２０ｌ５（４）总第１２０３期 （互睇技术协作信息 技术成果属番 飞机复合材料结构修理技术的运用 王志刚／中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司工程技术部 摘要：飞机在当今的社会经济发展中已经成为了一种不可缺少的重要交通工具，同时也是促进经济发展的重要力量。近年 来，对于飞机技术的研究是多方面的，对于飞机复合材料结构修理技术运用的研究亦是如此。同时飞机复合材料结构修理技术运用 的研究直接关系到飞机领域的发展，因此，对于该方面的研究具有十分重要的意义。本文主要分析了飞机复合材料结构，并对复合 材料结构修补技术的运用进行了一定的探索，旨在为提高该技术在飞机复合材料方面的应用而提供一些有价值的参考意见。 关键词：飞机；复合材料；结构；修理 复合材料结构修理技术是飞机领域 传感器发送超声波，由另一侧的传感器接 于部分或整个厚度损份隋况。如果在厚层 发展的一项重要技术，其技术发展的快慢 收，当超声波经过可能的分层、空隙、脱粘 板上产生内部分层，并且认为采用注射修 直接关系到我国经济发展与进步。我国该 或其它结构变化时，超声波能量会衰减。 理不合适时，可以将分层的材料切除，形 领域的研究人员虽然在长期的研究中有 该方法是最常用的首次检查方法，且须用 成适当的挖补斜度或每层的阶差，然后采 了一定的成果，但是在实际的运用中，仍 次要方法确定缺陷类型。 用挖补修理。挖补修理是通常采用固化法 然存在着一些缺点和不足，并且这些严重 二、复合材料结构修补 成型，即修理是采用预浸料补片，然后和 和不足直接影响了飞机的管理和维修。因 飞机复合材料结构修理技术是飞机 母板一起固化。挖补修理的最主要的参数 此，在今后的飞机领域的发展中，不仅要 在管理与维修中一种十分重要的修理技 就是斜接式挖补的角度和阶梯式挖补的 注重研究出新型的飞机，同时还要在一定 术。从上述的阐述中我们可以清晰的了解 每层阶差。 程度上重视飞机复合材料结构修理技术 到飞机复合材料结构类型复杂，其特点独 ２夹层结构修补。 的运用研究，从而更大幅度的促进飞机复 特，同时飞机复合材料损伤的确定更是具 （１）主要修理方法。蜂窝夹层结构的修 有一定的难度。以上的这些都给飞机复合 理方法主要有：打磨法、贴补法、挖补法、加 合材料结构修理技术的应用和发展。 飞机复合材料结构及分析 材料结构修理技术带来了一定的压力和 衬挖补法。ｌ复合材料结构的类型与特点。飞机 困难。本文在此对飞机复合材料结构修理 （２）修补参数确定。修理参数设计主 上使用的复合材料构件主要有：层压板、 技术的几个方面进行了粗略的探索，希望 要包括两方面的内容，一是补片和衬板的 蜂窝夹芯结构和蜂窝壁板结构。复合材料 能够为飞机复合材料结构修理技术的进 形状，补片的形状与挖掉的损伤区几何相 层压板是由单层板粘合而成，可由不同材 步发展提供一些有益的帮助。似的形状。在确定挖掉的损伤区域的形状 时，应根据损伤的分布区域相对规则的几 质单层板构成，也可由不同纤维铺设方向 ｌ层压板修补。 上相同材质的备向异性单层板构成。由于 （１）主要修理方法。层压板的修理方法 何图形，一般情况取圆形，若损伤区域细 这些单层板在厚度方向的宏观非匀质性， 有贴补法、挖补法和机械修理方法等。贴 长，也可取长方形；二是补片和衬板的铺 致使层压板具有备向异性的特点。蜂窝夹 补法是将修理材料制成补强板，以外补片 层参数设计，包括铺层数和铺层组合；三 芯结构是由两块薄面板和中间胶接低密 的形式连接到原结构的损伤部位，使损伤 是补片和衬板的几何形状设计，包括直径 此方法可以恢复材料结构 （搭接宽度）和打磨斜度。修理方法不同， 度的夹芯组成，面板较薄，结构形式为层 部位得以加强， 压板，主要材料有未预浸或预浸纤维玻璃 原强度的７０％左右。挖补法是将破坏的部 修补参数也不一样。布，预浸单向碳纤维带或编织布，芳纶有 分去除，在损伤部位加入与原强度一致的 综上所述，飞机复合材料结构修理技 机纤维布等；夹芯材料有泡沫塑料和蜂窝 增强体，此方法效果优于贴补法，但在应 术对于飞机领域的发展和进步有着不可 夹芯。蜂窝夹芯有铝箔蜂窝、芳纶纸蜂窝 急情况下，挖补法的适用性不及贴补法。 忽视的很重要作用。然而，从上述的阐述 和玻璃布蜂窝。夹芯结构上、下两块面板 机械修理方法是将两块金属补片夹在损 中，我们可以清楚的了解到，飞机复合材 料结构修理技术是一项涉及内容十分广 承受轴向、弯曲和面内剪切载荷，面板和 伤处的内外表面，用螺栓等紧固件固定，但是不能用于气动 泛、并且难度系数较高的技术。所以，对于 夹芯之间的胶层作用是把剪切载荷传递 此方法虽然简单稳定，该技术的进一步研究具有很大的困难。因 到夹芯，或者从夹芯传递到其他相连结构 要求高的外表面。 上。 （２）修补参数确定。贴补修理的参数 而，在今后的飞机领域的发展中，相关的 ２复合材料损伤的确定。复合材料的 主要包括补片的大小，补片的厚度，补片 专业人士应该不断的加强对飞机复合材 料结构修理技术的重视和研究，使得飞机 损伤大多由以下原因产生：固化过程中产 的铺层，以及胶层的设计等问题。补片的大小。贴补修理通常作为双面 复合材料结构修理技术能够在更大程度 生的空隙分层或尺寸的偏离，飞机或零部 件在地面状态受到由于操作失误而引起 搭接的一半来考虑，与补片大小直接相关 上适用于飞机的修理，从而保证我国飞机 为我国交通领域的发 Ｉ向损伤，常见的如工具掉落冲击损伤，由 的参数是搭接长度。考虑到国内胶粘剂的 运行的稳定和安全， 于环境引起的损伤。复合材料的维修应考 性能、不完全胶接、端部分层和安全系数 展奠定更为坚实的基础。虑到经济性，所以出现对复合材料可能造 等因素的影响，搭接长度通常为 参考文献 成损伤的因素时，应首先进行目铡检查， ２０—３０ｍｍ，例如损伤孔的直径为２０ｍｍ，则 【１】代永朝，陈宜参．飞机复合材料结构修理 ａｍ。 工具的设计［Ｊ】．机电产品开发与创新．２０１４ 评估是否需要无损检测的方法确定损伤。 补片的直径大约为６０—８０ｒ． 当可能存在空隙、分层、脱胶和芯层损伤 补片的厚度。对于贴补修理而言，优 （０２）等超出可视范围的损伤时，或者在返修中 化设计的要求是补片的内部刚度与母板 ［２】赵金龙，陈晓宁，耿勇，张彬．［Ｊ】．玻璃钢／ ２０１ ３（Ｚ２）． 某些操作如铺层移除、打磨、切割等可能 的面内刚度应该相同。由于贴补修理可以 复合材料．３】陈普会，肖Ｐｌ闪．，飞机复合材料结构的概 引起零件更多损伤时，应进行无损检测。 作为双面搭接的一半来处理，在补片材料 『Ｊ】．南京航空航天大学学报． 以下为几种常用的无损检测方法。敲击检 和母板材料的弹性模量相同的情况下，最 率设计方法【２０１２（０５）． 查：可用来检查零件表面三到四层空洞、 佳的补片厚度应该是母板厚度的一半。 分层或脱胶。透射法：在零件一侧放置一 （３）挖补修补。挖补修理设计可以用 一、一７５・
