Способ клеевого ремонта аэродинамических поверхностей воздушных судов
METHOD FOR ADHESIVE REPAIR OF AERODYNAMIC SURFACES OF AERIAL VEHICLES

Изобретение относится к машиностроению, а именно к ремонту клееных агрегатов из полимерных композиционных материалов, образующих аэродинамические поверхности воздушных судов (ВС).
Известен клеевой способ ремонта повреждений на аэродинамических поверхностях агрегатов из полимерных материалов с использованием вакуумного давления, указанный, как единственно возможный, в руководствах по ремонту ВС всех ведущих разработчиков самолетов, в том числе BOEING и AIRBUS, заключающийся в том, что на ремонтируемой аэродинамической поверхности агрегата, кроме технологического пакета, содержащего слои клеевого препрега, образующие заплату, технологические пленки и ткани, прикрепляется при помощи герметизирующего жгута фрагмент полимерной пленки - оболочки вакуумного мешка, из-под которой через штуцер, установленный в пленку, с помощью вакуумного насоса удаляется воздух, и технологическое давление осуществляется за счет разницы между атмосферным давлением вне пленки и созданного разрежения под пленкой.
2
Использование вакуумного давления обеспечивает фиксацию, прижим с усилием не более 1 кгс/см и разравнивание ремонтных слоев заплаты на ремонтируемой поверхности, а также оптимальное содержания в них клеевой фракции или связующего за счет удаления избытка клеевой фракции вместе с удаляемым воздухом, однако, ввиду ограниченного давления при помощи вакуума, не обеспечивает оптимальную опрессовку слоев заплаты, способствующую достижению максимальной плотности и прочностных показателей заплаты в конкретной ремонтируемой зоне агрегата, а также не способствует уменьшению пористости в матрице композиционного материала, что является негативным фактором по сравнению с возможностями автоклавного метода склеивания-формования ремонтных заплат.
Вместе с тем, использование избыточного давления без вакуумной составляющей также имеет недостатки, обусловленные тем, что из слоев заплаты, пропитанных клеевым составом, не удаляется избыток клея, что при отверждении приводит к увеличенной толщине заплаты, отрицательно влияющей на плотность материала заплаты и на его механическую прочность.
Таким образом, очевидна целесообразность использования при ремонте клееных агрегатов, образующих аэродинамические поверхности ВС, комбинированного давления (вакуумного и избыточного совместно), причем начало действия избыточного давления должно совпадать с окончанием процесса удаления избытка клеевых материалов из слоев заплаты и началом химической реакции между компонентами клея, что для клеевых материалов, отверждающихся при повышенной температуре, совпадает с достижением минимальной паспортной температуры отверждения в соответствии с техническими условиями на используемый клеевой материал (препрег), а для клеев холодного отверждения составляет от 1 до 1,5 часов от начала вакуумирования, при этом вакуумное давление (разряжение под мешком) продолжает действовать в течение всего процесса приклеивания (формования) ремонтной заплаты.
Известна силовая тканевая камера для домкрата (патент РФ 1630210 А1, кл B66F 3/35), рабочим органом которой является воздушный мешок из прорезиненной ткани, заполняемый воздухом под избыточным давлением, допустимым в зоне ремонта, опирающийся на металлический короб, который обеспечивает заданную величину избыточного давления и при помощи струбцин или устройства для прижима (патент РФ 1462914 А1, кл. F16B 47/00) может устанавливаться поверх вакуумного мешка на ремонтируемой конструкции, при этом взамен штуцера, устанавливаемого в отверстие в оболочке вакуумного мешка используется дренажная перфорированная трубка, помещаемая внутрь мешка при помощи двух или более слоев герметизирующего жгута без нарушения герметичности оболочки вакуумного мешка.
Технический результат настоящего изобретения состоит в том, чтобы избежать недостатков, характерных для общепринятого вакуумного метода формования ремонтных заплат, указанных выше, и создать такую технологию, которая при относительно простой реализации обеспечивала бы эффективный ремонт агрегатов из полимерных материалов с использованием доступных технологических приемов, оборудования и оснастки.
Технический результат достигается за счет того, что в способе ремонта аэродинамических поверхностей воздушных судов из полимерных материалов, при котором на аэродинамической поверхности в зоне ремонта поверх вакуумного мешка, состоящего из слоев заплаты, пропитанных клеевым составом, поверх которых, помимо технологического пакета устанавливают при помощи двух или более слоев герметизирующего жгута дренажную перфорированную трубку и прикрепляют при помощи герметизирующего жгута оболочку вакуумного мешка, из-под которой с помощью вакуумного насоса удаляют воздух и технологическое давление осуществляется за счет разницы между атмосферным давлением вне оболочки вакуумного мешка и созданного разрежения под оболочкой вакуумного мешка, отличающийся тем, что после обжатия слоев заплаты под действием вакуумного давления поверх вакуумного мешка устанавливают воздушный мешок из прорезиненной ткани в металлическом коробе, обеспечивающий в зоне ремонта дополнительное технологическое избыточное давление заданной допустимой величины и в комплексе с вакуумным мешком обеспечивающий оптимальное содержание клеевого состава в слоях заплаты и уплотнение слоев заплаты, способствующее повышению прочности соединения.
Более подробно предлагаемая технология ремонта показана на чертежах, где:
на фиг. 1 показана схема сборки вакуумного мешка с использованием дренажной перфорированной трубки;
на фиг. 2 показана схема использования комбинированного давления на агрегатах, снятых с воздушного судна;
на фиг. 3 показана схема использования комбинированного давления на агрегатах, расположенных на воздушном судне, например, на кессоне крыла.
Способ заключается в следующем.
На аэродинамической поверхности в зоне ремонта выполняется сборка слоев заплаты 1, пропитанных клеевым составом, поверх которых, помимо технологического пакета 2 устанавливается при помощи двух или более слоев герметизирующего жгута 3 дренажная перфорированная трубка 4 и прикрепляется при помощи герметизирующего жгута 3 оболочка вакуумного мешка 5, из-под которой с помощью вакуумного насоса удаляется воздух и технологическое давление осуществляется за счет разницы между атмосферным давлением вне оболочки вакуумного мешка и созданного разрежения под оболочкой вакуумного мешка (фиг. 1). После обжатия слоев заплаты под действием вакуумного давления и удаления из слоев заплаты избытка клеевого состава поверх вакуумного мешка устанавливается воздушный мешок 6 в металлическом коробе 7 и фиксируется при помощи струбцин 8 и мешка с песком 9 и дубликата металлического короба 10 (фиг. 2) или специального приспособления 11 с вакуумными присосками 12 (фиг. 3) и обеспечивает помимо вакуумного давления на слоях заплаты избыточное давление, допустимое в зоне ремонта по условиям прочности ремонтируемого агрегата в течение времени отверждения клеевого состава.
Величина избыточного давления при описываемой схеме нагружения ограничивается только недопустимостью деформации (продавливания) аэродинамической поверхности ремонтируемого агрегата.
Реализация заявленного способа ремонта позволяет повысить эффективность клеевого ремонта на аэродинамической поверхности агрегатов воздушных судов.
Предлагаемый способ ремонта агрегатов воздушных судов, располагаемых на аэродинамических поверхностях, позволяет повысить аэродинамическое качество и прочность ремонтных зон воздушных судов с использованием доступных методов и средств.