飞机复合材料结构修理技术.docx

飞机复合材料结构修理技术【摘要】随着现代航空业的飞速发展复合材料在飞机上的应用日趋广泛与此同时大量的飞机也进入了维修高峰期。由于飞机本身的造价非常昂贵相应地对飞机的维护需用的费用也居高不下。在日益竞争的商业环境中飞机停场造成的经济损失将是非常巨大的。而修理方法是否便捷经济修理效果是否良好又决定了其能否快速恢复运营提高飞行安全的重要因素[1]。本文首先简要介绍了复合材料在飞机上的应用当今复合材料修理的几种工艺然后举了一个蜂窝修理的例子来介绍复合材料修理的相关步骤。【关键词】飞机；复合材料；修理；应用1复合材料在飞机上的应用复合材料是由两种或两种以上的不同材料、不同形状、不同性质的物质复合形成的新型材料。一般由基体材料和增强材料所组成。复合材料可经设计即通过对原材料的选择、各组分分布设计和工艺条件的保证等使原组分材料优点互补因而呈现了出色的综合性能。随着玻璃纤维、凯夫拉、碳纤维等复合材料的发展并且早期复合材料结构的使用预示着复合材料运用的辉煌。在飞机上翼尖小翼、雷达罩和尾锥上少量玻璃纤维增强塑料的使用标志着飞机设计上复合材料的重新应用。从那时起复合材料在这些部件上的成功应用导致在每一种新机型上复合材料应用的增加。波音747使用了超过10000平方英尺表面的复合材料结构。在过去几年当中先进复合材料技术运用到诸如大翼面板、地板梁等主要结构上[2]。显而易见对基本复合材料结构和复合材料结构修理技术的理解对航空企业特别是航空维修企业是多么重要。2复合材料结构修理技术飞机复合材料的修理目的是最大限度的恢复飞机结构的完整性和安全性主要修理的效果如何与多种因素有关如修理后的强度、耐久性、气动平滑度、重量、工作温度、环境因素等[3]强度主要考虑恢复结构的刚度、静强度和疲劳强度因此为了避免修理中出现意外的错误必须严格按照一定的操作规程进行一般的修理程序为：找出损伤区域评估损伤的程度损伤应力的评估修理方案设计修理结构的准备补丁的制造补丁的安装修理后的无损检测。当今复合材料修理的主要工艺有以下几种：2.1复合材料的连接和打孔飞机复合材料不同于其他金属或合金材料由于自身的特点在修理时容易出现下列问题[4]：复合材料件装配前的钻孔困难容易磨损钻具钻孔附近易出现分层现象；复合材料与金属件连接时由于电位差较大容易腐蚀金属件；复合材料装配时易造成损伤等基于这种种原因必须对打孔和连接工艺做特殊的处理才能保证复合材料件的安装和修理后的使用安全。2.2胶结修理技术[5]胶结修理的应用非常广泛它的优点是导致应力集中小增重少。缺点是对施工环境要求高质量难以控制其应用主要在下面3个方面：1）装饰性修理。对仅影响气动外观的小损伤如小凹坑、划痕、脱漆等进行的修理。2）注胶修理。小面积脱胶或分层用该种方法修理方法是钻一些通往损伤层的小孔作为注胶孔和溢胶孔将加热的胶液用注胶枪从注胶孔注入渗透到损伤层并从溢胶孔流出为止然后加热时胶液固化二完成修理。3）补强修理。对猪承力构件的较大损伤要用补强板修理。补强板胶接修理有两种方法：（1）外补强板修理主要用于薄的层合板及蜂窝板的修理用该种方法修理后的结构强度可达原结构材料强度的50%-80%。（2）光滑外表面修理主要用于较厚板或气动光滑性要求严格部位的修理修理效率高修理后结构强度可达原结构材料极限强度的60%-100%。2.3铆接（或螺接）修理技术铆（螺）接修理技术适用于较厚的整体壁板常用的补板材料是铝合金和钛合金[6]。铝合金和碳纤维复合材料接触时容易发生电化学腐蚀因此在用铝合金修补时要在铝合金板和复合材料之间进行隔离制作隔离层。钛合金不存在这样的问题可以直接用于复合材料修补。2.4微波快速修复复合材料微波修复技术是指将微波引入复合材料修补领域在修复区注入微波吸收剂以提高修复区材料的导电磁率同时用特殊设计的微波施加器对修复区施加微波能使之在数十秒内形成新的、更强的界面见那个损伤或缺陷修复[7]。2.5光固化预浸修理技术光固化预浸胶接修理技术是利用光敏胶固化速度快的特点和适宜的力学性能以光敏胶作基体树脂用玻璃纤维作为增强材料预先制备成预浸修理补片根据修理对象的需求选用合适的修理补片在紫外光的辐照下迅速固化以达到快速修复飞机蒙皮表面裂纹、孔洞、腐蚀、灼烧等损伤的方法。3复合材料结构修理实例复合材料结构修理的一般要求：a.满足结构强度稳定性要求即恢复结构的承载能力在压剪载荷下不失稳。b.满足结构刚度要求（包括挠度变开气弹特性和载荷分布及传递路线等）。c.