用于民用飞机复合材料修理的双抽真空装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于民用飞机复合材料修理的双抽真空装置和方法。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的发展，复合材料的应用技术不断被完善，越来越多的先进复合材料应用于飞机上。B787是波音公司制造的目前世界上最先进的民用客机，为了降低重量，节约维护成本，延长使用寿命，它在设计上颠覆了传统理念，在机身蒙皮、飞机机翼、安定面上等飞机结构件大量运用复合材料，复合材料占整体飞机总量比的60%，体积比甚至超过80%。
[0003]由于先进复合材料的应用，飞机的维护修理也会随之而来产生重大变革。用先进复合材料制造的飞机结构件，是飞机的骨架，它承担了飞机各种载荷。在平时修理飞机结构件过程中，如果是混入水分或形成小气泡，也会降低树脂玻璃化转换温度、形成应力集中，对于飞机的安全来说也是致命的。传统的复合材料修理方法只能达到五层或五层以下的修理需求。对于由数十层碳纤维构成的飞机结构件，传统的修理方法已经不能满足飞机维护的需求。
[0004]为了能够满足先进复合材料的修理要求，波音提出了新的工艺DVD(DoubleVacuum Debulk)。它就是利用双抽真空，降低内部空间气压力，并且使内部气压与外面气压形成O-1inHg的压力差。在加热时，铺层产生的水分气体就会不断析出，使纤维层压实，这样就满足了结构件的受力要求。
[0005]目前。手册中描述的DVD减压装置是用木头制作，然后在每次使用时用真空袋密封。这种DVD装置运用起来耗时长，容易损坏，并且容易漏气，对于维修极为不便。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是:提供一种用于民用飞机复合材料修理的双抽真空装置和方法。
[0007]解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下:
[0008]—种用于民用飞机复合材料修理的双抽真空装置，能够对用于飞机复合材料修理的修理补片实施双抽真空工艺，其特征在于:所述的双抽真空装置包括工作平台、三层透气纱、电热毯、金属压板、无孔分离膜、两层有孔分离膜、真空密封膜、减压罩、加热控制设备和两台真空栗；所述第一透气纱、电热毯、金属压板、无孔分离膜、第二透气纱、第一有孔分离膜、修理补片、第二有孔分离膜和第三透气纱由下至上依次平铺在所述工作平台上并形成在所述工作平台上凸起的层叠堆；所述加热控制设备的加热控制输出端与电热毯电连接；所述真空密封膜的膜本体上设有连通膜本体上下两侧的密封膜真空接头，所述真空密封膜的膜本体完全覆盖在所述层叠堆上并与所述工作平台密封连接，使得所述真空密封膜与工作平台围成第一密封腔体；所述第一真空栗的抽气口通过第一抽气管与所述真空密封膜的密封膜真空接头连接；所述减压罩的罩本体具有底部凹腔并设有连通罩本体外部和底部凹腔的减压罩真空接头，所述减压罩的底部坐落在所述真空密封膜的膜本体上并将所述层叠堆容纳在底部凹腔内，所述减压罩的底部与真空密封膜的膜本体密封连接，使得所述减压罩与真空密封膜围成第二密封腔体；所述第二真空栗的抽气口通过第二抽气管与所述减压罩的减压罩真空接头连接。
[0009]为了进一步提高抽真空效果，作为本发明的一种改进，所述第一透气纱的边缘超出所述电热毯、金属压板、无孔分离膜、第二透气纱、第一有孔分离膜、修理补片、第二有孔分离膜和第三透气纱该八者的边缘。
[0010]为了便于控制电热毯的加热温度，作为本发明的一种改进，所述的双抽真空装置还包括电热偶，电热偶放置在所述电热毯与金属压板之间，所述加热控制设备的温度采集输入端与电热偶电连接。
[0011]为了便于获取第一密封腔体内的气压，作为本发明的一种改进，所述的双抽真空装置还包括第一真空压力表；所述真空密封膜的膜本体上还设有连通膜本体上下两侧的密封膜压力表接头，并且，密封膜压力表接头与所述密封膜真空接头分别设置在所述膜本体的两个对角位置上，第一真空压力表连接在真空密封膜的密封膜压力表接头上。
[0012]为了便于获取第二密封腔体内的气压，作为本发明的一种改进，所述的双抽真空装置还包括第二真空压力表；所述减压罩的罩本体上还设有连通罩本体外部和底部凹腔的减压罩压力表接头，并且减压罩压力表接头与所述减压罩真空接头分别设置在所述罩本体的两个对角位置上，第二真空压力表连接在减压罩的减压罩压力表接头上。
[0013]为了确保对修理补片双抽真空工艺的可靠实施，作为本发明的优选实施方式，所述真空密封膜与工作平台之间的密封性能满足如下要求:所述第一密封腔体的气压能够在所述第一真空栗的抽气作用下至少达到负压26inHg，并在所述第一真空栗停止抽气后，所述第一密封腔体内的负压气压绝对值在5分钟之内的下降幅度在2inHg以下。
[0014]作为发明的一种优选实施方式，所述的罩本体由铝合金材料制成，其包括前壁板、后壁板、左壁板、右壁板和上壁板；所述前壁板、后壁板、左壁板、右壁板和上壁板连接组成底部敞口的箱体，该箱体的内腔即为所述罩本体的底部凹腔。
[0015]作为发明的一种优选实施方式，所述前壁板、后壁板、左壁板、右壁板和上壁板中任意两者的相连部位内侧面连接有L型角铝，所述上壁板的外表面连接有两根或以上的所述T型铝条，各根T型铝条相互平行并均匀布置在所述上壁板的外表面上。
[0016]作为发明的一种优选实施方式，所述前壁板、后壁板、左壁板、右壁板、上壁板、L型角铝和T型铝条中任意两者的相连部位均由高温密封胶密封。
[0017]—种用于民用飞机复合材料修理的双抽真空方法，能够对用于飞机复合材料修理的修理补片实施双抽真空工艺，其特征在于:所述的双抽真空方法基于权利要求1至9任意一项所述双抽真空装置实施，包括:
[0018]步骤一，先将所述第一透气纱、电热毯、金属压板、无孔分离膜、第二透气纱、第一有孔分离膜、修理补片、第二有孔分离膜和第三透气纱由下至上依次平铺在所述工作平台上并形成在所述工作平台上凸起的层叠堆；然后将所述加热控制设备的加热控制输出端与电热毯电连接；最后将所述真空密封膜的膜本体完全覆盖在所述层叠堆上并与所述工作平台密封连接，使得所述真空密封膜与工作平台围成第一密封腔体；
[0019]步骤二，将所述第一真空栗的抽气口通过第一抽气管与所述真空密封膜的密封膜真空接头连接，并启动第一真空栗对所述第一密封腔体进行抽气，使得所述第一密封腔体的气压稳定在Pl上，其中，该Pl为负压且|P1| ^ 26inHg ；
[0020]步骤三，将所述减压罩的底部坐落在所述真空密封膜的膜本体上并将所述层叠堆容纳在底部凹腔内，并将所述减压罩的底部与真空密封膜的膜本体密封连接，使得所述减压罩与真空密封膜围成第二密封腔体；
[0021]步骤四，将所述第二真空栗的抽气口通过第二抽气管与所述减压罩的减压罩真空接头连接，并启动第二真空栗对所述第二密封腔体进行抽气，使得所述第二密封腔体的气压稳定在P2上，其中，该P2为负压且P2彡PlNo ^ |P2|-|P1|彡IinHg ；
[0022]步骤五，通过所述加热控制设备控制所述电热毯工作，对所述修理补片进行预固化，即:控制所述电热毯以2-4 °F /min的升温速率对所述第一密封腔体进行加热，在所述第一密封腔体内的温度首次达到固化温度区域时开始进行固化时间计算，并在60?70min的固化时间内将所述第一密封腔体内的温度稳定在固化温度区域之内，其中，所述固化温度区域为220±10 T ;并且，在固化时间达到30min时，控制所述第二密封腔体内的气压恢复到常压，即所述第二密封腔体在后30?40min的固化时间中处于常压状态；所述修理补片在固化时间结束后即完成了预固化。
[0023]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0024]第一，本发明双抽真空装置通过真空密封膜与工作平台围成第一密封腔体，使得放置在第一密封腔体内的修理补片能够处于负压状态下，并通过减压罩与真空密封膜围成第二密封腔体，利用该第二密封腔体进行二次抽真空以减小第一密封腔体中的压力，再通过电热毯对第一密封腔体进行加热来对修理补片进行预固化，从而通过第一真空栗排出修理补片在制作中其各层材料之间不可避免存在的气体水分，提高了修理补片的可靠性；
[0025]第二，本发明双抽真空装置通过设置三层透气纱确保了真空密封膜与工作平台之间的空气能够充分抽空，避免其它材料层相互之间形成密闭空间，提高了第一密封腔体