淺析飛機復合材料結(jié)構修理技術

劉軍

摘 要：隨著科技的不斷進步，復合材料逐漸出現(xiàn)在航空領域，在現(xiàn)代航空領域的發(fā)展中被廣泛應用。由于復合材料已經(jīng)成為現(xiàn)代飛機結(jié)構的重要組成部分，并且其損傷機理與金屬損傷存在差異，對復合材料結(jié)構修理技術研究具有重要的現(xiàn)實意義。文章主要基于飛機復合材料結(jié)構修理基礎之上進行研究，促進飛機復合材料的可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：飛機復合材料；結(jié)構修理；技術分析

前言

國內(nèi)對于先進復合材料在航空領域的應用已經(jīng)取得一定成效，但對于飛機復合材料結(jié)構修理技術的研究依舊需要不斷完善。由于現(xiàn)代航空領域需求的不斷增加，對復合材料的使用要求逐漸嚴格。同時在具體的應用過程中需要對復合材料進行維護，體現(xiàn)出飛機復合材料結(jié)構修理技術的重要性。

1 飛機復合材料結(jié)構類型以及損傷類型

目前，國內(nèi)外的復合材料在航空領域的應用具有廣泛性特點，材料用量占總體用量總重的25%-40%，其中民用飛機占11%-16%，直升機高達60%以上。由此可見，飛機復合材料結(jié)構在航空領域的應用具有廣泛性特點。對于復合材料以及損傷類型進行分析，加深對復合材料修理技術的理解。

1.1飛機復合材料結(jié)構類型

1.1.1 壓層板。復合材料當中的壓層板主要是由單層板粘合而成，同時構成材料可為不同材質(zhì)的單層板，也可為各向異性單層板進行構成。由于單層板構成存在復雜性以及非勻質(zhì)性，導致單層板的實際構成具有各向異性的特點。

1.1.2 蜂窩夾芯結(jié)構。蜂窩夾芯機構主要是由薄面板與中間膠接低密度的夾芯構成，具體的面板結(jié)構為層壓板，面板較薄。其中具體的使用材料為纖維玻璃布、單向碳纖維、編織布、芳綸有機纖維布等材料。蜂窩夾芯結(jié)構比常規(guī)金屬結(jié)構具有較高的比強度、抗彎強度、高結(jié)構阻尼、消音以及耐聲震、隔熱性等良好的性能，在航空領域應用具有較好效果。

1.1.3 蜂窩壁板。蜂窩壁板主要是承力面以及蜂窩夾芯構成，蜂窩夾芯位于承力面板之間，使得整個蜂窩壁板的強度增加[1]。此外還有骨架元件以及眾多的不銹鋼板材料進行實際構成。在蜂窩壁板的實際結(jié)構當中，承力面板所承受的質(zhì)量一般只是自身在平面內(nèi)的負荷，骨架元件在具體應用中保證局部剛勁，提升固定地點的安全性以及耐用性。

1.2 飛機復合材料損傷類型

飛機復合材料的使用在提升整體飛機性能的同時，導致在進行實際使用的過程中出現(xiàn)一定程度的損傷。大部分結(jié)構損傷形式主要是由于制造以及操作不當造成，其中環(huán)境因素同樣是其重要的影響因素。損傷對于復合材料結(jié)構以及剛度產(chǎn)生一定影響，并且主要分為兩個大類：第一類是大型損傷，其主要的損傷對于結(jié)構的強度以及剛度具有嚴重的影響，導致結(jié)構出現(xiàn)安全隱患。這類型的損傷需要進行及時的檢測，及時的更換與修理，保證復合材料整體結(jié)構的穩(wěn)定性；第二類是小型損傷，具體的損傷并不能夠?qū)π阅苓M行影響，導致整體結(jié)構強度以及剛度下降。

2 飛機復合材料結(jié)構修理技術

由于飛機復合材料的使用，由于損傷的存在，針對復合材料的修理技術在航空領域的發(fā)展中被不斷的創(chuàng)新與完善，為復合材料的發(fā)展奠定基礎。

2.1 補片式修理技術

補片式的修理方法在進行實際的修補處理過程中，主要應用于較大型的損傷的修復，具體修復工藝較為復雜。補片式修理技術在現(xiàn)代航空領域的應用較為廣泛，并在復合材料的修補方面具有良好的效果。考慮到補片材料、補片形式以及修理工藝，具體分為以下三種類型：

2.1.1 外搭接補片機械連接法。補片的材料在進行具體修補的過程中并沒有一定的嚴格標準進行要求，材料的選擇具有自主性特點。可以選擇金屬板或者是復合材料面板，需要通過抽釘?shù)染o固件與母體結(jié)構機械進行連接，保證在飛機出現(xiàn)復合材料問題時能夠得到及時處理，這種方法在進行外場補救的過程中被廣泛應用[2]。由于這一種方法在進行連接的過程中對補片材料缺乏相應的標準約束，在使用鋁合金等相關金屬材料時需要考慮腐蝕問題。

2.1.2 外搭接補片膠接法。在進行外搭接補片膠接法過程中，需要重視補片大小、補片厚度以及膠層的設計。與補片大小直接相關的參數(shù)是搭接長度，考慮到國內(nèi)膠黏劑的性能，搭接的長度通常為20-30毫米；補片的厚度需要根據(jù)母版厚度進行分析與設定，最佳的補片厚道的設計為母版厚度的二分之一[3]。通過具體的試驗證明，具有軟補片的膠接強度較低。過于剛硬的材料不能夠起到良好的效果，導致在飛機復合材料的修理過程中出現(xiàn)相應問題。因此，需要根據(jù)具體材料以及設計進行損傷處理；膠層設計過程中，膠粘劑的具體強度影響膠接接口的強度。在外搭接補片膠接法當中，膠接接頭部分會產(chǎn)生比較高的局部應力。在膠接部分需要增加膠層厚度，降低該處較高的剪應力，提升膠接的強度。

2.1.3 嵌入式補片修理法。此種方法是通過挖去部分的母體材料產(chǎn)生斜坡或者是臺階，之后與預浸料補片或者是預固化補片膠接，補片鋪層與母體相同或略多[4]。該方法不僅能夠消除外搭接補片修理引起的偏心彎矩，而且外形恢復較好，是一種永久性修理方法，在進行實際的復合材料的修補過程中具有重要作用。

2.2 非補片式修理技術

非補片式修理技術方法在進行飛機符合材料修理的過程中，主要是針對小損傷進行修理，操作方法較為簡單，在進行外場修補的過程中較為便捷。復合材料的非補片式修理技術，存在的方法主要為以下幾種：

2.2.1 注射法。在進行較小損傷修理過程中，注射法在其中具有較好的應用效果。這種方法在針對損傷區(qū)進行修理的過程，是將樹脂注入損傷區(qū)，采用常溫固化以及加熱固化的形式，通過注射法填補修復過程中的損傷。注射法在進行實際的應用中，對于復合材料外層處理以及邊緣分層處理具有較好的效果，能夠?qū)崿F(xiàn)對損傷區(qū)的處理。

2.2.2 混合物填充法。這種方式在飛機符合材料的修理技術中與注射法相似，但兩者在實際的填充物方面具有明顯的差異，主要的填充物為短切纖維-樹脂混合物。此種方法在進行修復表面范圍以及蜂窩夾層中的損傷修理具有較好效果，能夠修復復合材料中較小的損傷。

2.2.3 涂層法。復合材料在航空領域的應用，需要通過涂層保證材料表面的安全性。在復合材料表面出現(xiàn)問題的過程中，需要通過涂層法來修復表面密封層、防腐層以及導電層，保證材料外部穩(wěn)定性。

2.2.4 抽釘法。此種方法是通過分層區(qū)域或者是脫膠區(qū)抽釘法進行加強，保證恢復外界的傳載能力。能夠有效的控制復合材料小損傷的擴展，在具體的應用過程中具有良好的應用效果，保證復合材料外部穩(wěn)定性[5]。

3 結(jié)束語

綜上所述，飛機復合材料在航空領域當中的應用較為廣泛，符合材料的結(jié)構以及維護工作尤為重要。需要加快修理材料的研制與開發(fā)，保證在上述修理技術的基礎之上，不斷完善和發(fā)展新型技術，為航空領域安全使用復合材料奠定基礎，促進航空領域的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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[2]魏武國，曾仁維.DA40飛機復合材料結(jié)構的修理[J].航空維修與工程，2012，10（5）：168-170.

[3]陳普會，肖閃閃.飛機復合材料結(jié)構的概率設計方法[J].南京航空航天大學學報，2012，10（5）：683-693.

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[5]秦文峰.非常規(guī)固化技術在飛機復合材料維修中的應用[J].航空制造技術，2010，10（6）：102-104.endprint