復合材料在飛機上的應用與修理

邵博

摘要：現如今復合材料在飛機建造過程中的用量成為了衡量機體結構先進性、科學性的重要指標，復合材料零件有結構簡單、重量輕、使用壽命長、維護便利、可靠性高的優勢，其應用可以提高飛機的有效載荷和起飛重量。因此，復合材料的使用能夠促進飛機復合材料構件的成型和固化技術的發展，復合材料的應用修理也成為了航空研發人員的重要研發方向。

關鍵詞：復合材料；飛機；應用修理

我國飛機的材料選用開始逐漸從金屬轉變為混雜結構技術，應用材料變的更加可靠、安全、經濟和舒適，這也是飛機運行發展所需要的。因此，復合材料本身具有的耐高溫、材質輕等優勢能夠滿足飛機對應用材料的要求，使其成為了飛機制造的主要結構件，并且用量在不斷加大。近年來復合材料在我國的航空領域取得很大成效，研發人員對復合材料使用要求也變得越來越嚴格，復合材料的修理技術和應用研究還需要不斷完善。

一、復合材料在飛機上的應用

（1）復合材料在旋翼槳葉上的應用。通過早期對復合材料的嘗試性使用，發現了復合材料的突出優點，其優異的抗疲勞性、多路傳載緩慢的裂紋擴展、簡易的模壓成形工藝都在旋翼槳葉上得到了體現。符合材料的應用不僅提高了飛機運行的安全，還降低了槳葉的使用壽命，降低維修成本，增加了航空公司的經濟效益。通過專業人員對新翼型的研究，今年來我國研發了一系列新型飛機槳葉翼型。主要的特點是，翼型從對稱型變成了全彎曲、非對稱；槳尖形狀從矩形變成了后掠、尖削，改善了槳葉的載荷分布、振動、槳渦干擾和噪聲特性，并提高了旋翼的工作效率。設計人員還實現了槳葉性能和減振降噪的優化，并在運行過程中取得了顯著成效。

（2）復合材料在槳轂的應用。槳轂的復合材料應用相對槳葉來說更加的困難。纖維纏繞環套式槳轂，能夠減輕槳轂的重量，提高安全性和可靠性。纖維纏繞內、外環式槳轂盤能夠進行多路傳載，不僅美觀還安全。球柔性鉸接式槳轂結構簡單緊湊，需要定期進行維護，成本低。整體式的槳轂/旋翼軸組件能較少飛機的當量廢阻面積和耗油量，新型復合材料槳轂的柔性梁變形槳葉的揮舞、變矩運動、擺振的無軸承槳轂結構，是旋翼技術領域的重大突破。

（3）復合材料在機體結構的應用。飛機外形的曲面復雜，受載小，適合應用復合材料進行加工，提高機體的損傷容限，使飛機的運行更加安全可靠，滿足飛機的耐墜吸能和隱身結構設計需求。全復合材料機身和鋁合金準機相比，在機身重量、可靠性、生產成本和維護方面都有良好效益。復合材料在機體的尾梁、垂尾和平尾構件上首先進行了應用，既能減重又方便成形。輕小型飛機的結構簡單、壁薄、受載小，采用復合材料并不經濟。

二、飛機復合材料結構修理

（一）補片式修理技術

（1）外搭接補片膠接法。在通過外搭接補片膠接法進行修復的過程中，最佳補片厚度應為母版厚度的一半，并根據母版厚度進行設定和調整，搭接長度要考慮到我國膠黏劑的使用性能。具體試驗表明，剛硬材料不能夠起到很好的效果，軟補片膠接強度低，在飛機運行維修過程中經常出現問題。膠粘劑的強度會影響膠接口的強度，要根據使用材料的性質進行修復。

（2）外搭接補片機械連接法。補片材料的選擇具有自主性，修補過程中沒有統一標準，可以是金屬板，也可以是復合材料面板，保證在飛機材料出現問題時及時的進行解決，這種方法在連接過程中要考慮到腐蝕問題。

（3）嵌入式補片修理法。該方法是水久性修理方法，修理過程是挖去一部分母體材料，在預浸料補片后與母體材料進行膠接。使用此種方法進行修復，不會對飛機的外觀產生影響，可以消除修理引起的偏心彎矩，在實際復合材料修補過程中得到了廣泛運用。

（二）非補片式修理技術

（1）涂層法。當復合材料的表面顯現出問題時，為了保證材料的安全性和材料外部的穩定性，飛機研發人員會運用涂層法對表面密封層、防腐層、導電層進行修復。

（2）注射法。注射法可以對復合材料的損傷區進行有效的修理，特別是外層和邊緣分層的損傷，注射法的使用過程是以常溫固化和加熱固化的形式在損傷區注入樹脂進行修復。

（3）混合物填充法。混合物填充法和注射法極其相似，主要填充物是樹脂混合物。但兩者的實際填充物存在明顯差異，這種方法能夠修復較小的損傷，可以用來進行表面范圍和蜂窩夾層中修理。

（4）抽釘法。抽釘法能有效的控制小損傷的擴大，在使用過程中加強分層區域或脫膠區的樹脂注射法和混合物填充，來保證外界傳載力的修復，目前已被廣泛運用到碳纖維的邊緣分層修理，并取得了良好效果。

三、總結

復合材料是飛機制造過程中急需的理想型材料，現已被廣泛應用于到機翼、機身和發動機部件中，成為了現代機體結構的主要組成部分，并且其損傷形式也存在不同，這對復合材料修理技術的研究有重要意義。

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