[發明專利]一種外場微波快速修補裝置及使用方法

在審

• 申請號: 202110365590.8
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN112936920A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 于浩然;陳夢思;朱雲鵬;胡家睿;王旭;劉子羽;李迎光;郝小忠
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B29C73/04
• 分類號: B29C73/04;B29C73/24;B29C73/34;B29C35/08
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

一種外場微波快速修補裝置及使用方法，其特征是：在微波諧振腔的底部，依次安裝有耐高溫的柔性海綿以及柔性密封圈。同時在柔性海綿和柔性密封圈的外側安裝了一層柔性微波防泄漏金屬薄膜。在諧振腔的腔體內部設計并安裝了可供拆卸折疊的多路微波收發天線。并在天線上安裝了微波源發射裝置和反射微波信號接收裝置。在諧振腔的頂部，安裝了可以拆卸的多自由度鉸鏈連桿機構，并在鉸鏈連桿機構的頂部安裝了握持設備。本發明可以為復雜曲面的纖維增強樹脂基復合材料受損構件的原位修補工作提供方便，大幅提高對纖維增強樹脂基復合材料受損構件在修補過程中的修補質量和修補效率。

技術領域

本發明涉及一種外場微波快速修補裝置及與之連接機構的設計，尤其是一種針對纖維增強樹脂基復合材料受損構件的微波修補裝置以及連接固定機構的設計，具體地說是一種針對纖維增強樹脂基復合材料外場微波修補裝置以及自鎖連桿機構的裝備的設計與使用方法。

背景技術

目前具有優良力學性能的先進熱固性纖維增強復合材料在飛行器中的使用量的占比已經成為了衡量飛行器先進性的關鍵技術指標。尤其是在軍用和民用航空領域，纖維增強復合材料的大量應用，可以顯著減輕飛行器的結構重量，并提高飛行器的物理性能，同時還可以極大的減少零部件的數量，簡化裝配工序，縮短制造周期。但是，纖維增強復合材料在使用過程中極易因為鳥撞，雷擊，或是在戰場環境下中彈而受傷，戰爭時機轉瞬即逝，對戰機受損部位的快速修補提出了極高要求。而對外場環境下的難以實現對于飛機復合材料構件的快速且高效的修補任務，且修補的勞動量巨大，對工作人員的身體素質要求極高。

目前，在外場環境下對飛機的復合材料受損構件的進行修補時，傳統的修補方法為熱補法，即采用在待修補區域鋪放“電熱毯”等的間接加熱的方法。在待修補區域以熱傳導的形式加熱固化待修補區域的補片。此外還存在一種通過直接給碳纖維復合材料通電的方法直接加熱固化復合材料，例如，發明專利CN108407340A，公開了一種采用通過電損耗，來加熱碳纖維增強樹脂基復合材料構件并使復合材料固化的一種修補工藝。但這種方法，在修補前的準備工作量較大，修補工藝較為復雜，修補周期長，能耗高，經濟效益差，而且修補后的質量難以保證，對工人技術要求較高。

但是近年來，又出現了一些利用微波固化技術的外場快速修補裝備。例如，發明專利CN103802339A以及專利CN105584061A都公開了一種通過利用微波源產生微波能量對碳纖維增強復合材料進行微波固化的工藝方法。但是這種針對碳纖維復材的修補工藝方法，僅適用于簡單平面上的修補作業，無法解決變曲面的纖維增強復合材料構件的受損部位的修補任務。而且，該發明技術需要工作人員長時間在修補區域作業，對工作人員的體力消耗較大。例如，待修補區域若位于機翼的下端，就需要工作人員長時間按壓固定諧振腔與待修補構件之間的緊密貼合。這不僅會帶來嚴重的微波泄漏風險，并對工作人員的身體造成損傷，而且會極大的消耗工作人員的體力 ，因此這些適用于簡單平面的諧振腔裝置難以得到大規模的推廣。截止到目前為止，還沒有任何一種針對纖維增強復合材料受損構件的修補裝置可以實現對于任意復雜曲面的修補作業，并同時解決工作人員在修補作業中存在的極高勞動強度的問題。

發明內容

本發明的目的是針對現有的復材修補裝備難以適用于復雜曲面的纖維增強復合材料構件的修補任務的問題，以及在對纖維增強復合材料構件的修補作業中，對修補工作人員的體力消耗極大的問題，設計一種針對纖維增強樹脂基復合材料受損構件修補的外場微波修補裝置及使用方法。利用耐高溫的柔性海綿以及柔性密封圈，和柔性防泄漏金屬薄膜組成的自適應柔性機構，可以有效的實現與變曲面的纖維增強復合材料構件的待修補表面之間的貼附，同時結合自動鎖緊裝置，便捷高效的完成對于諧振腔的定位以及固定工作。

本發明的技術方案之一是：