感应加热滑片及其使用方法
1.背景信息
技术领域:
2.一般而言,本公开内容涉及复合材料制造,并且更具体地涉及使用感应加热滑片(slip sheet)固化复合材料。
背景技术:3.复合材料部件可以在烘箱或高压釜中固化,在那里将热施加至部件,同时将部件支撑在固化工具上,其在固化过程期间保持部件的形状。已经开发了用于固化复合部件而不需要烘箱或高压釜的技术,但是这些技术限于固化相对较小的部件和/或需要相对复杂和/或昂贵的工具。
4.因此,期望有考虑到上述问题中的至少一些以及其他可能问题的方法和装置。例如,期望有采用相对简单和廉价的固化工具用于在高压釜外固化复合部件的方法和装置。
技术实现要素:5.本公开内容的实施方式提供了形成复合部件的方法。将复合材料铺设在位于铺层支撑件上的滑片的铺层表面上。将已经铺设在滑片上的复合材料运输到工具,其中滑片包括被配置为在运输期间支撑复合材料的刚性体。滑片固定到工具上,使得滑片的工具界面表面与工具的上表面接触。利用滑片刚性体内的感应线圈电路生成的热量固化滑片上的复合材料,同时将滑片固定到工具上。
6.本公开内容的另一个实施方式提供了感应固化系统。感应固化系统包括滑片和电源。滑片包括被配置为接收复合材料的铺层表面、配置为与工具的上表面接合的工具界面表面、在铺层表面和工具界面表面之间延伸的刚性体、以及在滑片的刚性体内的感应线圈电路。刚性体被配置为在复合材料的运输期间支撑复合材料。感应线圈电路被配置为将铺层表面加热到足以固化复合材料的温度。感应线圈电路的直径选择为使用频率低于150khz的电源生成热量。电源与感应线圈电路耦合。基于感应线圈电路的直径选择电源。
7.本公开内容的又另一个实施方式提供了感应固化系统。感应固化系统包括滑片。滑片包括被配置为接收复合材料的铺层表面、配置为与工具的上表面接合的工具界面表面、在铺层表面和工具界面表面之间延伸的主体、以及在滑片的主体内的感应线圈电路。感应线圈电路被配置为将铺层表面加热到足以固化复合材料的温度。感应线圈电路包括用于接收电流并响应于电流生成磁场的导体和沿导体长度的至少一部分缠绕的感受器线。感受器线的直径大于0.05英寸。
8.这些特征和功能可以在本公开内容的多个实施方式中独立实现,或者可以在又其他实施方式中组合,其中可以参考以下描述和附图见到进一步的细节。
附图说明
9.被认为是说明性实施方式特性的新颖特征在所附权利要求中阐述。然而,当结合附图阅读时,通过参考本公开内容的说明性实施方式的以下详细描述,将最好地理解说明性实施方式及其优选使用模式、进一步的目标和特征,其中:
10.图1是根据说明性实施方式描绘的飞行器的图示;
11.图2是其中可以实施说明性实施方式的制造环境的框图的图示;
12.图3是根据说明性实施方式的感应固化系统内的复合部件的图示;
13.图4是根据说明性实施方式的感应固化系统的图示;
14.图5是根据说明性实施方式的感应固化系统的滑片的横截面图的图示;
15.图6是根据说明性实施方式的感应固化系统的滑片的横截面图的图示;
16.图7是根据说明性实施方式的铺设在铺层支撑件上的滑片上的复合材料的横截面图的图示;
17.图8是根据说明性实施方式的从铺层支撑件移除滑片上的复合材料的横截面图的图示;
18.图9是根据说明性实施方式的从铺层支撑件移动滑片上的复合材料的横截面图的图示;
19.图10是根据说明性实施方式的在感应固化系统中放置刚性衬板(caul)的横截面图的图示;
20.图11是根据说明性实施方式的在感应固化系统中定位加热毯的横截面图的图示;
21.图12是根据说明性实施方式的形成复合部件的方法的流程图的图示;
22.图13是根据说明性实施方式的以框图形式的飞行器制造和服务方法的图示;和
23.图14是以其中可以实施说明性实施方式的框图形式的飞行器的图示。
具体实施方式
24.说明性实例认识并考虑了一种或多种不同的考虑事项。说明性实例认识到并考虑到在制造复合结构中,复合材料层通常铺设在工具上。这些层可以以胶带、丝束或其他合适的形式铺设。在一些情况下,可以将树脂注入或预浸渍到纤维层中。树脂预浸渍的复合材料通常称为预浸料(prepreg)。
25.不同的预浸料层可以以不同的取向铺设,并且取决于正制造的复合结构的厚度,可以使用不同数量的层。这些层可以使用自动层压设备如胶带层压机或纤维铺放系统铺设。
26.对于热固性复合材料,在工具上铺设了不同的层之后,复合材料的层被固化。热固性复合材料在暴露于温度和压力中的至少一种时固化,从而形成最终的复合结构。
27.说明性实例认识到并考虑到对于大型复合材料,复合材料层可以在同一工具上铺设和固化。用于固化热固性复合材料的工具被配置为能够承受固化温度和压力,并且可以称为“高热容量工具”。说明性实例认识到并考虑到高热容量工具是高成本工具。说明性实例认识到并考虑到制造多个高热容量工具是一项巨大的前期投资。
28.说明性实例认识到并考虑到使用自动层压设备铺设复合材料非常耗时。说明性实例认识到并考虑到自动层压设备具有停机时间是低效且昂贵的。说明性实例认识到并考虑
到在同一高热容量工具上铺设复合材料和固化复合材料可导致自动层压设备的停机时间。说明性实例认识到并考虑到在同一高热容量工具上铺设复合材料和固化复合材料可导致生产量降低。
29.复合材料部件可以在烘箱或高压釜中进行固化,在那里将热施加至部件,同时将部件支撑在固化工具上,其在固化过程期间保持部件的形状。说明性实例认识到并考虑到使用高压釜固化复合材料可能使用不期望量的时间或不期望量的能量中的至少一种。
30.说明性实例认识到并考虑到已经开发了用于固化复合部件而不需要烘箱或高压釜的技术,但是这些技术限于固化相对较小的部件和/或需要相对复杂和/或昂贵的工具。
31.说明性实例认识到并考虑到可能期望在两种不同的工具上铺设和固化复合材料。通过具有专用的铺层位置,可以减少自动层压设备的停机时间。
32.说明性实例认识到并考虑到在工具之间移动复合材料可以使用“拾取和放置”工具来完成。说明性实例还认识到并考虑到对于大型复合铺层,可能无法使用拾取和放置设备移动复合铺层。在工具之间移动大型复合铺层可能使用移动设备,该移动设备是不期望的复杂或不期望的昂贵中的至少一种。
33.说明性实例认识到并考虑到可能希望使用具有较低频率的电源。说明性实例认识到并考虑到提供频率在20-100khz范围内的电流的电源更便宜。说明性实例认识到并考虑到提供频率低于9khz的电流的电源低于fcc规定的频带(fcc regulated band)。
34.说明性实例认识到并考虑到还需要上述类型的方法和装置,该方法和装置非常适合使用感应加热和智能感受器在高压釜外固化相对大型部件以在固化过程期间提供精确和均匀的温度控制。说明性实例认识到并考虑到还需要用于在铺层支撑件和固化工具之间转移大型复合铺层的工具。
35.现在转向图1,根据说明性实施方式描绘了飞行器的图示。飞行器100具有附接到主体106的机翼102和机翼104。飞行器100包括附接到机翼102的发动机108和附接到机翼104的发动机110。
36.主体106具有尾部112。水平安定面114、水平安定面116和垂直安定面118附接到主体106的尾部112。
37.飞行器100是具有可以使用感应加热滑片和使用方法制造的大型复合部件的飞行器的实例。例如,主体106、机翼102或机翼104的部分可以使用感应加热滑片和使用方法的说明性实例来制造。
38.现在转向图2,描绘了其中可以实施说明性实施方式的制造环境的框图的图示。制造环境200是其中可以制造飞行器100的部件的制造环境。例如,主体106、机翼102或机翼104的一部分可以在制造环境200中使用感应固化系统202制造。
39.感应固化系统202包括滑片204。滑片204包括被配置为接收复合材料208的铺层表面206、被配置为与工具214的上表面212接合的工具界面表面210、在铺层表面206和工具界面表面210之间延伸的主体216和在滑片204的主体216内的感应线圈电路218。感应线圈电路218被配置为将铺层表面206加热到足以固化复合材料208的温度。
40.铺层表面206具有被配置为复合材料208的外模线的形状。铺层表面206由材料220形成。铺层表面206由用于复合材料208的铺层的任何期望材料形成。铺层表面206由材料形成220形成,该材料220不会与复合材料208不期望地相互作用。在一些说明性实例中,复合
材料208直接铺设在铺层表面206上。在其他说明性实例中,脱模层或其他材料层定位在复合材料208和铺层表面206之间。
41.复合材料208在滑片204上固化。铺层表面206由材料220形成,该材料220被配置为承受复合材料208的固化温度和固化压力。
42.在一些说明性实例中,材料220与主体216的材料222相同。在这些说明性实例中,铺层表面206是主体216的外表面。
43.在一些说明性实例中,形成铺层表面206的材料220不同于形成主体216的材料222。在这些说明性实例中,铺层表面206是与主体216的材料222结合的材料220的层。当材料220不同于材料222时,材料220存在于滑片204中以提供期望的材料性质。在一些说明性实例中,存在材料220以提供增加的滑片204的使用寿命。在一些说明性实例中,存在材料220以增加耐久性并通过重复使用减少对铺层表面206的磨损。在一些说明性实例中,材料220是与材料222结合以增加滑片204的使用寿命的金属。
44.工具界面表面210被配置为接触工具214的上表面212。工具界面表面210是工具214的上表面212的镜像。在一些说明性实例中,工具界面表面210是主体216的外表面。在这些说明性实例中,工具界面表面210由材料222形成。
45.在其他说明性实例中,工具界面表面210由不同于材料222的材料形成。在一些说明性实例中,工具界面表面210由隔热层(insulation layer)224形成。当存在时,隔热层224设置在工具界面表面210上以最小化至工具214的热损失并改善滑片204的加热效率。当存在时,隔热层224设置在工具界面表面210上以降低热量传递到工具214。当存在时,隔热层224可以包括任何合适的隔热材料(insulation),例如但不限于硅氧烷。
46.在复合材料208的固化期间中,将滑片204固定到工具214。工具214被配置为承受复合材料208的固化温度和固化压力。工具214可以被称为“高热容量工具”,因为它用于固化热固性复合材料。制造高热容量工具可能比制造不能承受固化温度和压力的工具更昂贵。例如,未被配置成承受升高温度和压力的工具可以由较便宜的材料形成。例如,未被配置为承受升高温度和压力的工具可以使用较便宜的制造方法形成。
47.在复合材料208的固化期间,滑片204中的感应线圈电路218生成热量以固化复合材料208。感应线圈电路218包括用于接收电流228并响应于电流228生成磁场的导体226。感应线圈电路218进一步包括感受器230。在一些说明性实例中,感受器230包括沿着导体226的长度的至少一部分缠绕的感受器线232。
48.感应线圈电路218的特性基于以下至少一项来选择:固化复合材料208的期望温度、电源234的期望参数和滑片204的主体216的设计。感应线圈电路218被设计为生成热量使得铺层表面206达到足以固化复合材料208的温度。感受器230由选择为具有足以固化复合材料208的居里温度的材料形成。
49.感受器230可以沿着主体216内的导体226的长度延伸。将电流228施加到导体226产生交变磁场。磁场被形成感受器230的材料吸收,导致感受器230被感应加热。
50.电流228流过导体226导致生成围绕感受器230的磁场。由于感受器230暴露于磁场而在感受器230内产生的涡流导致感受器230的感应加热。形成感受器230的磁性材料优选具有高磁导率和居里温度,其对应于复合材料208将被滑片204加热到的期望温度。优选地,感受器230和导体226的大小和配置使得在低于磁性材料的居里温度的温度下,由于材料的
磁导率,磁场集中在感受器230中。
51.由于感受器230与导体226非常接近,磁场的集中导致感受器230中相对较大的涡流。感应的涡流导致感受器230的电阻加热。感受器230传导加热主体216和与铺层表面206热接触的复合材料208。在施加电流228期间继续加热感受器230,直到磁性材料接近居里温度。在达到居里温度时,感受器230变为非磁性,在此时磁场不再集中在感受器230中。感应涡流和相关的电阻加热减小到足以将感受器230的温度维持在居里温度的水平。
52.导体226可以以曲折图案、蛇形图案、环形线圈形式或以任何其他所期望图案延伸穿过主体216。在其他说明性实例中,导体226可以形成滑片204的主体216中的增强纤维的经线和纬线的部分。导体226连接到电源234以生成电流228。电流228的频率238可以在大约1khz和300khz之间,以及在大约10伏和300伏之间的电压下的大约1安培和1000安培之间的安培数,尽管可以以这些范围之外的频率、安培数和电压提供电流。在说明性实例中,电流228具有150khz或更低的频率238。在说明性实例中,电流228具有100khz或更低的频率238。在说明性实例中,电流228具有9khz或更低的频率238。
53.感受器线232沿导体226的长度或沿其任何部分螺旋地缠绕。螺旋地缠绕的感受器线232可以包括沿着导体226的长度的至少一部分的一系列绕线。在一些说明性实例中,感受器线232围绕导体226缠绕,使得相邻的绕线在其间限定间隙,该间隙不小于感受器线232的直径240的大约20%。
54.感受器线232沿着导体226的长度的至少一部分螺旋地缠绕并且包括在其间限定间隙的一系列绕线,使得每个绕线上的圆周位置与在同一圆周位置处的相邻绕线间隔开。磁场穿过绕线之间的间隙,从而促进在感受器线232内的涡流流动。感受器线232由具有居里温度的磁性材料构成,感受器线232响应于磁场被感应加热。
55.感受器线232优选地与导体226电隔离并且也可以基本上同轴地安装在导体226上。在一些说明性实例中,感受器线232可以非同轴地安装到导体226上。由于基体材料(未描绘)形成感应线圈电路218的一部分,因此感受器线232可以相对于导体226被保持在固定的位置。由于将感受器线232包裹在材料222内,感受器线232可以相对于导体226被保持在固定的位置。在一些说明性实例中,感受器线232通过材料222与导体226电隔离,该材料222优选地具有相对高的热导率和相对低的电导率。材料222选自具有足够刚性和期望的热导率的任何期望的材料。在一些说明性实例中,材料222是固化的复合材料。
56.主体216的热固性复合材料222包括热固性树脂和增强纤维。增强纤维可以包括石墨纤维、玻璃纤维或任何其他期望的增强纤维中的至少一种。
57.可以从其形成感受器线232的磁性材料可以选自镍、铁钴、钼、铬或具有与复合材料208的固化温度相容的居里温度的其他期望的磁性材料中的至少一种。感受器线232可以形成为单股线、编织线或以可以螺旋地缠绕在导体226周围的任何其他期望的设计形成。
58.感应线圈电路218被设计为装配在主体216内。感应线圈电路218具有直径236。直径236小到足以装配在主体216内。感应线圈电路218以任何期望的方式定位在主体216内。在一些说明性实例中,感应线圈电路218以曲折图案、以蛇形图案、以环形线圈形式或以有利于导体226的相邻部分之间的所期望间距的任何其他布置定位。
59.在一些说明性实例中,感应线圈电路218被设计为选择用于电源234的期望参数。滑片204被配置为足够刚性以运输复合材料208。因此,感应线圈电路218可以独立于感应线
圈电路218的挠性来设计。感应线圈电路218可以具有比例如加热毯244的感应加热电路242的挠性加热电路更大的直径(直径236)。
60.感应线圈电路218的组件(包括导体226和感受器230)的大小基于若干假设。在一些说明性实例中,缩放(scaling)感应线圈电路218基于以下假设:感受器230的直径240在20℃下是趋肤深度的五倍;较低频率238d的电流228使用相反较高的磁场来生成相同的功率;以及高磁场与电流228和利兹线246的横截面成线性比例。感受器230的直径240直接影响感受器230生成的热量的量以及加热的居里温度下热量输出的变化。大直径感受器(》20倍趋肤深度)将非常有效地加热并提供最多的热量,因为热量基于感受器体积。然而,大直径不会随着居里点下温度的升高而显示出热量输出的太大变化。小直径感受器(《2倍趋肤深度)在居里点下加热会有很强的变化,但由于感受器材料的体积较小,因此不会输出太多热量。五倍的趋肤深度可以提供在居里温度下的热量变化之间的平衡和提供足够热量以达到该部件作为散热器时的温度。在一些其他说明性实例中,直径240的不同比率可能是不同的。
61.基于固化复合材料208所期望的温度、主体216的尺寸和待递送的电流228中的至少一个来选择感应线圈电路218的组件的材料和大小。在一些说明性实例中,选择导体226以使用具有较低成本或较少调整(规定,regulation)中的至少一种的电源234。例如,可以选择导体226的直径248和材料以利用提供频率为150khz或更低的电流228的电源234。在一些说明性实例中,可以选择导体226的直径248和材料以利用提供频率为100khz或更低的电流228的电源234。利用提供频率为100khz或更低的电流的电源可以降低电源234的成本。在一些说明性实例中,可以选择导体226的直径和材料以利用提供频率为9khz或更低的电流的电源234。提供频率为9khz或更低的电流的电源可能具有较少的调整。在一些说明性实例中,与感应线圈电路218耦合的电源234基于感应线圈电路218的直径236进行选择。
62.在一些说明性实例中,导体226采用利兹线246的形式。在一些说明性实例中,选择利兹线246的直径248以设置电源234的期望特性。在一些说明性实例中,选择利兹线246的直径248使得电源234是频率238在20-100khz范围内的低成本电源。在一些说明性实例中,利兹线246具有大约0.111英寸的直径240。在一些说明性实例中,选择利兹线246的直径248使得电源234是频率238低于9khz的非稳压电源(unregulated power supply)。在一些说明性实例中,利兹线246具有大约0.235英寸的直径240。
63.在一些说明性实例中,选择感受器线232的直径240以设置电源234的期望特性。在一些说明性实例中,选择感受器线232的直径240使得电源234是频率238在20-100khz的范围内的低成本电源。在一些说明性实例中,感受器线232具有在0.03至0.07英寸范围内的直径。在一些说明性实例中,选择感受器线232的直径240使得电源234是频率238低于9khz的非稳压电源。在一些说明性实例中,感受器线232具有大于0.05英寸的直径。
64.滑片204包括在铺层表面206和工具界面表面210之间延伸的刚性体250。刚性体250被配置为在复合材料208的运输期间支撑复合材料208。感应线圈电路218在滑片204的刚性体250内。感应线圈电路218被配置为将铺层表面206加热到足以固化复合材料208的温度。感应线圈电路218具有选择为使用频率低于150khz的电源234生成热量的直径236。电源234与感应线圈电路218耦合。电源234基于感应线圈电路218的直径236进行选择。
65.在一些说明性实例中,滑片204进一步包括连接到滑片204的刚性体250的隔热层
224。在这些说明性实例中,隔热层224形成工具界面表面210。
66.在一些说明性实例中,感应固化系统202进一步包括许多刚性衬板252。许多刚性衬板252可用于形成复合材料208的内模线。当存在时,许多刚性衬板252用于形成与在铺层表面206上形成的复合材料208的第一表面相对的复合材料208的第二表面。在这些说明性实例中,复合材料定位于铺层表面206和许多刚性衬板252之间。如本文所用,当“许多”参考项目使用时是指一个或多个项目。因此,许多刚性衬板252包括一个或多个刚性衬板。
67.如所描绘的,许多刚性衬板252包括刚性衬板254。刚性衬板254包括在刚性衬板254的刚性体内的衬板感应线圈电路256。在该说明性实例中,衬板感应线圈电路256被配置为加热刚性衬板254。在一些说明性实例中,刚性衬板254在使用衬板感应线圈电路256固化复合材料208期间加热复合材料208。在一些说明性实例中,固化复合材料208包括通过感应线圈电路218和衬板感应线圈电路256加热。
68.在一些说明性实例,感应固化系统202包括与复合材料208贴合的加热毯244。加热毯244包括感应加热电路242。为了与复合材料208贴合,感应加热电路242是挠性的。感应加热电路242的组件的尺寸基于感应加热电路242和加热毯244的所期望的挠性。
69.在一些说明性实例中,衬板感应线圈电路256被配置为利用电源234。刚性衬板254的刚性允许衬板感应线圈电路256具有比感应加热电路242更大的直径。在一些说明性实例中,与被配置为向感应加热电路242提供具有频率260的电流的电源258相比,衬板感应线圈电路256被配置为利用具有更低频率的电流的电源。
70.感应加热电路242的挠性限制了电源258的频率260。在一些说明性实例中,由电源234提供的电流228的频率238低于由电源258提供的电流的频率260。
71.为了铺设复合材料208,滑片204最初存在于铺层支撑件262上。复合材料208通过任何期望的自动复合铺层工具铺设在铺层表面206上。在复合材料208被铺设在铺层表面206上之后,滑片204从铺层支撑件262移除。
72.在一些说明性实例中,在从铺层支撑件262移除滑片204之前将许多刚性衬板252放置在复合材料208上。在其他说明性实例中,许多刚性衬板252在保持复合材料的滑片204被运输离开铺层支撑件262之后被放置到复合材料208上。
73.在一些说明性实例中,加热毯244在从铺层支撑件262移除滑片204之前被放置在复合材料208之上。在其他说明性实例中,加热毯244在保持复合材料208的滑片204被运输离开铺层支撑件262之后被放置在复合材料208之上。
74.然后将支撑复合材料208的滑片204放置成与工具214接触并固定到工具214。滑片204以任何期望的方式固定到工具214。在一些说明性实例中,滑片204使用机械系统固定到工具214。在一些其他说明性实例中,工具214进一步包括真空系统264,该真空系统264被配置为相对于工具214的上表面212限制滑片204。真空系统264可以包括工具214中的孔、通道或任何其他所期望类型的真空分配系统。
75.如果存在许多刚性衬板252,则在固化复合材料208之前将许多刚性衬板252放置在复合材料208上。如果存在加热毯244,则在固化复合材料208之前将加热毯244放置在复合材料208上。
76.在将滑片204固定到工具214之后,电流228被提供给感应线圈电路218。感应线圈电路218包括用于接收电流228并响应于电流228生成磁场的导体226。响应于磁场感应加热
沿导体226的至少一部分长度螺旋缠绕的感受器线232。
77.感应固化系统202可用于固化复合材料208,而不需要烘箱、高压釜或类似的大型加热外壳。在一些说明性实例中,感应固化系统202在压力容器266内使用。在其他说明性实例中,感应固化系统202与真空袋装系统一起使用。
78.然后将复合材料208快速加热至固化步骤,同时根据适当的固化动力学模型规定的,施加气动压力。智能感受器(感受器230)在规定的固化温度下提供热水平测量(thermal leveling)。固化容器(压力容器266)中环境温度气体加压介质的精简循环(lite circulation)扫除在固化期间任何放热放出的热量,同时感受器230继续将滑片204的温度驱动至所期望的固化温度。
79.一旦在复合材料208中实现了所期望的固化状态,由于工具214的主体没有被加热并且压力容器266中的气体处于环境温度,因此可以快速冷却所得到的复合部件。然后将由复合材料208和滑片204形成的复合部件从压力容器266中移除,并且随着部件进行去袋装,然后将部件送去检查和修整。
80.感应固化系统202广泛地包括在工具214上支撑的滑片204、许多刚性衬板252和加热毯244。在所示出的实例中,复合材料208可以是基本上平坦的,或者具有一个或多个曲率或轮廓。复合材料208可以包括例如但不限于纤维增强聚合物树脂的层压板,例如但不限于碳纤维环氧树脂或必须加热到预选温度以实现固化的其他热固性材料。
81.感应固化系统202可以包括一个或多个热传感器。用于感测加热毯244、滑片204、许多刚性衬板252或复合材料208中的至少一个的温度可以包括一个或多个传感器,例如传感器268。
82.在感应固化系统202中可以包括一个或多个控制器以控制感应加热组件270的每个感应加热组件的操作。例如,控制器272可以调整施加到感应线圈电路218的电流228的频率238,作为改变或控制感受器230的加热速率的手段,并从而控制复合材料208的加热速率。可以提供单个控制器(控制器272)来协调感应加热组件270的操作,尽管每个感应加热组件可以具有专用控制器。
83.图2中的感应固化系统202的图示并不意味着暗示对可以实施说明性实施方式的方式的物理或结构限制。可以使用除了图示的组件之外或代替图示的组件的其他组件。一些组件可能是不必要的。此外,提供这些框是为了说明一些功能性组件。当在说明性实施方式中实施时,这些框中的一个或多个可以被组合、划分或组合并划分为不同的框。
84.在一些说明性实例中,许多刚性衬板252包括不同数量的刚性衬板。在一些说明性实例中,许多刚性衬板252包括多于一个刚性衬板。在一些说明性实例中,许多刚性衬板252中的至少一个刚性衬板不包括感应线圈电路。在一些说明性实例中,许多刚性衬板252不提供用于固化复合材料208的热量。
85.在一些说明性实例中,许多刚性衬板252是任选的。在这些说明性实例中,加热毯244可以直接放置在复合材料208上。
86.尽管未在图2中显示,真空袋装配件可以安装在加热毯244之上。真空袋装配件可以包括覆盖加热毯244并且可以密封到滑片204的铺层表面206或工具214的上表面212之一的袋装膜。真空探针和真空计可以从袋装膜延伸到真空发生器,以提供对袋装膜抽真空以施加压力的装置并抽出可能是由于加热未固化复合材料208生成的挥发物和其他气体。可
以对袋装膜进行抽真空,以便在固化过程期间将复合材料208压紧在滑片204上。
87.尽管滑片204被描绘为具有感应线圈电路218,但滑片204具有任何期望数量的感应线圈电路。在一些说明性实例中,滑片204具有多个感应线圈电路,其具有不同的居里温度。在一些说明性实例中,滑片204具有独立控制的感应线圈电路,用于局部加热滑片204上的复合材料208。
88.在一些说明性实例中,滑片204包括第二感应线圈电路。在这些说明性实例中,感应线圈电路218包括导体226和感受器线232,其具有第一居里温度,并且第二感应线圈电路包括第二导体和第二感受器线,其具有第二居里温度。在这些说明性实例中,第一居里温度不同于第二居里温度。在一些说明性实例中,第一居里温度是固化温度并且其中第二居里温度是铺层温度。
89.现在转向图3,根据说明性实施方式描绘了感应固化系统内的复合部件的图示。感应固化系统300是图2的感应固化系统202的物理实施。感应固化系统300包括滑片302、工具304、许多刚性衬板306和加热毯308。滑片302是图2的滑片204的物理实施。工具304是图2的工具214的物理实施。许多刚性衬板306是图2的许多刚性衬板252的物理实施。加热毯308是图2的加热毯244的物理实施。
90.如图所描绘,许多刚性衬板306包括刚性衬板310、刚性衬板312、刚性衬板314和刚性衬板316。如图所描绘,许多刚性衬板306中的每一个包括至少一个相应的感应电路。许多刚性衬板306的每一个可以由存在于相应的刚性衬板中的至少一个感应电路感应加热。许多刚性衬板306可以被称为许多感应加热刚性衬板。
91.复合材料318定位在滑片302上。复合材料318铺设在滑片302的铺层表面320上。复合材料318在滑片302的铺层表面320上固化。在复合材料318固化期间,感应加热滑片302以固化铺层表面320上的复合材料318。
92.加热毯308是挠性的并且贴合复合材料318。由于加热毯308的挠性、贴合特性,它的外周边垂悬在复合材料318的外边缘上并有效地密封滑片302——基本上完全围绕复合材料318,以便热封闭复合材料318。在固化期间,滑片302和加热毯308每个被感应加热,以便从复合材料318的相对侧加热复合材料318。
93.在复合材料318固化期间,对加热毯308感应加热以固化复合材料318。在一些说明性实例中,用于加热毯308的电源不同于用于感应加热滑片302的电源。加热毯308包括挠性感应线圈电路。感应线圈电路的直径影响加热毯308的挠性。导体的直径、感受器的直径以及导体与感受器之间的距离影响感应线圈电路的直径。加热毯308中的感应线圈电路的直径足够小以允许加热毯308所期望的挠性。感应线圈电路的直径影响电源向加热毯308的感应线圈电路供应电流的特性。
94.滑片302足够刚性以维持复合材料318的外模线。在一些说明性实例中,滑片302足够刚性以将复合材料318运输到工具304。
95.滑片302的感应线圈电路没有大小限制以满足所期望的挠性。滑片302的感应线圈电路可以被设计为具有比加热毯308的感应线圈电路更大的直径。具有更大直径的感应线圈电路可以改变电源将电流发送到感应线圈电路的特性。较大直径的感应线圈电路可以使用较低频率的电源。
96.在一些说明性实例中,加热毯308和滑片302使用具有不同特性的不同电源。在一
些说明性实例中,许多刚性衬板306中的每一个都利用相同的电源。在一些说明性实例中,许多刚性衬衬板306中的每一个都利用与用于加热毯308的电源或用于滑片302的电源相同的电源。
97.图3中的感应固化系统300的图示并不意味着暗示对可以实施说明性实施方式的方式的物理或结构限制。可以使用除了图示的组件之外或代替图示的组件的其他组件。一些组件可能是不必要的。此外,提供这些框是为了说明一些功能性组件。当在说明性实施方式中实施时,这些框中的一个或多个可以被组合、划分或组合并划分为不同的框。
98.在一些说明性实例中,许多刚性衬板306是任选的。在这些说明性实例中,加热毯308可以直接放置在复合材料318上。
99.在一些说明性实例中,许多刚性衬板306中的至少一个不包括相应的感应线圈电路。在一些说明性实例中,许多刚性衬板306中的至少一个不提供固化复合材料318的热量。
100.现在转向图4,根据说明性实施方式描绘了感应固化系统的图示。在视图400中,感应固化系统402包括滑片404和工具406。滑片404是图2的滑片204的物理实施。工具406是图2的工具214的物理实施。
101.在一些说明性实例中,滑片404与图3的滑片302相同。在一些说明性实例中,工具406与图3的工具304相同。
102.滑片404具有被配置成接收复合材料(未描绘)的铺层表面408。铺层表面408被配置为形成用于复合材料(未描绘)的外模线(oml)工具。当将复合材料运输到工具406时,滑片404具有足够的刚性以支撑复合材料。
103.工具406具有被配置为接收滑片404的上表面410。上表面410被配置为与滑片404的工具界面表面412接合。
104.工具406可以被称为高热容量工具。工具406由被配置为承受复合材料的固化温度的材料形成。在一些说明性实例中,工具406也由被配置为承受增加的压力的材料形成。在一些说明性实例中,工具406由复合材料或金属中的至少一种形成。
105.滑片404是可与工具406一起使用的滑片的非限制性实例。可结合工具406使用不同设计的滑片。每个滑片可具有被配置为形成用于相应的复合结构的外模线的铺层表面。每个滑片将具有被配置为与工具406的上表面410接合的工具界面表面。每个滑片可以具有被配置为在相应的铺层表面上固化复合材料的期望数量的感应线圈电路。通过利用可拆卸的滑片,可以在不制造另一种昂贵的高热容量工具的情况下对复合结构进行改变。制造另一个滑片可能比生产另一个高热容量工具便宜。
106.现在转向图5,根据说明性实施方式描绘了感应固化系统的滑片的横截面图的图示。视图500是穿过滑片(滑片502)的横截面图。滑片502是图2的滑片204的物理实施。在一些说明性实例中,滑片502与图3的滑片302相同。在一些说明性实例中,滑片502的视图500是穿过图4的滑片404的横截面图。
107.滑片502包括被配置为接收复合材料(未描绘)的铺层表面504、被配置为与工具的上表面接合的工具界面表面506、在铺层表面504和工具界面表面506之间延伸的主体508以及在滑片502的主体508内的感应线圈电路510。
108.感应线圈电路510被配置为将铺层表面504加热到足以固化复合材料(未描绘)的温度。感应线圈电路510包括用于接收电流并响应于电流生成磁场的导体512。感应线圈电
路510还包括沿着导体512的长度的至少一部分缠绕的感受器线514。
109.基于固化复合材料所期望的温度、主体508的尺寸和待递送的电流中的至少一个来选择导体512的材料和大小。在一些说明性实例中,选择导体512以使用具有较低成本或较少调整中的至少一种的电源。例如,可以选择导体512的直径和材料以利用提供频率为150khz或更低的电流的电源。在一些说明性实例中,可以选择导体512的直径和材料以利用提供频率为100khz或更低的电流的电源。利用提供频率为100khz或更低的电流的电源可以降低电源的成本。在一些说明性实例中,可以选择导体512的直径和材料以利用提供频率为9khz或更低的电流的电源。提供频率为9khz或更低的电流的电源可能具有较少的调整。
110.增加导体512的直径会降低在导体512中生成磁流的电流的频率。然而,增加导体512的直径也会减少导体512的挠性。在这个说明性实例中,感应线圈电路510存在于滑片502中。滑片502被配置成足够刚性以在铺层表面504上为复合材料提供外模线。因此,导体512和感应线圈电路510的大小可以增加而不管挠性如何。
111.增加导体512的直径也将增加感应线圈电路510的直径。在一些说明性实例中,感应线圈电路510的直径为0.18英寸或更大。0.18英寸或更大的感应线圈电路510的直径将允许更低成本的电源以向感应线圈电路510提供电流。在一些说明性实例中,感应线圈电路510的直径为0.38英寸或更大。0.38英寸或更大的感应线圈电路510的直径将允许低于fcc规定的频带(9hz)的电源以向感应线圈电路510提供电流。在一些说明性实例中,感应线圈电路510具有选择为使用频率低于150khz的电源生成热量的直径。在一些说明性实例中,感应线圈电路510具有选择为使用频率低于100khz的电源生成热量的直径。在一些说明性实例中,感应线圈电路510具有选择为使用频率在20khz-100khz范围内的电源生成热量的直径。在一些说明性实例中,感应线圈电路510具有选择为使用频率低于9khz的电源生成热量的直径。
112.当导体512的直径增加时,感受器线514的直径也将增加。在一些说明性实例中,感受器线514具有大于0.03英寸的直径。在一些说明性实例中,当感受器线514具有大于0.03英寸的直径时,可以使用低成本电源以向感应线圈电路510提供电流。在一些说明性实例中,感受器线514具有大于0.05英寸的直径。在一些说明性实例中,感受器线514具有大于0.07英寸的直径。在一些说明性实例中,当感受器线514具有大于0.07英寸的直径时,可使用低于fcc规定的频带(9khz)的电源向感应线圈电路510提供电流。
113.在一些说明性实例中,主体508被称为刚性体。在这些说明性实例中,主体508被配置为在复合材料的运输期间支撑复合材料。在这些说明性实例中,主体508由材料形成并且具有足够的厚度以形成刚性体,该刚性体被配置为在复合材料的运输期间支撑复合材料。主体508由热固性复合材料形成。主体508的热固性复合材料包括热固性树脂和增强纤维。增强纤维可以包括石墨纤维、玻璃纤维或任何其他所期望的增强纤维中的至少一种。
114.如图所示,滑片502进一步包括连接到滑片502的主体508的金属层516。在这个说明性实例中,金属层516形成铺层表面504。选择用于金属层516的材料使得金属层516增加铺层表面的耐久性504。金属层516被配置为使得金属层516的耐久性大于形成主体508的复合材料的耐久性。
115.如图所示,滑片502进一步包括连接到滑片502的主体508的隔热层518。在该说明性实例中,隔热层518形成工具界面表面506。隔热层224形成工具界面表面210,以最小化至
工具214的热损失和提高滑片204的加热效率。隔热层224形成工具界面表面210以减少热量传递到工具214。隔热层224可以包括任何合适的隔热材料,例如但不限于硅氧烷。
116.图5中的滑片502的图示并不意味着暗示对可以实施说明性实施方式的方式的物理或结构限制。可以使用除了图示的组件之外或代替图示的组件的其他组件。一些组件可能是不必要的。此外,提供这些块是为了说明一些功能性组件。当在说明性实施方式中实施时,这些框中的一个或多个可以被组合、划分或组合并划分为不同的框。
117.例如,金属层516是任选的。在一些说明性实例中,不存在金属层516。在其他说明性实例中,铺层表面504由主体508形成。在其他说明性实例中,铺层表面504是施加到主体508以提供增强的耐久性中的至少一个的涂层。
118.作为另一个实例,隔热层518是任选的。在一些说明性实例中,不存在隔热层518。在其他说明性实例中,工具界面表面506由主体508形成。
119.作为又另一个实例,感应线圈电路510可以替代地形成为编织智能感受器感应系统。在一些未描绘的说明性实例中,智能感受器系统可以是主体508的复合材料内的经线和纬线。
120.现在转向图6,根据说明性实施方式描绘了感应固化系统的滑片的横截面图的图示。视图600是穿过滑片(滑片602)的横截面图。滑片602是图2的滑片204的物理实施。在一些说明性实例中,滑片602与图3的滑片302相同。在一些说明性实例中,滑片602的视图600是图4的滑片404的横截面图。
121.滑片602类似于图5的滑片502,但具有两种不同类型的感应线圈电路。通过供应两个不同的感应线圈电路,滑片602被配置为加热到两个不同的温度。
122.滑片602包括被配置为接收复合材料(未描绘)的铺层表面604、被配置为与工具的上表面接合的工具界面表面606、在铺层表面604和工具界面表面606之间延伸的主体608、在滑片602的主体608内的第一感应线圈电路610和滑片602的主体608内的第二感应线圈电路611。
123.第一感应线圈电路610被配置为将铺层表面604加热到足以固化复合材料(未描绘)的温度。第一感应线圈电路610包括用于从第一电源接收电流并响应于电流生成磁场的导体612。第一感应线圈电路610还包括沿着导体612的长度的至少一部分缠绕的感受器线614。
124.基于固化复合材料所期望的温度、主体608的尺寸和待递送的电流中的至少一个来选择导体612的材料和大小。在一些说明性实例中,选择导体612以使用具有较低成本或较少调整中的至少一个的第一电源。
125.第二感应线圈电路611被配置为将铺层表面604加热到复合材料(未描绘)的铺层温度。在一些说明性实例中,第二感应线圈电路611被配置为从与第一电源分离的第二电源接收电流。在一些说明性实例中,第二感应线圈电路611被配置为从第一电源接收电流。第二感应线圈电路611使得滑片204能够作为用于铺设复合材料208的加热平台来操作。第二感应线圈电路611包括用于接收来自电源的电流并响应于电流生成磁场的导体613。第二感应线圈电路611还包括沿着导体613的长度的至少一部分缠绕的感受器线615。
126.可以基于关于第一感应线圈电路610所讨论的考虑事项来选择第二感应线圈电路611的每个组件的材料和大小。例如,导体613的大小和类型的选择可以考虑以下中的至少
一个:加热用于复合铺层的滑片602所期望的温度、主体608的尺寸以及待递送的电流。
127.在一些说明性实例中,主体608被称为刚性体。在这些说明性实例中,主体608被配置为在复合材料的运输期间支撑复合材料。在这些说明性实例中,主体608由材料形成并且具有足够的厚度以形成刚性体,该刚性体被配置为在复合材料的运输期间支撑复合材料。主体608由热固性复合材料形成。主体608的热固性复合材料包括热固性树脂和增强纤维。增强纤维可以包括石墨纤维、玻璃纤维或任何其他所期望的增强纤维中的至少一种。
128.如图所示,滑片602进一步包括连接到滑片602的主体608的金属层616。在这个说明性实例中,金属层616形成铺层表面604。选择用于金属层616的材料使得金属层616增加铺层表面604的耐久性。金属层616被配置为使得金属层616的耐久性大于形成主体608的复合材料的耐久性。如图所示,滑片602的工具界面表面606由滑片602的主体608形成。
129.图6中的滑片602的图示并不意味着暗示对可以实施说明性实施方式的方式的物理或结构限制。可以使用除了图示的组件之外或代替图示的组件的其他组件。一些组件可能是不必要的。此外,提供这些块是为了说明一些功能性组件。当在说明性实施方式中实施时,这些框中的一个或多个可以被组合、划分或组合并划分为不同的框。
130.例如,金属层616是任选的。在一些说明性实例中,不存在金属层616。在其他说明性实例中,铺层表面604由主体608形成。在其他说明性实例中,铺层表面604是施加到主体608以提供增强的耐久性中的至少一个的涂层。
131.作为另一个实例,可以添加隔热层。在一些说明性实例中,隔热层形成工具界面表面606。
132.作为又另一个实例,第一感应线圈电路610和第二感应线圈电路611可以与所描绘的不同地定位在主体608中。在一个未描绘的说明性实例中,第二感应线圈电路611可以定位在第一感应线圈610之上。
133.在一些说明性实例中,感应线圈电路610和第二感应线圈电路611具有不同的居里温度。在一些说明性实例中,第二感应线圈电路611包括第二导体(导体613)和第二感受器线(感受器线615)。感受器线615具有第二居里温度,其中感受器线614的第一居里温度不同于第二居里温度。在一些说明性实例中,第一居里温度是固化温度并且第二居里温度是铺层温度
134.图7-11显示了在滑片702上铺设、转移和固化复合材料(复合材料706)的一个说明性实例。现在转向图7,根据说明性实施方式描绘了铺设在铺层支撑件上的滑片上的复合材料的横截面图的图示。在视图700中,滑片702定位在铺层支撑件704上以接收复合材料706。自动层压设备708将复合材料706铺设在滑片702的铺层表面710上。滑片702的铺层表面710用作用于复合材料706的外模线。
135.滑片702是图2的滑片204的物理实施。复合材料706是图2的复合材料208的物理实施。铺层支撑件704是铺层支撑件262的物理实施。在一些说明性实例中,铺层支撑件704不是“高热容量工具”。当铺层支撑件704不是“高热容量工具”时,铺层支撑件704具有比固化工具更低的成本。
136.现在转向图8,根据说明性实施方式描绘了从铺层支撑件移除滑片上的复合材料的横截面图的图示。在视图800中,滑片702从铺层支撑件704中移除。
137.如在视图800中可以看出,滑片702的刚性足以支撑复合材料706。在复合材料706
的运输期间,滑片702的铺层表面710维持其形状。在复合材料706的运输期间,维持复合材料706的形状。
138.通过在铺设复合材料706之后和固化复合材料706之前移除滑片702,铺层支撑件704可用于接收另一个滑片。通过在完成复合材料706的铺层时移除滑片702,降低了自动层压设备708的停机时间。通过在完成复合材料706的铺层时移除滑片702,增加了自动层压设备708的效率。通过在完成复合材料706的铺层时移除滑片702,增加了制造系统的生产量。随着时间的推移制造的复合部件的数量将通过减少自动层压设备708的停机时间而增加。
139.现在转向图9,根据说明性实施方式描绘了从铺层支撑件移动滑片上的复合材料的横截面图的图示。在视图900中,承载复合材料706的滑片702被降低到工具902上。工具902是固化工具。工具902是“高热容量工具”。降低滑片702直到滑片702的工具界面表面904与工具902的上表面906接触。在滑片702的界面表面904与工具902的上表面906接触后,将滑片702固定到工具902。
140.现在转向图10,根据说明性实施方式描绘了在感应固化系统中放置刚性衬板的横截面图的图示。在视图1000中,滑片702已固定到工具902。
141.在视图1000中,已将许多刚性衬板1002放置在复合材料706上。许多刚性衬板1002是图2的许多刚性衬板252的物理实施。如图所示,许多刚性衬板1002包括刚性衬板1004、刚性衬板1006、刚性衬板1006、刚性衬板1008和刚性衬板1010。如图所示,许多刚性衬板1002中的每一个都包括至少一个相应的感应电路。许多刚性衬板1002中的每一个可以通过存在于相应的刚性衬板中的至少一个感应电路来感应加热。许多刚性衬板1002可以被称为许多感应加热刚性衬板。
142.现在转向图11,根据说明性实施方式描绘了在感应固化系统中定位加热毯的横截面图的图示。在视图1100中,感应固化系统1102的加热组件已被定位。在视图1100中,感应固化系统1102包括滑片702、许多刚性衬板1002和加热毯1104。加热毯1104覆盖并热接触复合材料706的第二面。许多刚性衬板1002也接触复合材料706的第二面。加热毯1104的外周向外延伸超出复合材料706的边缘并且覆盖滑片702的铺层表面710的一部分。
143.图7-11中感应固化系统1102的组件的图示并不意味着暗示对可以实施说明性实施方式的方式的物理或结构限制。可以使用除了图示的组件之外或代替图示的组件的其他组件。一些组件可能是不必要的。此外,提供这些框是为了说明一些功能性组件。当在说明性实施方式中实施时,这些框中的一个或多个可以被组合、划分或组合并划分为不同的框。
144.例如,复合材料706中加强件的大小、形状、曲率、位置,加强件的数量和加强件的形状不限于复合材料706中描述的那些。复合材料706可以具有任何期望大小、形状和曲率,以及任何期望位置、数量和形状的加强件。
145.作为另一个实例,在图10和11中,在滑片702存在于工具902上时,将许多刚性衬板1002和加热毯1104放置在复合材料706上。在其他说明性实例中,在将滑片702放置到工具902上之前,将许多刚性衬板1002或加热毯1104的至少一个放置在复合材料706上。在一些说明性实例中,在将滑片702从铺层支撑件704移除之前,将许多刚性衬板1002放置在复合材料706上。在一些说明性实例中,在将滑片702从铺层支撑件704移除之前,将加热毯1104被放置在复合材料706上。
146.在一些说明性实例中,滑片702被转移到铺层支撑件704和工具902之间的中间工
具。
147.在一些说明性实例中,在滑片702存在于中间工具上时,在将滑片702放置在工具902上之前,将许多刚性衬板1002或加热毯1104中的至少一个放置在复合材料706上。在一些说明性实例中,在滑片702存在于中间工具上时,将许多刚性衬板1002放置在复合材料706上。在一些说明性实例中,在滑片702存在于中间工具上时,将加热毯1104放置在复合材料706上。
148.在其他说明性实例中,加热毯1104可以在滑片702之上延伸并且覆盖工具902的一部分并且与工具902接触。在一些说明性实例中,许多刚性衬板1002或加热毯1104中的至少一个是任选的。
149.现在转向图12,根据说明性实施方式描绘了形成复合部件的方法的流程图的图示。可以执行方法1200以制造图1的飞行器100的复合部件。可以使用图2的感应固化系统202的组件执行方法1200。可以使用图3的感应固化系统300的组件执行方法1200。可以使用图4的感应固化系统402的组件来执行方法1200。可以使用图5的滑片502来执行方法1200。可以使用图6的滑片602来执行方法1200。可以使用如图7-11所示的感应固化系统1102的组件来执行方法1200。可以如图7-11中所讨论的那样执行方法1200。
150.方法1200将复合材料铺设在定位于铺层支撑件上的滑片的铺层表面上(操作1202)。滑片的铺层表面由滑片的主体的材料或连接到滑片的主体的附加材料中的至少一种形成。在一些说明性实例中,滑片的铺层表面是连接到滑片的主体的金属层。在一些说明性实例中,铺层表面是施加到滑片的主体的涂层。在一些说明性实例中,滑片的铺层表面由滑片的主体的复合材料形成。
151.方法1200将已经铺设在滑片上的复合材料运输到工具,其中滑片包括被配置为在运输期间支撑复合材料的刚性体(操作1204)。当运输复合材料时,滑片具有足够的刚性以维持复合材料的形状。
152.方法1200将滑片固定到工具,使得滑片的工具界面表面与工具的上表面接触(操作1206)。工具界面表面由滑片的主体的材料或连接到滑片的主体的附加材料中的至少一种形成。在一些说明性实例中,滑片的工具界面表面由隔热层形成。在一些说明性实例中,工具界面表面由滑片的主体的复合材料形成。
153.方法1200使用由滑片的刚性体内的感应线圈电路生成的热量固化滑片上的复合材料,同时将滑片固定到工具(操作1208)。刚性体中的感应线圈电路使用电流生成热量。更具体地,导体响应于电流生成磁场,并且感受器响应于磁场生成热量。之后,方法1200可以终止。
154.在一些说明性实例中,方法1200在固化复合材料之前将许多刚性衬板放置在复合材料上(操作1212)。在一些说明性实例中,在执行操作1212之后,固化复合材料包括使用由许多刚性衬板内的许多感应线圈电路生成的热量来加热复合材料(操作1214)。
155.在一些说明性实例中,方法1200将加热毯放置在复合材料和许多刚性衬板之上(操作1216)。在一些说明性实例中,在执行操作1216之后,固化复合材料包括使用加热毯感应加热复合材料(操作1218)。
156.在一些说明性实例中,将滑片固定到工具包括使用机械约束将滑片保持在适当位置和使用真空拉动滑片抵靠工具界面表面中的至少一种(操作1220)。在一些说明性实例
中,将滑片固定到工具包括放置连接到滑片的刚性体的隔热层与工具的上表面接触(操作1222)。
157.在一些说明性实例中,固化滑片上的复合材料包括供应频率在1khz和150khz之间的电流(操作1224)。在一些说明性实例中,固化滑片上的复合材料包括供应频率低于9khz的电流(操作1226)。在一些说明性实例中,方法1200进一步包括在复合材料的铺设期间使用滑片的第二感应线圈电路加热滑片,其中感应线圈电路和第二感应线圈电路具有不同的居里温度(操作1228)。
158.如本文所用,当与项目列表一起使用时,短语“至少一个”意味着可以使用一个或多个所列项目的不同组合,并且可能仅需要列表中的每个项目之一。例如,“项目a、项目b或项目c中的至少一个”可以包括但不限于项目a、项目a和项目b、或项目b。该实例也可以包括项目a、项目b和项目c、或项目b和项目c。当然,可以存在这些项目的任何组合。在其他实例中,“至少一个”可以是,例如但不限于,项目a中的两个;项目b中的一个和项目c中的十个;项目b中的四个和项目c中的七个;或其他适合的组合。项目可以是具体的对象、事物或类别。换言之,可以使用列表中的任何组合项目和许多项目中的至少一种,但并不需要列表中的所有项目。
159.不同描绘的实施方式中的流程图和框图说明了说明性实施方式中的装置和方法的一些可能实施的结构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个框可以表示模块、段、功能或操作或步骤的一部分中的至少一种。
160.在说明性实施方式的一些可选实施中,框中标注的一个或多个功能可以不按图中标注的顺序出现。例如,在一些情况下,连续显示的两个块可以基本上同时执行,或者有时可以以相反的顺序执行这些块,这取决于所涉及的功能性。此外,除了流程图或框图中所示的框之外,还可以添加其他框。一些框可能是任选的。例如,操作1212到操作1218中的任何都可以是任选的。
161.本公开内容的说明性实施方式可以在如图13所示的飞行器制造和服务方法1300和如图14所示的飞行器1400的背景下描述。首先转向图13,根据说明性实施方式描绘了飞行器制造和服务方法的图示。在预生产期间,飞行器制造和服务方法1300可以包括图14中的飞行器1400的规格和设计1302以及材料采购1304。
162.在生产期间,发生飞行器1400的组件和子装配件制造1306和系统集成1308。此后,飞行器1400可通过认证和交付1310以便投入服务1312。在客户使用服务中1312期间,飞行器1400被预先安排进行例行维护和服务1314,这可能包括修改、重新配置、翻新或其他维护和服务。
163.飞行器制造和服务方法1300的每个过程可以由系统集成商、第三方和/或运营商进行或执行。在这些实例中,运营商可以是客户。出于本描述的目的,系统集成商可以包括但不限于任何数量的飞行器制造商和主要系统分包商;第三方可能包括但不限于任何数量的销售商、分包商和供应商;运营商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
164.现在参考图14,描绘了其中可以实施说明性实施方式的飞行器的图示。在该实例中,飞行器1400由图13的飞行器制造和服务方法1300生产并且可以包括具有多个系统1404的机身1402和内部1406。系统1404的实例包括推进系统1408、电气系统1410、液压系统1412和环境系统1414中的一种或多种。可以包括任何数量的其他系统。
165.本文所体现的装置和方法可以在飞行器制造和服务方法1300的至少一个阶段期间使用。一个或多个说明性实施方式可以在图13的组件和子装配件制造1306、系统集成1308、服务中1312、或维护和服务1314中的至少一个期间制造或使用。
166.可以通过方法1200形成飞行器1400的机身1402的一部分。方法1200可以在组件和子装配件制造1306期间执行。感应固化系统202可以用于在组件和子装配件制造1306期间形成复合结构。使用方法1200形成的复合结构在服务中1312期间存在和使用。方法1200可以在维护和服务1314期间执行以形成替换部件。
167.说明性实例在复合结构的制造中提供了优势。工具表面型自加热滑片提供快速和精确的组件固化。这种更灵活的过程有助于适应加速的生产速度。与高压釜或烘箱相比,感应加热滑片提供了更快和更有效的热量施加。
168.滑片可以作为铺层表面,和用于将铺层从成本较低的铺层芯轴转移到成本较高的固化工具上,从而消除成本。
169.使用低成本的铺层芯轴将复合材料铺设在滑片上。将铺层转移到铺层固化工具,并固定滑片以用于加工复合材料。带有滑片和复合材料的工具可以移动到压力容器中。许多加热毯和滑片连接到所期望的感应电源。复合铺层可以是真空袋装。开始加热滑片和毯。
170.然后将复合材料快速加热至固化步骤,同时根据适当的固化动力学模型所规定的施加气动压力。智能感受器在规定的固化温度下提供热水平测量。固化容器中环境温度气体加压介质的精简循环扫除固化期间任何放热放出的热量,同时智能感受器继续将滑片和毯的温度驱动到所期望的固化温度。如本文所用,智能感受器由一种或多种材料构成,这些材料在达到阈值(即居里)温度之前有效地生成热量。
171.一旦达到所期望的固化状态,因为工具主体没有被加热并且压力容器中的气体处于环境温度,复合部件可以迅速冷却。然后将复合部件和工具从压力容器中取出,然后将部件进行去袋装,然后将其送去检查和修整。
172.进一步地,本公开内容包括根据以下条款的实施方式:
173.条款1.一种形成复合部件的方法(1200),所述方法包括:
174.将复合材料(208)铺设(1202)在定位在铺层支撑件(262)上的滑片(204)的铺层表面(206)上;
175.将已经铺设在所述滑片(204)上的所述复合材料(208)运输(1204)到工具(214),其中所述滑片(204)包括被配置为在运输期间支撑所述复合材料(208)的刚性体(250);
176.将所述滑片(204)固定(1206)到所述工具(214),使得所述滑片(204)的工具界面表面(210)与所述工具(214)的上表面(212)接触;和
177.使用由所述滑片(204)的所述刚性体(250)内的感应线圈电路(218)生成的热量固化(1208)在所述滑片(204)上的所述复合材料(208),同时所述滑片(204)被固定到所述工具。
178.条款2.根据条款1所述的方法(1200),进一步包括:
179.在固化所述复合材料(208)之前,将许多刚性衬板放置(1212)到所述复合材料(208)上,其中(1214)固化所述复合材料(208)包括使用由所述许多刚性衬板内的许多感应线圈电路生成的热量加热所述复合材料(208)。
180.条款3.根据条款2所述的方法(1200),进一步包括:
181.将加热毯(244)放置(1216)到所述复合材料(208)和所述许多刚性衬板之上,其中(1218)固化所述复合材料(208)包括使用所述加热毯(244)感应加热所述复合材料(208)。
182.条款4.根据条款1-3中任一项所述的方法,其中(1224)固化所述滑片(204)上的所述复合材料(208)包括供应具有1khz和150khz之间的频率(238)的电流(228)。
183.条款5.根据条款1-4中任一项所述的方法(1200),其中(1220)将所述滑片(204)固定到所述工具(214)包括使用机械约束将所述滑片(204)保持在适当位置和使用真空拉动所述滑片(204)抵靠所述工具界面表面(210)中的至少一种。
184.条款6.根据条款1-5中任一项所述的方法(1200),其中(1222)将所述滑片(204)固定到所述工具(214)包括放置连接到所述滑片(204)的所述刚性体(250)的隔热层(224)与所述工具(214)的所述上表面(212)接触。
185.条款7.根据条款1-6中任一项所述的方法(1200),其中(1226)固化所述滑片(204)上的所述复合材料(208)包括供应频率(238)低于9khz的电流(228)。
186.条款8.根据条款1-7中任一项所述的方法(1200),进一步包括:
187.在所述复合材料(208)的铺设期间,使用所述滑片(204)的第二感应线圈电路(611)加热(1228)所述滑片(204),其中所述感应线圈电路(218、610)和所述第二感应线圈电路(611)具有不同的居里温度。
188.条款9.一种感应固化系统(202),其包括:
189.滑片(204),其包括:
190.铺层表面(206),其被配置为接收复合材料(208);
191.工具界面表面(210),其被配置为与工具(214)的上表面(212)接合;
192.刚性体(250),其在所述铺层表面(206)和所述工具界面表面(210)之间延伸,所述刚性体(250)被配置为在所述复合材料(208)的运输期间支撑所述复合材料(208);和
193.所述滑片(204)的所述刚性体(250)内的感应线圈电路(218),所述感应线圈电路(218)被配置为将所述铺层表面(206)加热到足以固化所述复合材料(208)的温度,选择所述感应线圈电路(218)的直径(236)以使用频率(238)低于150khz的电源(234)生成热量;和
194.与所述感应线圈电路(218)耦合的电源(234),所述电源(234)基于所述感应线圈电路(218)的直径(236)进行选择。
195.条款10.根据条款9所述的感应固化系统(202),其中所述滑片(204)进一步包括连接到所述滑片(204)的所述刚性体(250)的隔热层(224),其中所述隔热层(224)形成所述工具界面表面(210)。
196.条款11.根据条款9或10所述的感应固化系统(202),进一步包括:
197.刚性衬板(254),其中所述刚性衬板(254)包括在所述刚性衬板(254)的刚性体内的衬板感应线圈电路(256),所述衬板感应线圈电路(256)被配置为加热所述刚性衬板(254)。
198.条款12.根据条款9-11中任一项所述的感应固化系统(202),进一步包括:
199.贴合所述复合材料(208)的加热毯(244),所述加热毯(244)包括感应加热电路(242)。
200.条款13.根据条款9-12中任一项所述的感应固化系统(202),进一步包括:
201.所述工具(214),其中所述工具(214)进一步包括真空系统(264),所述真空系统
(264)被配置为相对于所述工具(214)的所述上表面(212)限制所述滑片(204)。
202.条款14.根据条款9-13中任一项所述的感应固化系统(202),其中所述电源(234)的频率(238)低于9khz。
203.条款15.根据条款9-14中任一项所述的感应固化系统(202),其中所述工具(214)的所述上表面(212)被配置为接收复合材料(208)。
204.条款16.根据条款9-15中任一项所述的感应固化系统(202),其中所述滑片(204)进一步包括连接到所述滑片(204、502)的所述刚性体(250、508)的金属层(516),其中所述金属层(516)形成所述铺层表面(206、504)。
205.条款17.根据条款16所述的感应固化系统(202),其中所述刚性体(250)由复合材料(208)形成。
206.条款18.根据条款9-17中任一项所述的感应固化系统(202),其中所述感应线圈电路(218)包括:
207.导体(226),其用于接收电流(228)并响应于所述电流(228)生成磁场;和
208.感受器线(232),其沿所述导体(226)的长度的至少一部分螺旋缠绕,并且包括在其间限定间隙的一系列绕线,使得每个绕线上的圆周位置与在同一圆周位置处的相邻绕线间隔开,所述磁场穿过所述绕线之间的所述间隙,从而促进所述线(232)内的涡流流动,所述线(232)由具有居里温度的磁性材料构成,所述线响应于所述磁场被感应加热。
209.条款19.根据条款9-18中任一项所述的感应固化系统(202),其中所述感应线圈电路(218、610)包括导体(226、612)和感受器线(232、614),其具有第一居里温度,并且其中所述滑片(204)进一步包括第二感应线圈电路(611),并且其中所述第二感应线圈电路(611)包括第二导体(613)和第二感受器线(615),其具有第二居里温度,其中所述第一居里温度不同于所述第二居里温度。
210.条款20.根据条款19所述的感应固化系统(202),其中所述第一居里温度是固化温度并且其中所述第二居里温度是铺层温度。
211.条款21.一种感应固化系统(202),其包括:
212.滑片(204),其包括:
213.铺层表面(206),其被配置为接收复合材料(208);
214.工具界面表面(210),其被配置为与工具(214)的上表面(212)接合;
215.主体(216),其在所述铺层表面(206)和所述工具界面表面(210)之间延伸;和
216.所述滑片(204)的所述主体(216)内的感应线圈电路(218),所述感应线圈电路(218)被配置为将所述铺层表面(206)加热到足以固化所述复合材料(208)的温度,所述感应线圈电路(218)包括导体(226)和感受器线(232),所述导体(226)用于接收所述电流(228)并响应于所述电流(228)生成磁场,和所述感受器线(232)沿所述导体(226)的长度的至少一部分缠绕,所述感受器线(232)具有大于0.05英寸的直径(240)。
217.条款22.根据条款21所述的感应固化系统(202),进一步包括:
218.贴合所述复合材料(208)的加热毯(244),所述加热毯(244)包括感应加热电路(242)。
219.条款23.根据条款22所述的感应固化系统(202),其中所述滑片(204)的所述感应线圈电路(218)被配置为响应于具有第一频率范围的电流(228)而生成热量,其中所述加热
毯(244)的所述感应加热电路(242)被配置为响应于具有第二频率范围的电流而生成热量,并且其中所述第一频率范围在所述第二频率范围之外并且与所述第二频率范围分开。
220.条款24.根据条款23所述的感应固化系统(202),其中所述第一频率范围低于9khz。
221.条款25.根据条款21-24中任一项所述的感应固化系统(202),其中所述主体(216)是刚性体(250),并且其中所述刚性体(250)足够刚性以在所述复合材料(208)的运输期间支撑所述复合材料(208)。
222.不同说明性实施方式的描述是为了说明和描述的目的而呈现的,并不旨在穷举或限制于所公开形式的实施方式。许多修改和变化对于本领域普通技术人员将是显而易见的。进一步地,与其他说明性实施方式相比,不同说明性实施方式可以提供不同的特征。选择和描述所选择的一个或多个实施方式是为了最好地解释实施方式的原理、实际应用,并使本领域的其他普通技术人员能够理解具有多种修改的多种实施方式的公开内容适用于预期的具体用途。