[发明专利]可调温太阳能复合材料修复装置

说明书

本发明公开了一种可调温太阳能复合材料修复装置，属于结构修复领域，包括支撑结构，板壳结构，返修区域，板壳结构上端设置真空袋，在真空袋形成的空间中：返修区域上端粘贴复合材料修复组件；复合材料修复组件包括胶膜，胶膜上端设置复合材料补片，所述的复合材料补片上方设置若干个热电偶，热电偶与温度控制系统连接，复合材料补片以及热电偶上方设置隔离膜；隔离膜上方再粘贴覆盖太阳能吸热材料薄膜，太阳能吸热材料薄膜上表面再粘贴若干个电致变色薄膜。本发明利用有太阳能吸热材料涂层的加热层结合电致变色薄膜的技术，使得加热固化复合材料等涂胶固化，修补裂痕或者将补片粘连在受损区域，从而更为方便快捷地修补飞机等设备的损伤。

技术领域

本发明涉及结构修复领域，更具体地，涉及采用复合材料或者特殊胶合剂等材料修补飞机等装备的表面结构过程中需要的加热过程，具体的是一种可调温太阳能复合材料修复装置。

背景技术

复合材料因其优异性能被大量采用。例如，由于复合材料的良好机械性能，战斗机和民用机等各类飞行器将越来越大量的复合材料集合到蒙皮等结构中。此外，汽车、船舶等机械也开始将复合材料用于外壳等结构中。

飞行器，船舶和汽车等设备的外表面结构经常出现裂缝、剥离、空隙、凹痕、腐蚀等破坏情况。大部分破坏情况出现在金属板、壳等结构。随着复材的大量运用，这样的损伤也出现在复合材料制造的结构上。将复合材料作为新型“连接件”或补片直接胶接到设备表面的损伤部位（也称为返修区域）已取得成功。

对于较小的裂口等损伤，直接采用加热固化复合材料涂胶进行胶接。对于较大损伤，通常，借助胶合剂将补片粘合至返修区域，其中该胶合剂被安置在补片和返修区域间的粘合线处。通常，例如借助加热垫和真空袋,将热和压力施加至补片。加热垫被用于将粘合线升高至适当的胶合剂固化温度。真空袋可被用于巩固压实补片。在固化过程中，为了完全固化胶合剂，可在预定时段保持粘合线处于相对狭窄的温度范围内。此外，粘合线的整个区域可被保持在粘合线上基本没有变化的温度范围内。

如果补片较大，在将补片粘合至返修区域之前，需要对返修区域进行热勘测。热勘测可被要求用于识别通过加热垫对返修区域的非均均匀加热的位置。由于返修区域多为金属结构，导热性能与补片显著不同，会导致粘合线附近区域的差异化加热，从而可造成非均匀加热。就此而言，热勘测可提供用于识别返修区域内的热点和冷点的手段，以便通过为复合结构添加临时绝缘或通过调整加热垫温度，直到温度处于所需范围内。

传统热勘测过程需要组装代用补片,该补片是要被永久粘合至复合结构的补片的副本。就此而言，传统的代用补片是由与最终补片相同类型的复合材料形成并且具有与最终补片相同数量的板层。传统的代用补片的构造是耗费时间的并且劳动密集的过程，其通常需要手工切割多个复合板层，且其中对于每一个要被替换的返修区域板层，每个复合板层具有独特的尺寸和形状。热勘测后，传统的代用补片通常在使用一次后被丢弃。

在航空领域，应用复合材料来进行修补，使大批飞机恢复了飞行性能，延长了寿命，取得了非常显著的经济效益。但是传统的加热方法也暴露了一些问题。热勘测过程需要花费大量时间，且会浪费一个补片。这样的补片是需要手工制造的，制作过程同样消耗了大量时间。将热勘测和加热分为两个过程也会导致重复加热，容易使结构受损。

采用电加热的加热垫则需要较大电量的外接电源，从而难以实现现役飞行器的外场修复。对于汽车、船舶等其他装备在室外工作时也很难携带较大电瓶和电加热设备。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，基于复合材料修补技术，在真空袋中，利用有太阳能吸热材料涂层的加热层，同时采用电致变色薄膜进行半主动控制使各区域温度保持在一个合理范围内，使得加热固化复合材料等涂胶固化，修补裂痕或者将补片粘连在受损区域，从而更为方便快捷地修补飞机等设备的损伤。

本发明是这样实现的：