某飛機腹鰭安定面貫穿性損傷膠接修理

于克杰 李 艷

（空軍第一航空學院航空修理工程系，河南 信陽 464000）

某飛機腹鰭安定面貫穿性損傷膠接修理

于克杰 李 艷

（空軍第一航空學院航空修理工程系，河南 信陽 464000）

飛機腹鰭安定面是飛機重要的氣動部件。針對一起飛機腹鰭安定面的貫穿性損傷進行了分析，并根據損傷情況采用鑲補法實施了膠接修理，達到了預期的效果。

復合材料；蜂窩；貫穿性損傷

飛機腹鰭安定片是某型飛機的重要氣動部件之一，其主要作用是保持飛機的橫向安定性，以及在飛機高速飛行過程中保持方向操縱穩定性。該部件的特點是不參與飛機結構受力，但是需要承受空氣動力的作用，因而對飛機飛行來講是不可缺少的，一旦損傷必須及時進行修復。某型飛機腹鰭安定面采用的是蜂窩夾芯結構，蜂窩結構的劃傷、分層、單側破壞在使用中較為常見，對于貫穿性破孔損傷較難遇到，修理起來有一定困難。本文介紹了某型飛機腹鰭安定面貫穿性破孔損傷膠接修理的方法。

1 損傷情況

在某型飛機地面維護過程中，由于機務人員違章操作造成飛機腹鰭安定片貫穿性穿孔損傷。外觀損傷檢查，可見在腹鰭安定片的中間部位有一穿透孔，穿孔進口約呈圓形，最大直徑20 mm，出口呈不規則圓形，最大直徑23 mm，出口邊緣有輕微卷邊。腹鰭安定片是典型的蜂窩夾芯結構，蜂窩為GH-1玻璃布蜂窩芯材，通用六角形，面板為玻璃纖維（GFRP）層壓板，厚度1 mm，見圖1。整個蜂窩夾芯結構從安定面與機身連接部位到安定面的尖部呈楔形形狀。

圖1圖1 貫穿性穿孔示意圖Fig.1 Structure diagram of penetrating hole

2 修理分析

該安定片雖然不參與飛機結構傳力，但在飛行過程中需要承擔空氣動力的作用。空氣動力從安定面尖部向根部順序傳遞，在傳遞過程中，安定面主要承受彎矩，而且根部承受的彎距最大。該部位設計上采用了高比強度、比剛度的蜂窩夾芯結構，大大提高了安定面的抗彎性能。從該處損傷的位置和孔徑上來看，穿孔的存在不僅削弱了安定面的抗彎性能，而且由于空氣動力性能發生改變，流線型破壞，阻力增加，影響了飛機的操縱性。對照該型飛機修理有關規定，對該損傷的修理可采用階梯形挖補法進行，以恢復其氣動性能和結構完整性。階梯形挖補法修理基本要求如下：

（1）恢復結構的使用功能；

（2）基本恢復其結構強度和剛度；

（3）修理后重量增加較小；

（4）不要增大損傷面積。

3 修理方法

由于損傷是貫穿性破孔，修理時可采用先修一側破孔，后修另一側破孔的方法進行。

3.1 確定穿孔損傷尺寸

雖然僅從外觀上來看，穿孔損傷面積不大，但必須首先通過無損檢測的方法檢查孔周損傷情況，特別應注意出口處的面板與蜂窩芯分層狀況。采用聲阻探傷儀檢查孔周邊的損傷情況，發現分層大都距孔邊3～4 mm以內，因此可以把該穿孔損傷看成32 mm直徑的穿透孔，按照32 mm圓形穿透損傷來處理即可。

3.2 清除損傷部分

（1）切割損傷部分

在安定片的一側用彩筆畫出直徑32 mm的圓形損傷切割線和圓形打磨范圍區，打磨范圍區直徑約為180 mm。用保護膠帶將打磨區與未打磨區隔離開。用氣動圓形切割刀按照單側面板-蜂窩芯-另側面板的切割順序切掉損傷部分，見圖2。

圖2 切割前、后的截面Fig.2 Cross sections before and after cuting

（2）清潔修理表面

用150號砂紙打磨去除安定片一側的油漆層，另一側先不處理。注意打磨時必須順著表面纖維方向進行，以免損傷纖維層。

（3）階梯打磨

利用氣動專用軟砂片把除掉漆層的面板打磨成階梯型斜面，面板的玻璃纖維層有6層，按照每層階梯可搭接寬度10 mm打磨，之后清理掉修理區的磨屑。

3.3 修補材料的制作

（1）夾芯塞制作

一般需用與原蜂窩材料和形狀相同的蜂窩來制作填充夾芯塞。夾芯塞的直徑通常比孔洞尺寸小于（1～）mm，高度應與原夾芯高度一致，并按照原夾芯的斜度進行切割，以便適應安定面的楔形變化。

（2）濕鋪層制作

選用預先涂有SY-146膠的預浸料濕鋪層，也可根據損傷部位所使用膠粘劑的情況，選用同型號的膠粘劑在玻璃纖維布上進行雙面涂覆，膠層厚度以0.1～0.12 mm為宜。

（3）臨時墊塊制作

臨時墊塊用于堵塞穿孔暫時沒有打磨處理的一側，呈圓形，以恰好堵住穿孔另一側面板為最佳，材料以輕質木塊為宜。尺寸形狀見圖3。

3.4 膠接前清洗并除濕

用丙酮清洗打磨好的梯形面板和穿孔周邊原結構的夾芯部分，要求無油跡、污垢。將制作好的夾芯塞用丙酮浸泡，然后清除夾芯孔內的污染物，保證夾芯孔內壁干凈。用電吹風烘干待修理區及夾芯塞，除濕后自然降至室溫。

圖3 臨時墊塊Fig.3 Temporary wood bung圖4 單側修理示意圖Fig.4 Adhesive bonding repair at one side of stabilizer

3.5 膠接

（1）固定夾芯塞

先在暫時不修補的一側，安裝臨時墊塊，采用膠帶紙將臨時墊塊固定在安定片面板上。

用厚度約0.5 mm的J-29泡沫膠帶包覆于蜂窩夾芯的周邊，然后將夾芯塞小心插入穿孔內，當位置合適時用電熱燈近距離直射加熱使之發泡并初步固化，溢出的泡沫膠應清理干凈。

（2）粘接預浸料鋪層

按照打磨好的階梯形面板各層尺寸剪切制作各預浸料濕鋪層，粘貼前，先在修理區域涂一薄層SY-146膠液，然后從里向外逐層粘貼到打磨區內。注意濕鋪層纖維方向需與原鋪層纖維方向一致，在粘接每一層時，用橡皮滾子在濕鋪層的分離薄膜上滾動，以消除皺紋，趕走氣泡，注意滾動壓力不宜過大，以免出現缺膠，參見圖4。

圖3 臨時墊塊Fig.3 Temporary wood bung圖4 單側修理示意圖Fig.4 Adhesive bonding repair at one side of stabilizer

最后，為增加強度，在最后一層預浸料上粘貼一層附加層，保證附加層每邊與面板搭接寬度至少20 mm。

3.6 固化和表面修整

夾芯塞和濕鋪層安裝完畢后，采用FHXL-1型復合材料修補儀對修理區進行加溫、加壓固化。固化壓力、溫度和時間等參數根據膠粘劑的性能要求和固化方法設定。固化后，對修理表面進行檢查和修整，打磨修理區邊緣至光滑。

3.7 安定片另一側的修理

穿孔的一側修理完成后，取下臨時墊板，按照同樣方法修理另一側即可。

最后，為保證膠接質量，需要對修理區進行超聲探傷檢查。

全部工作完成后，按規定進行雙面涂層修復。

4 結論

通過對飛機腹鰭安定面貫穿性穿孔損傷進行分析研究，采用了階梯形挖補修理方法，取得了較好的效果，經使用滿足了飛行要求。對于貫穿性蜂窩結構修理需要特別注意的是修理過程一定要按照規定細心操作，加強過程檢查，防止造成返工。

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[6]陳先有,等.航空復合材料結構修理及應用[J].新技術新工藝,2007(6):2.

Adhesive bonding repair of penetrating damage in abdominal stabilizer of a certain aircraft

YU Ke-jie,LI Yan
(The First Aeronautical Institute of Air Force,Xinyang,Henan 464000,China)

The abdominal stabilizer is an important part of an aircraft. This paper analysed the penetrating damage in abdominal stabilizer of a certain aircraft, used a respective inlay method of adhesive bonding repair and obtained satisfactory result. This repairing method sheds light on the repairment of penetrating injury in the honeycomb sandwich structure.

composite material;honeycomb;penetrating damage

TG494；V267+.4

B

1001-5922（2015）02-0063-03

2014-03-25

于克杰，教授。研究方向：飛機修理。E-mail：ykjshandongp@126.com。