淺析飛機復合材料結構修理技術

劉軍

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

關鍵詞：飛機復合材料；結構修理；技術分析

前言

國內對于先進復合材料在航空領域的應用已經取得一定成效，但對于飛機復合材料結構修理技術的研究依舊需要不斷完善。由于現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，體現出飛機復合材料結構修理技術的重要性。

1 飛機復合材料結構類型以及損傷類型

目前，國內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。蜂窩夾芯結構比常規金屬結構具有較高的比強度、抗彎強度、高結構阻尼、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構當中，承力面板所承受的質量一般只是自身在平面內的負荷，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一定程度的損傷。大部分結構損傷形式主要是由于制造以及操作不當造成，其中環境因素同樣是其重要的影響因素。損傷對于復合材料結構以及剛度產生一定影響，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構的強度以及剛度具有嚴重的影響，導致結構出現安全隱患。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構的穩定性；第二類是小型損傷，具體的損傷并不能夠對性能進行影響，導致整體結構強度以及剛度下降。

2 飛機復合材料結構修理技術

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展中被不斷的創新與完善，為復合材料的發展奠定基礎。

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，需要通過抽釘等緊固件與母體結構機械進行連接，保證在飛機出現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是搭接長度，考慮到國內膠黏劑的性能，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相應問題。因此，需要根據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進行修理的過程，是將樹脂注入損傷區，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，能夠實現對損傷區的處理。

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，保證材料外部穩定性。

2.2.4 抽釘法。此種方法是通過分層區域或者是脫膠區抽釘法進行加強，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定性[5]。

3 結束語

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，保證在上述修理技術的基礎之上，不斷完善和發展新型技術，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發展。

參考文獻

[1]代永朝，陳宜參.飛機復合材料結構修理工具的設計[J].機電產品開發與創新，2014，4（2）：110-111.

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

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

[4]趙金龍，陳曉寧，耿勇，等.淺析飛機復合材料雷擊防護措施與試驗[J].玻璃鋼/復合材料，2013，10（10）：40-43.

[5]秦文峰.非常規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