用于在安装之前检查部分固化的修理补片的方法和组件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于在安装之前检查部分固化的修理补片的方法和组件。提供方法和组件以便在安装之前检查部分固化的修理补片。例如，提供用于检查修理补片的组件，其包括由复合材料组成的部分固化的修理补片。组件还包括靠近通过其将引入超声信号的修理补片的表面布置的声学促进层。组件进一步包括包围修理补片和声学促进层的真空袋。与空气的声阻抗接近修理补片和真空袋各自的声阻抗相比，声学促进层的声阻抗更接近修理补片和真空袋各自的声阻抗。
【专利说明】
用于在安装么前检查部分固化的修理补片的方法和组件
技术领域
[0001] 实例实施方式设及用于检查修理补片(repairs patch)的方法和组件，并且更具 体地，设及在安装之前用于检查部分固化的修理补片的方法和组件。
【背景技术】
[0002] 修理补片用于修理各种结构，诸如交通工具一一其包括飞机、水运工具等，W及建 筑物和其它结构。在运点上，修理补片可由复合材料一一诸如嵌入环氧树脂基体的碳纤 维一一组成，其中复合修理补片被粘接至结构从而对修理起作用。
[0003] 由复合材料组成的修理补片可在将修理补片安装在结构上之前被部分固化。在运 点上，在修理补片被安装之前，修理补片可被压实和加固，诸如根据双真空压实(DVD)方法。 然而，由于修理补片的部分固化，孔隙率或脱层可能不利地被引入修理补片，运可有害地影 响修理补片在安装之后的性能和寿命。例如，由于包含呼气（expired)材料，或由于真空泄 露或不恰当的固化溫度或另一固化参数，孔隙率可被引入。
[0004] -旦修理补片已经被部分固化，可将修理补片安装，从而修理结构。在运点上，修 理补片可被粘接至结构，然后一旦在结构上的适当位置，修理补片可经受最终固化过程。在 安装修理补片之后，可检查修理补片W确定修理补片的孔隙率和由粘合剂限定的修理补片 和结构之间的粘合层等参数。在修理补片和/或粘合层不能满足与成功安装修理补片相关 联的预定需要的情况中，诸如在修理补片和/或粘合层具有过大的孔隙率的情况中，可移除 修理补片，重新加工结构的表面，并安装另一修理补片。在安装另一修理补片之前移除不成 功的修理补片和重新加工结构的表面的过程可W是耗时和昂贵的过程，其延迟结构的最终 重新投入使用。
[0005] 通过在修理补片安装W后检查修理补片也难W区分W下问题:诸如由修理补片引 起的或由修理补片和结构之间的粘合层引起的，或由位于修理补片背面的结构的几何变化 和表面涂层引起的过大孔隙率。而且，关于修理补片的孔隙率，在安装修理补片之后检查修 理补片可阻碍技术员确定孔隙率是否在安装之前修理补片的部分固化期间被引入，或在修 理补片的最终固化期间被引入。因此，难W精确地确定应当被引入的修理过程的任何系统 变化。
【发明内容】
[0006] 根据实例实施方式提供了方法和组件，从而在安装之前检查部分固化的修理补 片。通过在安装之前但在修理补片的部分固化之后检查修理补片，方法和组件可确保仅仅 被安装的修理补片是满足预定需要的修理补片，诸如通过在开始安装时具有足够低水平的 孔隙率，没有脱层和不包括异物夹杂物或包括可接受水平的异物夹杂物。因此，方法和组件 可避免安装已经不满足预定需要的修理补片，诸如通过在开始安装之前具有不可接受的高 孔隙率，具有脱层或包括大于可接受水平的异物夹杂物，因此可减少必须被移除和替换的 安装的修理补片的百分比。由于在安装之前检查修理补片，简化了在最终结合之后修理补 片的随后的检查，因为在一些实施方式中，在最终结合之后的检查可关注粘合层处的瑕疵， 而不必须对修理补片进行费力的孔隙率检查。
[0007] 在实例实施方式中，提供了用于检查修理补片的组件。组件包括由复合材料组成 的部分固化的修理补片。组件还包括在修理补片的表面附近布置的声学促进层(acoustic facilitation layer)，通过该层可引入超声信号。组件进一步包括包围修理补片和声学促 进层的真空袋。声学促进层具有声阻抗，与空气的声阻抗接近修理补片和真空袋各自的声 阻抗相比，其更接近修理补片和真空袋各自的声阻抗。例如，声学促进层可由娃基合成橡 胶、娃橡胶、下基橡胶、氯下橡胶、氨基甲酸乙醋橡胶或其组合组成。
[0008] 实例实施方式的组件还包括超声换能器，其配置为通过真空袋和声学促进层引入 超声信号然后进入修理补片。该实例实施方式的超声换能器还被配置为接收从修理补片返 回的回波信号，W有助于修理补片的单面检查。实例实施方式的真空袋配置为在修理补片 的单面检查期间向声学促进层和修理补片施加压力。压力增强真空袋和声学促进层之间的 紧密接触并提高超声传输。
[0009] 实例实施方式的组件还包括靠近与修理补片的表面相对的修理补片的第二表面 布置的第二声学促进层，通过该层引入超声信号。该实例实施方式的组件也包括超声换能 器，其配置为引入通过真空袋，声学促进层和修理补片两者传播的超声信号W便有助于修 理补片的透射传输检查（t虹OU曲transmission inspection)。
[0010] 在另一实例实施方式，提供用于检查修理补片的组件。组件包括由复合材料组成 的部分固化的修理补片。组件还包括包围修理补片并直接与修理补片接触W便正好在真空 袋和修理补片之间限定界面的真空袋。真空袋由声学促进材料组成，与空气的声阻抗接近 修理补片的声阻抗相比，该材料的声阻抗更接近修理补片的声阻抗。例如，真空袋可由娃基 合成橡胶、娃橡胶、下基橡胶、氯下橡胶、氨基甲酸乙醋橡胶或其组合组成。
[0011] 实例实施方式的组件还包括超声换能器，其配置为通过真空袋引入超声信号并且 然后进入修理补片。该实例实施方式的超声换能器进一步被配置为接收从修理补片返回的 回波信号W有助于修理补片的单面检查。该实例实施方式的真空袋配置为在修理补片的单 面检查期间向修理补片施加压力。在可选的实施方式中，组件进一步包括超声换能器，其配 置为引入通过真空袋和修理补片传播的超声信号W便有助于修理补片的透射传输检查。
[0012] 在进一步实例实施方式中，提供检查部分固化的修理补片的方法。方法包括将修 理补片放置在真空袋内，使得声学促进材料与修理补片直接接触W便正好在声学促进材料 和修理补片之间限定界面。与空气的声阻抗接近修理补片的声阻抗相比，声学促进材料的 声阻抗更接近修理补片的声阻抗。方法还包括发送超声信号，使得超声信号在通过声学促 进材料传播之后被引入修理补片。方法进一步包括在与修理补片相互作用并通过声学促进 材料传播之后接收超声信号，并基于接收的超声信号确定修理补片的完整性。
[0013] 实例实施方式的方法还包括靠近修理补片的表面布置由声学促进材料组成的声 学促进层，通过该层引入超声信号。在该实施方式中，通过将修理补片和声学促进层放置在 真空袋内，将修理补片放置在真空袋内。该实例实施方式的方法配置为执行传输和接收来 自单面修理补片的超声信号。
[0014] 实例实施方式的方法还包括靠近修理补片的表面布置由声学促进材料组成的声 学促进层，通过该层引入超声信号。该实例实施方式的方法还包括靠近与修理补片的表面 相对的修理补片的第二表面布置第二声学促进层，通过该层引入超声信号。在该实例实施 方式中，通过将具有靠近其相对表面布置的声学促进层的修理补片放置在真空袋内，将修 理补片放置在真空袋内。该实例实施方式的方法还通过接收从与表面相对的修理补片的表 面离开的超声信号接收超声信号，通过该表面将超声信号引入修理补片。
[0015] 实例实施方式的方法还包括确定修理补片的完整性是否满足预定标准。在其中修 理补片的完整性满足预定标准的情况中，方法进一步包括将修理补片施加至结构和进一步 固化修理补片。但是，在其中修理补片的完整性不满足预定标准的情况中，方法进一步包括 丢弃修理补片或重新加工修理补片。
[0016] 在实例实施方式中，真空袋由声学促进材料组成。实例实施方式的声学促进材料 由娃基合成橡胶、娃橡胶、下基橡胶、氯下橡胶、氨基甲酸乙醋橡胶或其组合组成。实例实施 方式的修理补片在被放置在真空袋内之前已经被压实和加固。
【附图说明】
[0017] 因此，已经概括地描述了本公开内容的某些实例实施方式，下文将参考附图，附图 不一定按比例绘制，并且其中：
[0018] 图1是具有安装在其上的修理补片的飞机的机翼部分的透视图；
[0019] 图2是根据本公开内容的实例实施方式的修理补片的横截面图；
[0020] 图3是根据本公开内容的另一实例实施方式的修理补片的横截面图；
[0021] 图4是根据本公开内容的进一步实例实施方式的修理补片的横截面图；
[0022] 图5是根据本公开内容的又另一实例实施方式的修理补片的横截面图；和
[0023] 图6是图解根据本公开内容的实例实施方式执行的操作的流程图。
【具体实施方式】
[0024] 现在，参考显示一些但不是所有方面的附图，在下文将更加完全地描述本公开内 容。实际上，本公开内容可W W许多不同的形式体现，并且不应被解释为限于本文中所提出 的方面。相反，提供运些方面使得本公开内容将满足可适用的法定要求。贯穿全文，相同的 数字指代相同的元件。
[0025] 根据本公开内容的实例实施方式，提供用于检查修理补片的组件和相关的方法。 在运点上，可利用修理补片，从而修理各种结构，诸如交通工具，包括飞机，船舶等。通过实 例，图1描绘了修理补片12已经被固定至其的飞机的机翼10的部分，诸如使用粘合剂，从而 修理机翼中W虚线示出的缺陷14。通过使用修理补片12修理结构，诸如图1的飞机机翼10， 如果存在结构停止运行，则运些结构可现场被修理，从而减少时间。
[00%]修理补片12通常由复合材料一一诸如热固性复合材料一一形成，其W-个或多个 复合材料层片呈现。虽然修理补片12可由各种类型的复合材料的层片形成，但是实例实施 方式的修理补片由嵌入环氧树脂基体中的碳纤维形成的层片组成。
[0027]根据实例实施方式，在安装在结构上之前检查修理补片12。如果修理补片12是可 接受的，则将修理补片粘接至结构，并且在固定修理补片之后，一般再次检查修理补片和将 修理补片固定至结构得到的粘合层，W确保修理补片和粘合层是可接受的，诸如通过具有 足够的结构完整性。关于修理补片12的结构完整性所考虑的参数包括检查修理补片和粘合 层，W确定修理补片和粘合层的孔隙率，W确定修理补片内脱层的存在和/或W确定修理补 片内一种或多种异物夹杂物诸如层片背衬纸的存在。具有超过预定阀值的孔隙率、超过预 定限度的脱层、或超过预定值的异物夹杂物的数目的修理补片12和粘合层可被认为是不可 接受的，并且由此可被移除并用具有提高的完整性的另一修理补片替换。
[0028] 在花费安装修理补片所需的时间和资源之前，通过在修理补片12安装之前检查修 理补片12,用于检查修理补片的组件和方法可确保修理补片满足指示适当的修理补片的预 定需求，诸如通过具有满足预定阀值的完整性，如小于预定阀值的孔隙率和可接受的少量 脱层和异物夹杂物。因此，可丢弃或重新加工在安装之前不满足预定需求的修理补片12, W 便避免甚至在安装之前不符合要求的修理补片的安装和可能的随后的移除。
[0029] 在检查之前，修理补片12-般被适当地制成一定尺寸，诸如通过切割为期望的尺 寸和然后部分固化。例如，修理补片12可被压实和加固，W便消除在中等热和真空下一一诸 如通过DVD过程一一层片或预浸溃的层压板之间的至少一些空气或挥发组分，W生产郎介段 修理补片。在运点上，DVD过程可包括铺放修理补片12,真空装袋修理补片，将装袋的补片放 入刚性盒子，对盒子抽真空，施加高溫(低于固化溫度），使补片通过排气管从真空袋排气至 环境，使盒子恢复大气压，并且压缩修理补片W使排气的材料加固。在修理补片的部分固化 期间，修理补片12的孔隙率可增加。在修理补片12的部分固化之后，可根据本公开内容的实 例实施方式检查修理补片。在运点上，可通过在具有声学促进材料的真空袋内放置修理补 片检查部分固化的修理补片12,其中声学促进材料靠近修理补片的表面布置，如下面更详 细的描述。
[0030] 现在参考图2,根据实例实施方式，图解用于检查修理补片12的组件20。组件20包 括由复合材料形成的部分固化的修理补片12。该实例实施方式的组件20还包括靠近修理补 片12的表面的声学促进层22,通过该层引入超声信号，如下面所描述。在运点上，实例实施 方式的修理补片12包括相对的第一表面12a和第二表面12b，其中超声信号通过第一表面引 入，如下面所描述。如此，声学促进层22可靠近修理补片12的第一表面12a布置，和在实例实 施方式中，可被布置与修理补片12的第一表面12a接触，W便延伸穿过整个第一表面。
[0031] 声学促进层22由有助于超声信号传播进入修理补片12并减少来自修理补片的表 面12a的反射的材料组成。此外，声学促进层22由形成与修理补片12的第一表面12a紧密、直 接接触的材料组成，由此限定声学促进层和修理补片之间的单一界面。该单一界面与另外 的界面一一如果声学促进层22没有与修理补片12的第一表面12a紧密接触而是在其间存在 空气层，该另外的界面将形成一一形成对照。当超声信号从具有不同声阻抗的材料之间的 界面反射时，相对于其中空气层邻近修理补片的第一表面12a的情况，声学促进层22和修理 补片12之间的单一界面的限定增加了传输进入修理补片的超声信号的百分比。实际上，声 学促进层22与修理补片12的第一表面12a的直接接触消除了 W其它方式由空气层形成的另 外的界面，其将导致待反射的声学信号的百分比增加。
[0032] 如图2中所示，组件2还包括包围修理补片12和声学促进层22并配置为向其施加压 力的真空袋24。真空袋24可由不同材料形成，但在实例实施方式中由尼龙形成。
[0033] 实例实施方式的声学促进层22具有介于空气的声阻抗和修理补片12的声阻抗之 间的声阻抗。通过实例，空气具有0.00043兆瑞利(MRayl)的声阻抗，而由碳纤维形成的修理 补片12具有大约6. OMRayls的声阻抗。如此，该实例实施方式的声学促进层22具有大于 0.1 MRayls和小于6.OMRayls的声阻抗。在另一实施方式中，声学促进层22具有介于空气的 声阻抗和修理补片12W及真空袋24中较小的声阻抗之间的声阻抗。在包括碳纤维补片的上 述实例中，真空袋可由具有2.90MRayls的声阻抗的尼龙形成。因此，该实例实施方式的声学 促进层22具有大于0.1 MRayls和小于2.9MRayls的声阻抗。因此，与空气的声阻抗接近修理 补片和真空袋各自的声阻抗相比，声学促进层22具有更接近修理补片12和真空袋24各自的 声阻抗的声阻抗，W便提供至少部分阻抗匹配。在实例实施方式中，声学促进层22具有至少 1. OMRay 1S，和更具体地至少1.43MRay 1S，和甚至更具体地至少2. OMRay 1S的声阻抗。在运点 上，实例实施方式的声学促进层22的声阻抗比空气的声阻抗更接近真空袋24的声阻抗。
[0034] 虽然声学促进层22可由不同材料形成，但实例实施方式的声学促进层由橡胶类材 料形成，W便形成与修理补片12的第一表面12a的紧密或直接接触，从而有利地消除不期望 的空气层。例如，声学促进层22的橡胶类材料可由橡胶，诸如娃基合成橡胶、娃橡胶、下基橡 胶、氯下橡胶、氨基甲酸乙醋橡胶或其组合形成。更具体地，实例实施方式的声学促进层22 可由波音材料规格(815)1-74的娃基合成橡胶、87指3如?170娃橡胶邪-1201-9密封剂、 Pellethane?氨基甲酸乙醋橡胶或具有117.4份/ 一百份橡胶(P皿)的室溫硫化(RTV)-SO橡 胶形成。
[0035] 如图2中所示，实例实施方式的组件20还包括超声换能器26,其配置为引入通过真 空袋24和声学促进层22传播并且然后进入修理补片12的超声信号。尽管采用修理补片12的 透射传输检查的实施方式被考虑为下面所描述，但是图2的组件20配置为通过单面检查来 检查修理补片12。如此，超声换能器26还被配置为接收从修理补片12返回的回波信号。
[0036] 超声信号的传输方程基于超声信号通过其传播的材料的阻抗。在其中Zo和Zi定义 其间的界面的情况中，定义穿过界面的超声信号的百分比的传输方程被定义为T = 2Zo/(Zi+ Zo)。关于图2的组件20,超声信号的总传输百分比T总是穿过两个界面的传输的乘积，所述两 个界面即，具有指定为Zb的声阻抗的真空袋24和具有指定为Zf的声阻抗的声学促进层22之 间的界面，和声学促进层22和具有指定为Zc的声阻抗的修理补片12之间的界面，使得总传 输百分比T总表达为如下：
[0037]
[003引在其中真空袋24(指定为"袋"）由具有2.90MRayls的声阻抗Zb的尼龙6-6形成并且 修理补片12(指定为"碳"）由嵌入具有大约SMRayls的声阻抗Zc的环氧树脂基体中的碳纤维 组成的实施方式中，对于具有由W六种不同材料一一即，Sylgard?170娃橡胶、下基橡胶、 氯下橡胶、PR-1201-Q密封剂、Pellethane⑩氨基甲酸乙醋橡胶、和具有117.4P皿的RTV-60 橡胶一一形成的声学促进层22的组件，作为冲击在组件20上的总超声信号的百分比的超声 信号进入修理补片的传输百分比T总图解如下。
[0039]
[0040]
[0041 ] 如所示，不同声学促进层22的声阻抗Zf从1.34MRayls变化至2.83MRayls，超声信 号进入修理补片12的传输百分比T总相应地从49.9%变化至64.9%。作为上表提供的比较， 对于包括由尼龙6-6形成的真空袋24和由嵌入环氧树脂基体的碳纤维形成的修理补片12而 没有任何声学促进层，相反带有围绕真空袋内的修理补片的具有〇.〇〇〇43MRayls的声阻抗 的介入的空气层的组件20,由于材料(真空袋/空气和空气/修理补片)之间的多个界面具有 更大不匹配的声阻抗，超声信号进入修理补片的传输百分比T总是约0%。
[0042]在检查修理补片期间，为了进一步助于传输超声信号进入修理补片12,可W对真 空袋24加压W便向声学促进层22和修理补片施加压力。在运点上，压力的增加，诸如约10至 Ilpsi增加了真空袋24、声学促进层22和修理补片12之间的直接接触的紧密性。此外，声学 促进层22压缩，由此增加其密度和相应地增加其声阻抗Zf。在运点上，声阻抗为密度和速度 的函数，如下所示：
[00创 Z = PV
[0044] 其中Z是千克每秒平方米的声阻抗，P是千克每立方米的密度和V是米每秒的超声 信号速度。增加的接触的紧密性和增加的声学促进层22的密度两者进一步提高在检查期间 超声信号进入修理补片12的传输。
[0045] 在其中由真空袋24的加压提供的声学促进层22的压缩使声学促进层的密度P加倍 的情况中，声学促进层的声阻抗将相应地加倍，如下面所示，在检查过程期间，传输进入修 理补片的超声信号的百分比T总相应地增加至诸如64.2%和67.3%之间，如下所示。
[0046]
[0047] 通过增加传输进入修理补片12的超声信号的百分比，从修理补片返回的回波信号 是更大的量级，并且使得增加信噪比和增加特征一一诸如孔隙率、脱层和异物夹杂物一一 的区别。具体而言，增加超声信号的百分比使得来自压实的补片12的背面回波的更好的分 辨率，其被用于推断孔隙率、脱层和异物夹杂物的存在。
[0048] 如上面所提到，和图3中所示，可选地，实例实施方式的组件20可提供修理补片12 的透射传输检查，其中通过修理补片的第一面12a引入超声信号并捕获和分析通过修理补 片的第二面12b离开的信号。在该实施方式中，组件20还包括靠近修理补片12的第二表面 1化布置的第二声学促进层28,该第二表面与通过其引入超声信号的修理补片的第一表面 12a相对。第一声学促进层22和第二声学促进层28可由相同的材料组成。可选地，第一声学 促进层22和第二声学促进层28可由不同的材料形成。在该实例实施方式中，组件20还包括 超声接收器30,其配置为接收从组件的第二面离开修理补片12的超声信号，该第二面与通 过其超声换能器26引入超声信号的第一面相对。在运点上，由超声换能器26通过修理补片 12的第一表面12a引入的超声信号在从修理补片的第二表面12b离开后被超声接收器30接 收。如此，诸如在组件20被保持在挂架(rack)或浸没在水槽中的时候，修理补片12可经历透 射传输检查。
[0049] 在进一步实例实施方式，和如图4中所示，组件20不需要包括不连续的声学促进 层，但相反，真空袋24可至少部分由声学促进材料一一诸如上述的橡胶类材料一一组成。在 实例实施方式中，诸如在其中修理补片12将经历单面检查的情况中，仅靠近修理补片的第 一表面12a的真空袋24的部分需要由声学促进材料32组成，而真空袋的其余部分由另外的 材料一一诸如尼龙一一组成。可选地，在图5中描绘的其中修理补片12将经历透射传输检查 的情况中，整个真空袋24或至少靠近修理补片12的第一表面12a和相对的第二表面12b的真 空袋的那些部分可由声学促进材料32、34组成。然而，在任一实施方式，紧密的和直接的接 触有利地建立在真空袋24和修理补片12之间。
[0050] 通过将声学促进材料渗入真空袋24自身的结构，减少了材料界面数，由此减少了 反射的机会并提高了超声信号进入修理补片12的传输。通过其中仅靠近修理补片12的第一 表面12a的真空袋24的部分由具有1.34MRayls和2.83MRayls之间的声阻抗的声学促进材料 32形成并且真空袋的其余部分由尼龙6-6形成的实例，可执行修理补片12的单面检查。如下 表所指示，对于由嵌入环氧树脂的碳纤维组成并具有大约SMRayls的声阻抗的修理补片12， 包括六种不同类型的声学促进材料32的真空袋24的超声信号进入修理补片的传输百分比 1'总限定如下，传输百分比1'总范围为从其中声学促进材料具有1.34MRayl S声阻抗的实施方式 中的36.5%至其中声学促进材料具有2.83MRayIs声阻抗的实施方式中的64.1 %的传输百 分比T息。
[0化'
[0化；
[0053]如上所述，在其中真空袋24被加压至使形成真空袋部分中的声学促进材料32的密 度加倍的程度的情况中，传输进入修理补片12的超声信号的相应的百分比T总相应地增加， 如下所示。
[0化4]
[0055] 应当注意，对于至少一些声学促进材料，诸如具有117.4P皿的RTV-60密封剂，至少 在其中真空袋24被加压至声学促进材料32的密度加倍的程度的情况中，超声信号进入修理 补片12的传输百分比T总接近100%。
[0056] 图6图解检查部分固化的修理补片12的方法38。方法38包括将修理补片12放置40 在具有靠近修理补片的第一表面12a的声学促进材料的真空袋24内。在其中修理补片12将 经历单面检查的一个实例实施方式中，声学促进材料可靠近通过其将引入超声信号的修理 补片的第一表面12a布置，诸如通过放置声学促进层22与修理补片的表面接触。其后，该实 例实施方式的修理补片12与声学促进层22-起被放置在真空袋24内。可选地，在其中修理 补片12将经历透射传输检查的另一实施方式中，声学促进材料可靠近通过其将引入超声信 号的修理补片的第一表面12a和与通过其将引入超声信号的修理补片的第一表面相对的修 理补片的第二表面12b两者布置。在该实例实施方式中，声学促进层22、28可被放置与修理 补片12的各自表面12a、12b接触。其后，将具有靠近其相对表面12a、12b布置的声学促进层 22、28的修理补片12放置在真空袋24内。作为又另一可选方式，真空袋24可完全地或部分地 由声学促进材料32、34组成，使得声学促进材料靠近通过其将引入超声信号的修理补片12 的第一表面12a或通过其将分别引入超声信号和超声信号将离开的修理补片的相对的表面 12a、12b 放置。
[0057] 然后，该实例实施方式的方法38传输超声信号，使得在通过声学促进材料传播之 后，超声信号被引入修理补片12。参见图6的方框42。例如，超声换能器26可发射被引入修理 补片12的超声信号。由于包含具有比空气的声阻抗更近似接近修理补片12的声阻抗的声学 促进材料，和通过在声学制造材料和修理补片的第一表面12a之间建立紧密的和直接的接 触，超声信号的反射减少，并且传输进入修理补片的超声信号的百分比增加，由此提高修理 补片的得到的检查。
[005引其后，在与修理补片12相互作用并通过声学促进材料传播之后，接收超声信号。参 见图6的方框44。在一个实施方式中，修理补片12经历单面检查，使得传输和接收超声信号 在修理补片的同一面进行，诸如通过同一超声换能器25或通过超声换能器的同一阵列。可 选地，修理补片12经历透射传输检查，使得诸如通过不同于初始发射超声信号的超声换能 器的超声接收器30,接收从与通过其将超声信号引入修理补片的第一表面12a相对的修理 补片12的第二表面12b离开的超声信号。
[0059] 基于接收的超声信号，可在与修理补片相互作用之后确定修理补片12的完整性， 诸如通过计算设备，例如，与接收超声信号的超声探测器30和/或超声换能器26通信的个人 计算机、台式计算机、网络计算机、服务器等。参见图6的方框46。在实例实施方式中，方法38 还包括确定修理补片的完整性是否满足预定标准，诸如确定修理补片的孔隙率是否满足预 定标准，脱层是否超出预定限制或异物夹杂物的数目是否超过预定值。参见方框48。例如， 计算设备可配置为确定修理补片12的孔隙率是否小于预定标准。在其中修理补片12的完整 性满足预定标准的情况中，修理补片可被施加至结构，然后修理补片被完全固化。参见方框 50。在该情况中，修理补片12可被施加至诸如具有介入的环氧树脂层的结构，并然后进一步 固化W便完成修理。如前所述，虽然因为仅实际安装了在安装之前在部分固化之后满足预 定标准的那些修理补片，较大百分比的安装的修理补片应当被发现满足要求，但是在修理 补片安装之后可检查修理补片12和得到的粘合层W确保得到的安装是符合要求的。此外， 在一些实施方式中，最终检查可W仅集中在粘合层上和与粘合层近距离靠近的修理补片12 的层片上，简化了用于最终检查的检查方法。
[0060] 然而，如方框52中所示，在其中修理补片12的完整性不满足预定标准的情况中，修 理补片可被丢弃或重新加工，而不将修理补片安装至结构。如此，在其中修理补片12具有超 过预定标准的孔隙率和/或过量的脱层或异物夹杂物的情况中，修理补片的安装可被中止， 由此避免仅在完成安装之后诸如通过具有不充足的完整性将被确定为不满足要求的安装。 因此，在安装修理补片之前，诸如通过具有过大的孔隙率修理补片12被确定为不满足要求 的情况中，可避免在重新安装另一修理补片之前移除或重新加工结构，由此避免施加和然 后移除不满足要求的修理补片的不期望的资源和时间的花费。
[0061] 此外，本公开内容包含根据下面的条款的实施方式：
[0062] 条款1:用于检查修理补片的组件，组件包含：
[0063] 部分固化的修理补片，其由复合材料组成；
[0064] 声学促进层，其靠近修理补片的表面放置，超声信号将通过表面被引入;和
[0065] 真空袋，其包围修理补片和声学促进层，
[0066] 其中与空气的声阻抗接近修理补片和真空袋各自的声阻抗相比，声学促进层的声 阻抗更接近修理补片和真空袋各自的声阻抗。
[0067] 条款2:根据条款1的组件，进一步包含超声换能器，其配置为通过真空袋和声学促 进层引入超声信号，然后进入修理补片，和接收从修理补片返回的回波信号，W有助于修理 补片的单面检查。
[0068] 条款3:根据条款2的组件，其中真空袋配置为在修理补片的单面检查期间向声学 促进层和修理补片施加压力。
[0069] 条款4:根据条款1的组件，进一步包含第二声学促进层，其靠近与修理补片的表面 相对的修理补片的第二表面布置，超声信号将通过修理补片的表面被引入。
[0070] 条款5:根据条款4的组件，进一步包含：
[0071 ]超声换能器，其配置为引入超声信号;和
[0072] 超声接收器，其配置为接收在通过真空袋、声学促进层和修理补片两者传播之后 的超声信号，W便有助于修理补片的透射传输检查。
[0073] 条款6:根据条款1的组件，其中声学促进层由娃基合成橡胶、娃橡胶、下基橡胶、氯 下橡胶、氨基甲酸乙醋橡胶或其组合组成。
[0074] 条款7 :用于检查修理补片的组件，组件包含：
[0075] 部分固化的修理补片，其由复合材料组成;和
[0076] 真空袋，其包围修理补片并与修理补片直接接触W便正好在真空袋和修理补片之 间限定界面，其中真空袋由声学促进材料组成，并且其中与空气的声阻抗接近修理补片的 声阻抗相比，声学促进材料的声阻抗更接近修理补片的声阻抗。
[0077] 条款8:根据条款7的组件，进一步包含超声换能器，其配置为通过真空袋引入超声 信号，并且然后进入修理补片，和接收从修理补片返回的回波信号，W有助于修理补片的单 面检查。
[0078] 条款9:根据条款8的组件，其中真空袋配置为在修理补片的单面检查期间向修理 补片施加压力。
[0079] 条款10:根据条款7的组件，进一步包含超声换能器，其配置为引入通过真空袋和 修理补片传播的超声信号，W便有助于修理补片的透射传输检查。
[0080] 条款11:根据条款7的组件，其中真空袋由娃基合成橡胶、娃橡胶、下基橡胶、氯下 橡胶、氨基甲酸乙醋橡胶或其组合组成。
[0081] 条款12:检查部分固化的修理补片的方法：
[0082] 将修理补片放置在真空袋内，使得声学促进材料与修理补片直接接触，W便正好 在声学促进材料和修理补片之间限定界面，其中声学促进材料的声阻抗比空气的声阻抗更 接近部分固化的修理补片的声阻抗；
[0083] 发送超声信号，使得在通过声学促进材料传播之后将超声信号引入修理补片;和
[0084] 在与修理补片相互作用和通过声学促进材料传播之后接收超声信号;和
[0085] 基于接收的超声信号确定修理补片的完整性。
[0086] 条款13:根据条款12的方法，进一步包含靠近修理补片的表面布置由声学促进材 料组成的声学促进层，超声信号将通过该表面被引入，和其中将修理补片布置在真空袋内 包含将修理补片和声学促进层布置在真空袋至内。
[0087] 条款14:根据条款13的方法，其中传输和接收超声信号从修理补片的单一面执行。 [008引条款15:根据条款12的方法，进一步包含：
[0089] 靠近修理补片的表面布置由声学促进材料组成的声学促进层，超声信号将通过该 表面被引入;和
[0090] 靠近与修理补片的表面相对的修理补片的第二表面布置第二声学促进层，超声信 号将通过该表面被引入，
[0091] 其中将修理补片放置在真空袋内包含将具有靠近其相对的表面布置的声学促进 层的修理补片放置在真空袋内。
[0092] 条款16:根据条款15的方法，其中接收超声信号包含接收从与通过其将超声信号 引入修理补片的表面相对的修理补片的表面离开的超声信号。
[0093] 条款17:根据条款12的方法，其中真空袋由声学促进材料组成。
[0094] 条款18:根据条款12的方法，其中声学促进材料由娃基合成橡胶、娃橡胶、下基橡 胶、氯下橡胶、氨基甲酸乙醋橡胶或其组合组成。
[00M]条款19:根据条款12的方法，进一步包含：
[0096] 确定修理补片的完整性是否满足预定标准；
[0097] 在其中修理补片的完整性满足预定标准的情况中，将修理补片施加至结构并进一 步固化修理补片;和
[0098] 在其中修理补片的完整性不满足预定标准的情况中，丢弃或重新加工修理补片。
[0099] 条款20:根据条款12的方法，其中修理补片在被放置在真空袋内之前已经被压实 和加固。
[0100] 本领域技术人员将想到本文提出的公开内容的许多修改和其它方面，该公开内容 设及在上述描述和相关附图中呈现的教导的益处。因此，应当理解本公开内容不限于公开 的具体方面，并且该修改和其它方面旨在包括在所附权利要求的范围内。尽管本文采用了 具体术语，但它们仅W通用和描述性意义使用，而不用于限制的目的。
【主权项】
1. 用于检查修理补片的组件20，所述组件包含： 部分固化的修理补片12,其由复合材料组成； 声学促进层22,其靠近所述修理补片的表面12a放置，超声信号将通过所述表面12a被 引入;和 真空袋24，其包围所述修理补片和所述声学促进层， 其中与空气的声阻抗接近所述修理补片和所述真空袋各自的声阻抗相比，所述声学促 进层的声阻抗更接近所述修理补片和所述真空袋各自的声阻抗。2. 根据权利要求1所述的组件20,进一步包含超声换能器26,其配置为通过所述真空袋 24和所述声学促进层22引入超声信号，并且然后进入所述修理补片12,和接收从所述修理 补片返回的回波信号，以有助于所述修理补片的单面检查。3. 根据权利要求1至2中任一所述的组件20,进一步包含第二声学促进层28,其靠近与 所述修理补片的所述表面12a相对的所述修理补片12的第二表面12b布置，超声信号将通过 所述表面12a被引入。4. 根据权利要求3所述的组件20，进一步包含： 超声换能器26，其配置为引入超声信号;和 超声接收器，其配置为接收在通过所述真空袋、声学促进层22和28以及所述修理补片 12两者传播之后的超声信号，以便有助于所述修理补片的透射传输检查。5. 根据权利要求1所述的组件20,其中所述声学促进层22由硅基合成橡胶、硅橡胶、丁 基橡胶、氯丁橡胶、氨基甲酸乙酯橡胶或其组合组成。6. 检查部分固化的修理补片的方法，其包括： 将修理补片12放置在真空袋24内，使得声学促进材料32与所述修理补片直接接触，以 便正好在所述声学促进材料和所述修理补片之间限定界面，其中所述声学促进材料的声阻 抗比空气的声阻抗更接近所述部分固化的修理补片的声阻抗； 发送超声信号，使得在通过所述声学促进材料传播之后将所述超声信号引入所述修理 补片;和 在与所述修理补片相互作用和通过所述声学促进材料传播之后接收所述超声信号;和 基于接收的所述超声信号确定所述修理补片的完整性。7. 根据权利要求6所述的方法，进一步包含靠近所述修理补片12的表面12a布置由所述 声学促进材料组成的声学促进层22,所述超声信号将通过所述表面12a被引入，和其中将所 述修理补片放置在所述真空袋24内包含将所述修理补片和所述声学促进层放置在所述真 空袋内。8. 根据权利要求6至7中任一所述的方法，其中传输和接收所述超声信号从所述修理补 片12的单一面12a/12b执行。9. 根据权利要求8所述的方法，进一步包含： 靠近所述修理补片12的所述表面12a布置由所述声学促进材料组成的声学促进层22， 所述超声信号将通过所述表面12a被引入;和 靠近与所述修理补片的所述表面相对的所述修理补片的第二表面12b布置第二声学促 进层28，所述超声信号将通过所述表面被引入， 其中将所述修理补片放置在所述真空袋24内包含将具有靠近其相对的表面布置的所 述声学促进层的所述修理补片放置在所述真空袋内。10.根据权利要求6所述的方法，其中所述真空袋24由所述声学促进材料32组成。
【文档编号】G01N29/09GK105987956SQ201610006757
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年1月6日
【发明人】J·R·科尔戈埃罗, J·F·斯波尔丁
【申请人】波音公司