法のフロー図である。
【図１３】図１２に示した方法をさらに詳細に示すフロー図である。
【図１４】航空機の製造及び保守方法を示すフロー図である。
【図１５】航空機のブロック図である。
【００３３】
まず図１及び３を参照する。図１及び３に示す複合構造体１８は、この構造体１８が設計又は性能の許容度及び／又は仕様を満たすために再加工を要する一又は複数の不整合部位２１を含む局所領域２０を有している。図示の実施例では、構造体１８は、厚さ「ｔ」の複合航空機外板２２を備えており、この外板は、外側に位置する第１の側面２２ａと、内側に位置する第２の側面２２ｂとを有している。構造体１８は、その他の形状をとることができ、限定しないが、セラミック、金属、及び金属複合材を含む材料を含むことができる。不整合部位２１には、例えば限定されないが、衝突による損傷、亀裂、破断、又は製造時や構造体１８の運用期間中に生じる空隙が含まれる。不整合部位２１は、外板の厚さ「ｔ」の一部又は全部に亘る。さらに、図２及び８には、本明細書において「ファイバプリフォーム」とも呼ぶ再加工パッチ２４を用いて領域２０を設計仕様又は性能仕様に合わせるために再加工するための、本発明の実施形態による方法が示されている。図中のプリフォームは樹脂注入及び硬化を行う前の状態である。  
【００３４】
次に図３を参照する。開示される方法によれば、局所領域２０の再加工は、外板２２の、不整合部位２１を含む部分２７を除去することによって開始される。外板２２の部分２７を除去する工程は「スカーフィング」とも呼ばれ、図４に示すように、この工程によって外板２２にくぼみ又は削がれた領域２５が形成される。図示の実施例では、削がれた領域２５は、この領域２５の外側の縁２５ａから中央２５ｂまでほぼ連続的にテーパー付けされた断面形状を有している。しかしながら、削がれた領域２５は、段階的なスカーフ（図示しない）を含むその他の断面形状を有してもよい。後述の工程では、再加工パッチ２４を使用して、削がれた領域２５をほぼ充填する。 
【００３５】
図５では、外板２２の外側２２ａに削がれた領域２５が形成された後、削がれた領域２５内に、外板を外側２２ａから内側２２ｂに貫通する樹脂流通孔２６が形成される。孔２６は、穿孔又はその他の適切な方法により形成することができる。図示の実施例では、貫通孔２６は、削がれた領域２５の概ね中央２５ｂに位置しているが、用途によっては削がれた領域２５内の他の場所に位置させることも可能である。また、図示の実施形態には単一の貫通孔２６が示されているが、削がれた領域２５の大きさ及び形状によっては、削がれた領域２５内の複数の位置に複数の貫通孔２６を使用することもできる。
【００３６】
図６は、削がれた領域２５内で外板を貫通する樹脂流通孔２６を形成するための別の技術を示している。この実施例では、外板２２の内側２２ｂ全体に亘る深さまで材料スカーフィングプロセスを実行することにより、スカーフィングプロセスの一部として孔２６が形成される。孔２６の大きさとその位置は、スカーフ２５の形状及び角度に応じて決まる。この技術は、不整合部位２１が比較的深く、除去を要する部分２７が外板２２の厚さ「ｔ」に近いときに用いられる。
【００３７】
ここで図７、８、及び９を参照する。これらの図には、再加工プロセスの間に外板２２の削がれた領域２５内に配置されたファイバプリフォーム２４への注入及び飽和に使用される、真空を援用した樹脂注入システム２８が示されている。図７に示すように、樹脂供給リザーバ５４は、ファイバプリフォーム２４の上に配置された流通媒体３４、３６からなる一又は複数のレイヤ３４、３６の上に重なる樹脂供給管３８の流入口３８ａに樹脂を供給する。樹脂供給管３８は、図８及び９に示すような、ナイロンをらせん状に巻いたものからなり、ファイバプリフォーム２４の周囲に延びている。供給管３８は、ファイバプリフォーム２４の用途及び形状によっては他の形状を有してもよい。多孔性分離媒体３２は、限定しないが、繊維ガラスからなる剥離層を含み、ファイバプリフォーム２４と流通媒体３４、３６の間に挟まれて位置することにより、樹脂の注入及び硬化後に、樹脂を注入したプリフォーム２４から流通媒体３４、３６を分離し易くする。  
【００３８】
図７に示すように、可撓性の真空バッグ４０は、樹脂供給管３８、流通媒体３４、３６、分離媒体３２、及びファイバプリフォーム２４からなる積層アセンブリを覆っている。バッグ４０の外縁４０ａは、シーラントテープ４２又は同様のシールによって、外板２２の外側２２ａにシールされている。樹脂流入口３８ａがバッグ４０に通っている。バッグ４０を真空引きするために、適切な真空源４１が真空バッグ４０に連結されて、樹脂注入の前及び／又は樹脂注入の間にファイバプリフォーム２４を圧密化する。上記の樹脂注入システム２８は、２００８年２月２６日発行の米国特許第７３３４７８２号に示されているシステムに類似しており、この特許文献全体をここで参照したことにより本明細に包含する。上記特許文献には、樹脂流入口リザーバ５４の空気を大気圧未満まで抜いて、真空バッグ４０による周期的圧密化と組み合わせて使用することにより、真空を援用した樹脂変換プロセスを制御する大気圧制御樹脂注入システムが開示されている。しかしながら、他の樹脂注入プロセスを利用することもできる。
【００３９】
余剰樹脂ベント管４８は、樹脂流通孔２６の真下に位置し、且つ樹脂流通孔２６と概ね位置合わせされた、それぞれ流通媒体５０、５２からなる二つのレイヤの間に挟まれている。多孔性分離媒体４６は、ガラス繊維のレイヤを含み、流通媒体５０、５２と、外板２２の内側２２ｂとの間に配置されている。ベント管４８の流出口４８ａは、ファイバプリフォーム２４から流出して孔２６からベント管４８に流れ込む余剰樹脂を蓄積する樹脂蓄積リザーバ５７に連結されている。真空バッグ４９は、ベント管４８、流通媒体５０、５２、及び分離媒体を覆っており、シール５６によって外板２２の内側２２ｂにシールされている。ベント管４８は、樹脂流の波面を制御し、削がれた領域２５の底に樹脂を引き込むことを助けて、ファイバプリフォーム２４全体に亘ってほぼ均一に樹脂を分配する。
【００４０】
使用時には、剥離層としても知られる分離媒体３２と、流通媒体３４、３６と、樹脂流入管３８とを、削がれた領域２５内に配置されたファイバプリフォーム２４の上に積み重ねる。次いで、真空バッグ４０を外板２２の外側２２ａにシールし、真空源４１及び樹脂供給リザーバ５４の両方に連結する。ベント管４８及び流通媒体５０、５２は、分離媒体４６と共に、流通孔２６と位置合わせされて外板２２の内側２２ｂ上に組立られる。供給リザーバから管３８に樹脂を供給しながら、バッグ４０の空気を抜いてファイバプリフォーム２４を圧密化する。繊維体積比を増加させて繊維量を増やすことにより再加工パッチ２４の完成品の強度を上げる、及び／又は重量を減少させるために、樹脂注入を開始する前にファイバプリフォーム２４を圧密化してもよい。流通媒体３４、３６は、多孔性分離媒体を介してファイバプリフォーム２４に樹脂を分配し、流通させる。
【００４１】
上記のように、ファイバプリフォーム２４は、真空源４１を用いてバッグ４０内の圧力量を変化させることにより、周期的に圧密化される。樹脂供給リザーバ５４内の圧力をバッグ４０内の圧力に対して変化させることにより、ファイバプリフォーム２４に樹脂を注入するときにファイバプリフォーム２４に印加される正味圧密化圧力の制御を向上させることができる。流通孔２６の大きさは、事前選択した背圧のレベルがファイバプリフォーム２４の体積内で生成されるように選ばれる。この背圧は、樹脂が流通孔２６を通ってプリフォーム２４から蓄積リザーバ５７に流れ出る前にファイバプリフォーム２４を許容度内で確実に含浸させることを助ける。プリフォーム２４がほぼ完全に樹脂を含浸したら、余剰樹脂が孔２６を通って流出し始め、流通媒体５０、５２、及び樹脂ベント管４８により外板２２の内側２２ｂで回収される。バッグ４９内部の真空圧の量は、流通孔２６から流通媒体５０、５２に流入する余剰樹脂の流れを生むように調節される。
【００４２】
真空源５５によってバッグ４９に印加される真空は、ベント管４８内へ、且つ流出口４８ａから蓄積リザーバ５７へ余剰樹脂を引き込むことを助ける。バッグ４９に印加される真空によって、樹脂の波面、及びファイバプリフォーム２４への樹脂の分配も制御することができる。リザーバ５７内の圧力を低下させて流出口４８ａからリザーバ５７へ樹脂を引き込むことを助けることが可能である。孔２６を通過する余剰樹脂の流れを生成することにより、プリフォーム２４にさらに樹脂を注入し、プリフォーム２４内の空気の閉じ込めを孔２６から逃がすことにより低減又は排除することができる。孔２６からの余剰樹脂の流れは、樹脂注入プロセスの間にファイバプリフォーム２４から気体を除去することも助ける。
【００４３】
図１０は、樹脂を注入して圧密化したファイバプリフォーム２４を硬化させた後で、樹脂注入アセンブリ２８を除去した状態を示している。流通孔２６は、注入プロセス後に孔２６内に残った樹脂で塞がれている。幾つかの実施態様では、再加工パッチ２４を覆ってパッチに重なる一又は複数の層（図示しない）を外板２４に適用して表面を平滑化及び研磨した後で、外板２２の領域２０（図２）内の再加工パッチ２４を塗装することができる。
【００４４】
ここで図１１を参照する。図１１に示すように、本発明の方法の幾つかの実装態様では、削がれた領域２５が、比較的広い領域「Ａ」に亘って外板２２の内側２２ｂまで連続しており、図６に示す実施形態に類似の流通孔２６が外板２２に形成されている。この場合、一又は複数の二次的な流通孔２６ａを有するバッキングプレート６５が、削がれた領域２５の下で、外板２２の内側２２ｂに当てて配置される。バッキングプレート６５は、印加される力「Ｆ」によって外板２２に対して保持され、適切なシーラント（図示しない）を用いて外板２２にシールされる。力「Ｆ」は、バッキングプレート６５上に配置されて外板２２の内側２２ｂにシールされた何らかの適切な機械的手段（図示しない）又は真空バッグ（図示しない）によって印加される。例えば限定しないが、バッキングプレート６５は、図９に示す真空バッグ４９によって外板の内表面２２ｂに対して保持される。樹脂流出管４８は、プレート６５に設けられた二次流通孔２６ａと樹脂蓄積リザーバ５７との間に連結される。
【００４５】
ここで図１２を参照する。図１２は、構造体１８の局所領域２０を再加工する方法の全ステップを示している。まずステップ６０において、再加工の対象となる構造体１８の局所領域２０内に設けられた孔２６を通る樹脂流を生成する。ステップ６２では、構造体の第１の側面２２ａに、孔２６を覆うようにファイバプリフォーム２４を配置し、ステップ６３ではファイバプリフォーム２４を真空引きする。ステップ６４では、プリフォーム２４に樹脂を流し込んで樹脂流通孔２６から構造体１８の第２の側面２２ｂに流出させることにより、プリフォーム２４を含浸させる。
【００４６】
図１３は、本発明の方法をさらに詳細に示している。まずステップ６８において、織物又は編物のような乾燥繊維からなる複数の補強層をレイアップすることにより、ファイバプリフォーム２４を準備する。プリフォーム繊維からなるこれらのレイヤは、構造体１８の削がれた領域２５にほぼ一致する大きさと形状を有する。ステップ７０では、再加工領域２０内の外板外側２２ａを必要に応じて準備及び洗浄する。ステップ７０は、外板２２の、不整合部位を含む部分２７（図３）を削ぐことを含む。ステップ７２では、外板２２の再加工領域２０を貫通する樹脂流通孔２６を形成する。ステップ７４では、外板２２の削がれた領域２５内の外側２２ａにファイバプリフォームパッチ２４を取り付ける。ステップ７５に示すように、ファイバプリフォーム２４を覆うように任意の完成層を配置してもよい。ステップ７６では、ファイバプリフォーム２４を覆うように、外板の外側２２ａに分離媒体（剥離層）を配置する。
【００４７】
ステップ７８では、分離媒体３２の上に流通媒体３４、３６からなる一又は複数のレイヤを配置し、ステップ８０では、らせん状に巻かれた樹脂供給管３８を、流通媒体３４、３６の上に配置する。ステップ８２では、外板２２の外側２２ａに真空バッグ４０を取り付けてシールする。ステップ８４では、樹脂供給管３８を適切な樹脂リザーバ５４に連結する。ステップ８６では、流通孔２６に重ねて、外板の内側２２ｂに分離媒体４６（剥離層）を配置する。ステップ８８では、流通媒体５０、５２及び樹脂ベント管４８を、流通媒体５０と５２との間に取り付ける。ステップ９０では外板外側２２ａに真空バッグ４０を取り付けてシールし、ステップ９１では外板内側２２ｂに真空バッグ４９を取り付けてシールする。
【００４８】
ステップ９２ではバッグ４０、４９を真空引きし、ステップ９３では、樹脂流入口３８ａと樹脂ベント流出管４８ａとの間の圧力差により、真空を援用して生成された樹脂リザーバ５４からファイバプリフォーム２４を介してバッグ４０に流入する樹脂の流れにより、ファイバプリフォームに樹脂を注入する。ステップ９４では、流通孔２６を通して蓄積リザーバ５７に樹脂を引き込むことにより、ファイバプリフォーム２４の樹脂飽和を高め、空気の閉じ込めをほぼ排除する。ステップ９６では樹脂を注入したプリフォーム２４を硬化させ、ステップ９８において樹脂注入アセンブリ２８を外板から取り除いた後、硬化させたパッチ２４を必要に応じて洗浄及びバリ取りする。
【００４９】
本発明の実施形態は、様々な用途に使用される可能性を有し、例えば航空宇宙、船舶、及び自動車を含む特に輸送産業の分野に用途を見出すことができる。したがって、図１４及び１５に示すように、本発明の実施形態は、図１４に示す航空機の製造及び保守方法１０２、及び図１５に示す航空機１０４に関して使用することが可能である。本発明の実施形態の航空機としての実装態様は、様々な構造的複合部品及びコンポーネントを含んでおり、それらには、例えば限定されないが、幾つか例を挙げると、操縦翼面の外板、翼及び尾翼の外板、及びアクセスドア及びパネルが含まれる。製造前の段階では、例示的な方法１０２は、航空機１０４の仕様及び設計１０６と、材料調達１０８とを含みうる。製造段階では、航空機１０４のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１１０と、システムインテグレーション１１２とが行われる。その後、航空機１０４は認可及び納品１１４を経て運航１１６される。顧客により運航される間に、航空機１０４は定期的な整備及び保守１１８（改造、再構成、改修なども含みうる）を受ける。開示される方法は、部品、コンポーネント、又はアセンブリの領域を再加工するために、段階１１０、１１２、１１６、及び１１８のうちの一又は複数の任意の段階で採用可能である。
【００５０】
方法１０２の各プロセスは、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレーター（例えば顧客）によって実施又は実行されうる。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。
【００５１】
図１５に示されるように、例示的方法１０２によって製造された航空機１１４は、複数のシステム１２２及び内装１２４を有する機体１２０を含むことができる。高レベルのシステム１２２の例には、推進システム１２６、電気システム１２８、油圧システム１３０、及び環境システム１３２のうちの一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。開示された方法は、機体１２０に使用される様々な部品及びコンポーネントの領域を再加工するために使用することができる。航空宇宙産業の例を示したが、本発明の原理は、船舶及び自動車産業などの他の産業にも適用可能である。
【００５２】
本明細書に具現化されたシステムと方法は、製造及び保守方法１０２の一又は複数の任意の段階で採用することができる。例えば、製造プロセス１１０に対応する部品、構造及びコンポーネントは、航空機１０４が運航される間の部品、構造、及びコンポーネントの再加工と同様の方法で再加工することができる。また、開示される方法の実施形態は、例えば、航空機１０４の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機１０４のコストを削減することにより、製造段階１１０及び１１２の間に利用することができる。同様に、一又は複数の方法の実施形態を、航空機１３２の運航中に、例えば限定しないが整備及び保守１４６の一部として、部品を再加工するために利用することができる。
【００５３】
特定の例示的実施形態に関連させて本発明の実施形態を説明したが、これらの特定の実施形態は説明を目的としているのであって、限定を目的としているのではなく、当業者であれば他の変形例が想起可能であろう。 
【符号の説明】
【００５４】
１８    構造体
２０    局所領域
２１    不整合部位
２２    外板
２２ａ    外板外側
２２ｂ    外板内側
２４    ファイバプリフォーム、再加工パッチ
２５    削がれた領域、スカーフ
２５ａ    削がれた領域の外側の縁
２５ｂ    削がれた領域の中央
２６    樹脂流通孔
２６ａ    二次流通孔
２７    不整合部位を含む部分
２８    樹脂注入システム
３２    分離媒体
３４、３６    樹脂流通媒体
３８    樹脂供給管
３８ａ    樹脂流入口
４０    真空バッグ
４１    真空源
４２    シーラントテープ
４６    分離媒体
４８    樹脂ベント管
４８ａ    流出口
４９    真空バッグ
５０、５２    流通媒体
５４    樹脂供給リザーバ
５５    真空源
５６    シール
５７    蓄積リザーバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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