СПОСОБ РЕМОНТА ПОВРЕЖДЕННЫХ УЧАСТКОВ ВНЕШНЕЙ ОБШИВКИ САМОЛЕТА
PROCEDURE FOR REPAIR OF DAMAGED SECTIONS OF EXTERNAL SKIN OF AIRCRAFT

Область техники
Настоящее изобретение имеет отношение к авиации, а именно к ремонту поврежденной внешней обшивки самолета.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание способа ремонта поврежденного слоя на внешней обшивке самолета, в котором используют технологию "распыления холодного газа" и который может быть внедрен без особых затрат, требующих применения физического труда, и без причинения вреда окружающей среде.
При помощи проверенного в промышленных масштабах варианта способа термического напыления, называемого как "распыление холодного газа", возникает возможность нанесения частиц металлического порошка на поверхность со сверхзвуковой скоростью. Распыление холодного газа относится к технологии покрытия, в которой материал не плавится или не расплавляется, в отличие о других технологий распыления. Частицы порошка ускоряются в потоке нагретого газа до заданной скорости частиц и образуют плотный и липкий слой при соударении с подложкой, только за счет своей кинетической энергии. При помощи этого способа можно напылять слои, а также создавать более толстые структуры, например формовать детали. В сравнении с технологиями термического напыления, распыление холодного газа особенно хорошо подходит для напыления покрытий из чувствительных к окислению материалов.
В соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения предлагается способ ремонта участка поврежденной внешней обшивки самолета, который включает в себя следующие операции:
a) наведение, при постоянном расстоянии (х), пистолета на точку применения, причем точка применения находится на участке повреждения, и затем
b) протекание газа-носителя через второй канал загрузки пистолета, причем газ-носитель поступает на второй вход пистолета и имеет температуру около 100°С, при этом указанное протекание осуществляют управляемым образом, и затем
c) протекание газа-носителя в проходной канал пистолета, что создает вакуум за счет потока газа у выхода первого канала загрузки пистолета, затем
d) протекание множества подобных алюминию частиц порошка, подачу которых производят на первый вход пистолета, через первый канал загрузки пистолета, которые всасываются за счет созданного вакуума,
e) пропускание частиц в проходной канал пистолета и подхват частиц потоком газа-носителя, после чего
f) комбинирование обнаруженных частиц порошка с потоком газа-носителя, чтобы получить смесь частиц порошка с газом, которая протекает через проходной канал пистолета при скорости газа с частицами (Vp), которая составляет от 500 м/с до 1000 м/с, вытекает через выход пистолета и соударяется с подложкой в точке применения,
g) соударение с подложкой в точке применения смеси частиц порошка с газом, так что после соударения с подложкой частиц порошка смеси частиц порошка с газом, за счет кинетической энергии частиц в точке применения, происходит клейкое сцепление подобного алюминию слоя, точкообразно или по плоскости,
h) распространение сцепления подобного алюминию слоя в результате распределенного по поверхности движения выхода пистолета, по всей площади участка повреждения, причем движение проводят до тех пор, пока участок повреждения не будет выровнен относительно подобного алюминию слоя, при этом
- используют частицы порошка из относительно чистого алюминия, состав которых содержит ориентировочно от 90% до 100% алюминия,
- подобный алюминию слой с множеством однородных и смежных подобных алюминию агрегатов получают за счет нанесения на подложку плотных и клейких частиц, и
- допустимое расстояние (х), которое изменяется в функции размеров ремонтируемой поверхности повреждения, составляет от 6 см до 30 см.
В соответствии с другим примерным вариантом настоящего изобретения повреждение связано с локализованными точками повреждения на слое гальванического покрытия, причем слой гальванического покрытия нанесен на внешнюю обшивку и адаптирован для защиты внешней обшивки от коррозионного повреждения,
при этом технология покрытия предусматривает распыление холодного газа при помощи пистолета холодного газа;
причем указанный пистолет имеет внутреннюю структуру, которая содержит два соединенных на стороне входа канала загрузки пистолета, которые открыты в проходной канал пистолета, который расположен внутри пистолета и соединен с выходом пистолета.
В соответствии с еще одним примерным вариантом настоящего изобретения подобный алюминию слой получают в соответствии с операцией i) при толщине слоя от 0,01 мм до 5 мм.
В соответствии с еще одним примерным вариантом настоящего изобретения подобные алюминию частицы порошка операции d) имеют размер от 2 мкм до 500 мкм.
В соответствии с еще одним примерным вариантом настоящего изобретения время последующей обработки участка повреждения ограничено только аэродинамической компенсацией слоя алюминия относительно участка внешней обшивки самолета, которую реализуют за счет шлифования участка избыточного слоя алюминия.
В соответствии с еще одним примерным вариантом настоящего изобретения для компенсации участка повреждения наносят по меньшей мере один или несколько подобных алюминию слоев, которые имеют очень малый оксидный участок и сцеплены более прочно, чем рассеивающие свет напыленные на подложку слои.
В соответствии с еще одним примерным вариантом настоящего изобретения способ используют для соответствующего ремонта поврежденных участков на листах обшивки самолета, имеющих гальваническое покрытие, преимущественно для восстановления слоев гальванического покрытия, которые защищают от коррозии, для заполнения вмятин и/или выбоин, для усиления поврежденного участка, с постепенными переходами на неповрежденные участки, и для закрытия источников трещин.
В соответствии с еще одним примерным вариантом настоящего изобретения способ адаптирован для удаления всех повреждений, которые имеют вид вмятин на внешней обшивке самолета и которые преимущественно становятся видны при царапаний.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается способ, который позволяет производить ремонт возможного повреждения слоя гальванического покрытия, который сцеплен с внешней обшивкой пассажирского самолета и защищает от коррозии, сохраняя ее в неповрежденном состоянии. За счет этого может быть проведен ремонт слоя гальванического покрытия в области существующего повреждения без дополнительной повторной обработки.
Использование технологии распыления холодного газа для конструкций самолета, а также для соответствующих компонентов, которое связано с соблюдением заданных технических параметров процесса, неизвестно из публикаций или любых других источников информации.
При конструктивной сборке пассажирского самолета, за счет ошибок разного рода, могут возникать повреждения внешней обшивки, то есть повреждения слоя, нанесенного на внешнюю обшивку самолета. Эти повреждения не могут быть ликвидированы за счет косметических мер и поэтому остаются достаточно заметными заказчику пассажирского самолета. Часто повреждения в виде царапин проникают в слой гальванического покрытия из чистого алюминия, который защищает от коррозии, что может приводить к существенному сокращению срока службы соответствующего компонента самолета за счет коррозии. Обработка в виде зачистки шкуркой может открывать другие не имеющие гальванического покрытия компоненты внешней обшивки, как это показано на приложенной фиг.1. Таким образом, существует необходимость создания способа ремонта повреждений внешней обшивки конструкции самолета, которые проявляются в виде царапин, выбоин или других разрушений, с последующим нанесением качественного слоя.
Далее изобретение будет описано со ссылкой на примерный вариант, показанный на сопроводительных чертежах.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показано повреждение (царапина), обработку которого производят за счет зачистки шкуркой слоя гальванического покрытия, сцепленного с внешней обшивкой самолета.
На фиг.2 показано приспособление для осуществления ремонта точки повреждения слоя гальванического покрытия с использованием пистолета холодного газа.
Подробное описание изобретения
На фиг.1, которая в первую очередь предназначена для лучшего понимания сути настоящего изобретения, показан вид сверху обшивки самолета с покрытием, на которой во время конструктивной сборки образовалась царапина на слое 7 гальванического покрытия. Этот участок 9 повреждения на внешней обшивке 8 пассажирского самолета может быть исправлен только за счет зачистки шкуркой царапины. После завершения ремонта слой 7 гальванического покрытия, который защищает от коррозии, шлифуют за счет соответствующего нанесения лакового покрытия. Непривлекательный внешний вид зашкуренной (отшлифованной наждачной бумагой) царапины, который виден заказчикам, обычно остается и после окончательного нанесения лакового покрытия на самолет.
Возможность более качественного ремонта участка поврежденной внешней обшивки самолета может быть обеспечена за счет использования известной технологии покрытия, называемой "распыление холодного газа", при условии строгого выполнения технических требований, как это описано далее более подробно. За счет использования этой технологии, модификация которой проведена применительно к конструкции самолета (для каждого описанного далее варианта способа), появляется возможность надлежащего завершения ремонта поврежденных участков обшивки с гальваническим покрытием самолета, с должным качеством и без особых затрат. При этом выполняются все критерии, важные для надлежащего ремонта участка поврежденной внешней обшивки, в том числе
- восстановление слоя гальванического покрытия, который защищает от коррозии,
- заполнение вмятин/выбоин при помощи функционального слоя (с учетом косметических соображений),
- усиление (упрочнение) поврежденного участка, с плавными (спокойными) переходами к неповрежденным участкам,
- закрытие трещин.
Предлагаемый способ ремонта, который касается устранения недостатков ранее описанных способов, позволяет исключить появление конструктивных отклонений, которые возникают за счет проникновения в слой гальванического покрытия (при традиционных способах ремонта), или по меньшей мере свести их к минимуму.
В соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения предлагается способ, который может быть использован в том случае, когда имеется повреждение участка внешней обшивки самолета, которое связано с локализованными (фиксированными) точками 9 повреждения на слое 7 гальванического покрытия. Этот слой прочно нанесен на внешнюю обшивку 8 самолета и открыт для постоянного воздействия окружающей самолет среды, для защиты от любого коррозионного повреждения. Если необходим ремонт точки 9 повреждения, показанной на фиг.2, то может быть предложена технология ремонта участков поврежденной внешней обшивки самолета, которая отличается от традиционно используемых технологий. Предлагается производить ремонт этой точки 9 повреждения за счет видоизмененного использования известной технологии покрытия, называемой "распыление холодного газа", с использованием пистолета 1 холодного газа. Пистолет 1 холодного газа имеет внутри первый и второй каналы 2, 3 загрузки пистолета, которые соединены соответственно со входом пистолета. Первый канал 2 загрузки пистолета покрыт снаружи частицами 11 порошка, которые всасываются в этот канал за счет вакуума, действующего со стороны выхода канала, как это описано далее более подробно. Во второй канал 3 загрузки пистолета подают газ под пониженным давлением (в качестве газа-носителя 10 для частиц 11 порошка), который принудительно пропускают через этот канал. Оба канала 2, 3 соединены с расположенным внутри проходным каналом 4 пистолета, в который открыты оба канала 2, 3. Проходной канал 4 соединен с выходом 6 пистолета и имеет (ориентировочное) горизонтальное совмещение с этим выходом внутри цилиндра 5 пистолета. Эта конструкция пистолета 1 холодного газа, которая подходит для использования в виде распылительного пистолета, в том числе для распыления холодного газа, известна специалистам.
Однако в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения способ, который может быть использован для ремонта участка поврежденной внешней обшивки, поврежденный слой 7 гальванического покрытия которой в действительности защищает конструкцию самолета от возможной коррозии, содержит модификацию, которая связана с каждой из описанных далее операций способа и может быть использована для конструкции самолета. Были проведены серии испытаний, которые рассеяли возможные сомнения относительно результатов использования предложенного примерного варианта.
На фиг.2 показан вид сбоку приспособления для осуществления ремонта точки повреждения слоя 7 гальванического покрытия, который, для обеспечения защиты от коррозии (которую вновь восстанавливают), сцеплен с внешней обшивкой 8 самолета, например с листом обшивки самолета. При помощи этого приспособления могут быть реализованы технологические возможности осуществления следующих операций (в указанной последовательности). Прежде всего выход 6 пистолета 1 холодного газа направляют в точку применения 10, без выпуска газа через второй канал 3 загрузки пистолета, то есть через проходной канал 4 пистолета. Во время этой операции принимают соответствующие меры предосторожности, для чего пистолет переводят в режим блокировки (ставят на предохранитель). Затем пистолет холодного газа 1, а именно цилиндр 5 пистолета (выход 6 пистолета), направляют на точку 9 повреждения, при технологически предписанном постоянном расстоянии х до этой точки (при необходимости с использованием соответствующей поворотной опоры или опоры с приводом для поддержки пистолета).
На фиг.2 показана точка 9 повреждения поврежденного слоя 7 гальванического покрытия, который сцеплен с изогнутым внутрь листом 81 обшивки самолета, участок которого показан первой скобкой 9а. Так как каждая точка 9 повреждения может иметь множество точек 10 нанесения распыленного материала, существует более широкая поверхность повреждения слоя 7 гальванического покрытия, причем на фиг.2 показана по меньшей мере одна единственная точка 10 применения, которая вертикально ограничена в области изогнутого листа 81 обшивки самолета второй скобкой 10а.
В зависимости от поверхности ремонтируемой точки 9 повреждения, расстояние х (показанное на фиг.2) может составлять от 1 см (при малой площади участка повреждения) до 30 см (при большой площади участка повреждения).
Что касается других существенных характеристик, которые связаны с определением выбираемого расстояния х, то следует отметить давление подводимого газа и форму (регулируемую или постоянную) сопла проходного канала 4 пистолета на выходе 6 пистолета, откуда производят напыление в виде широкой или узкой поверхности или точкообразно материала с частицами на точку 9 повреждения или на точку 10 применения.
Что касается каждого заданного конечного положения пистолета 1 холодного газа, то после снятия пистолета 1 холодного газа с предохранителя газ-носитель 12 будет протекать через второй канал 3 загрузки пистолета контролируемым образом и, после поступления в проходной канал 4 пистолета у выхода 14 первого канала 2 загрузки пистолета, будет создавать соответствующий (начальный) вакуум, за счет которого происходит всасывание каждой имеющейся частицы 11 порошка через первый канал 2 загрузки пистолета. При этих условиях гарантируется контролируемая подача множества частиц 11 порошка алюминия, проходящих через первый канал 2 загрузки пистолета, а также протекание через второй канал 3 загрузки пистолета газа-носителя 12, который имеет температуру около 100°С. После этого поток газа-носителя 12, который введен у выхода 13 второго канала 3 загрузки пистолета в проходной канал 4 пистолета, поглощает поток частиц 11 порошка, которые затем комбинируются с ним, при скорости Vp газа с частицами, которая составляет от 500 м/с до 1000 м/с, после чего поток газа с частицами покидает выход 6 пистолета и соударяется с подложкой в точке 10 применения, причем в результате соударения частиц 11 порошка с подложкой, за счет более высокой кинетической энергии каждой частицы 11 порошка в точке 10 применения, происходит, например, ориентировочно точкообразное сцепление алюминиевого агрегата (с подложкой). Затем при необходимости наносят несколько алюминиевых агрегатов, образующих слой алюминия, который закрывает точку 9 повреждения, в результате распределенного по поверхности движения выхода 6 пистолета поверх точки 9 повреждения, с добавлением множества смежных алюминиевых агрегатов, которые напыляют в соответствии с описанными выше операциями. Эти операции проводят до тех пор, пока точка 9 повреждения не сравняется со слоем алюминия (не будет выровнена относительно него).
Каждая из описанных выше характеристик, в соответствии с которыми может быть осуществлен предлагаемый способ ремонта участка поврежденной внешней обшивки самолета, может иметь дополнительные варианты. Таким образом, при осуществлении способа следует иметь в виду, что указанный слой алюминия, при помощи которого выравнивают точку 9 повреждения, может иметь толщину слоя от 0,01 мм до 5 мм.
Размер пылевидных частиц порошка 11 из алюминия, которые подводят к пистолету 1 холодного газа и которые проходят через каналы 2, 4 и выходят через выход пистолета 6, составляет от 2 мкм до 500 мкм. Кроме того, следует иметь в виду, что температура газа-носителя 12, который вводят во второй канал загрузки пистолета 3, составляет от 50°С до 150°С.
Способ может быть осуществлен с использованием инертного газа-носителя 12, однако не исключено использование других газов-носителей, которые позволяют перемещать частицы 11 порошка через проходной канал 4 пистолета. Таким образом, не должно возникать никаких проблем, когда, например, в качестве газа-носителя используют сжатый воздух.
Как уже было указано выше, частицы 11 порошка имеют композицию с чистым алюминием или почти с чистым алюминием. Таким образом, композиция каждой частицы 11 порошка содержит от 90% до 100% алюминия, однако следует иметь в виду, что не исключено использование пылевидных частиц порошка из алюминиевого сплава или из другого компонента на базе алюминия, которые могут быть прочно сцеплены с подложкой.
За счет использования предложенного способа исключается время последующей обработки точки 9 повреждения, связанной с недостаточным сцеплением слоя алюминия с подложкой. Последующая обработка точки 9 повреждения будет ограничена только аэродинамическим выравниванием слоя алюминия относительно области внешней обшивки самолета, которое осуществляют за счет удаления покрытого слоем алюминия участка, который не является планарным относительно внешней обшивки 8, за счет зачистки шкуркой участка избыточного слоя алюминия.
Кроме того, для выравнивания точки 9 повреждения может быть нанесен по меньшей мере один (возможно, и несколько) слой алюминия, причем указанные слои имеют минимальный оксидный участок и сцеплены более прочно с подложкой, чем рассеивающие свет слои на подложке.
Кроме того, следует иметь в виду, что внешняя обшивка 8 нагревается при осуществлении способа до температуры не выше 70°С.
Описанный выше способ используют для надлежащего ремонта поврежденных участков листов обшивки самолета с гальваническим покрытием, а преимущественно используют для восстановления слоя 7 гальванического покрытия, который защищает от коррозии, для заполнения вмятин и/или выбоин, для усиления поврежденного участка, с плавным переходом в неповрежденные области, а также для закрывания трещин.
Кроме того, также предусмотрено использование описанного выше способа для устранения всех таких повреждений, которые создают вмятины на внешней обшивке 8 самолета и которые преимущественно становятся видны при нанесении царапин.
В заключение следует сказать, что предложена технология ремонта, которая подходит для ремонта поврежденного слоя гальванического покрытия, который при нанесении на поверхность в виде покрытия защищает металлическую конструкцию от разрушающей коррозии. После распыления чистого алюминия в соответствии с предложенным способом, который может быть осуществлен при помощи показанного на фиг.2 приспособления, точка повреждения каждого слоя гальванического покрытия заполняется по меньшей мере одним ремонтным слоем, причем, при условии выполнения технологически предписанных процессов и режимов, может быть получена толщина слоя, составляющая по меньшей мере от 10 мкм до 5 мм (или, если множество слоев нанесены друг на друга, еще большая толщина слоя). Слои, которые нанесены в соответствии с этими операциями, имеют минимальный оксидный участок, причем они могут быть нанесены более плотно, чем рассеивающие свет слои.
Основной ремонт участка поврежденной внешней обшивки пассажирского самолета в соответствии с описанными технологиями позволяет получить существенную экономию времени и исключить конструктивные отклонения, по сравнению с обычно используемыми способами ремонта, основанными на проникновении в слой 7 гальванического покрытия.