DA42NG飛機復合材料三四級損傷修理流程分析

卿昕

摘??????要：DN42NG飛機由奧地利鉆石飛機公司設計制造，機身、機翼、安定面、操縱舵面等結構均為復合材料，某校大量采購了DN42NG飛機作為中教機使用，隨著飛機運行量的增加，各分院的DA42NG飛機已經(jīng)出現(xiàn)飛機表面漆層甚至復合材料劃傷，裂紋，破孔等損傷，并且隨著飛機運行量的進一步增加，由于鳥擊、碰撞等外來物撞擊帶來的損傷及日常飛行訓練造成的損傷將會繼續(xù)增加，因此針對DA42NG飛機三四級損傷修理的流程進行分析和研究有重要意義。

關??鍵??詞：復合材料?打磨?飛機三四級損傷?鋪層?固化?噴漆

中圖分類號：V267.4

Analysis?of?the?Process?of?Repairing?the?Three-and?Four-Level?Damage?of?the?Composite?Materials?of?DA42NG?Aircraft

QING?Xin

Civil?Aviation?Flight?University?of?China?，?Deyang，?Sichuan?Province，?618300?China

Abstract：?The?DN42NG?aircraft?was?designed?and?manufactured?by?Diamond?Aircraft?Corporation?in?Austria，?and?its?fuselage，?wings，?stabilizers，?control?surfaces?and?other?structures?were?composite?materials.?A?university?purchased?a?large?number?of?DN42NG?aircraft?as?intermediate?trainers.?With?the?increase?of?aircraft?operating?capacity，?DA42NG?aircraft?in?each?school?has?already?appeared?scratches，?cracks，?holes?and?other?damage?on?the?surface?paintcoat?and?even?composite?materials?of?aircraft，?and?with?the?further?increase?of?aircraft?operating?capacity，?the?damage?caused?by?foreign?object?impacts?such?as?bird?strikes?and?collisions?and?routine?flight?training?will?continue?to?increase，?so?it?is?of?great?significance?to?analyze?and?study?the?process?of?repairing?the?three-and?four-level?damage?of?DA42NG?aircraft.

Key?Words：Composite?material;?Grinding;?Three-and?four-level?damage?of?aircraft;?Lamination;?Curing;?Paint?spraying

隨著我國航空領域的不斷發(fā)展，復合材料因為其重量輕，比強度高和耐磨損等優(yōu)點逐漸代替金屬成為航空器制造業(yè)的新寵，它帶來的是燃料消耗的減少和更舒適的駕乘體驗，因此其使用的量的多少也成為衡量一種飛機先進性的重要參考標準。

某院采購的DA42NG飛機目前作為中教機的多主力機型，飛行總小時數(shù)及起落次數(shù)逐日遞增，與之伴隨而來的是出現(xiàn)各種各樣的問題，并且鳥擊事件也已經(jīng)發(fā)生了數(shù)起，均造成了漆層及復合材料不同程度的損傷，因為DA42NG飛機全機身由復合材料組成，在日后復合材料三四級修理將會成為常態(tài)化。因此如何快速高效的完成復合材料三四級修理，對保障學院正常飛行訓練將變得尤為重要[1]。

1??飛機受損區(qū)域打磨前的準備工作

工作人員在進行打磨之前，一定要穿好防護服，防護服必須密封頸部，袖子和腳踝，且必須戴防護手套，必要時經(jīng)常更換，使用合適的面罩保護臉部和肺部，始終佩戴護目鏡保護眼睛。如果肌膚不慎接觸了復合材料粉塵，必須用干凈的流水進行沖洗。打磨后的纖維粉塵一旦進入人體內(nèi)?，將對身體造成不可逆的損傷。在混合及涂刷樹脂時要注意，必須使用手套，且要注意避免樹脂接觸暴露在外的皮膚，因為樹脂是有毒物質(zhì)，會造成皮膚疾病。

2?飛機受損區(qū)域的打磨過程

2.1??打磨前損傷區(qū)域表面的準備

找到受損區(qū)域，將受損區(qū)域表面的雜物及污漬清潔干凈，確保無油脂、灰塵、硅酮和其他不明液體等雜質(zhì)，并在可見損傷的最長軸單邊至少擴大100mm的圓形區(qū)域進行詳細的目視檢查，必要時使用電筒等工具進行輔助[2]。

2.2??打磨流程

2.2.1?對受損區(qū)域的漆面進行打磨

使用80～120目砂紙，用直角風磨等工具打磨損傷區(qū)域漆面及膩子層，由于直角風磨轉(zhuǎn)速較高，因此工作人員打磨時一定要緩慢，且力道要輕柔，砂紙不能與待打磨面角度過大，否則會快速形成一個下凹的月牙形坑洞，嚴重的可能會誤傷下部的纖維層，導致判斷纖維層受損情況困難，甚至造成更纖維層深層次的損傷。

如果打磨掉漆層（包括膩子）以后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部纖維層未受損傷，應當立即停止更深度的打磨，僅將被破壞的漆層及膩子層打磨掉，并且以損傷的最長軸單邊擴大5cm磨掉面漆，形成新舊漆層搭接區(qū)域即可。

2.2.2?對受損區(qū)域纖維層進行打磨

當打磨掉漆層及膩子層以后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部纖維層有凹坑、裂紋或者發(fā)白（纖維層發(fā)生脫層）現(xiàn)象時，要使用80～120目砂紙，用風磨等工具打磨纖維層的損傷區(qū)域，去除損壞/松散的纖維層，徹底清除損傷。

打磨時要注意成階梯打磨，每層階梯要根據(jù)打磨的纖維層種類，使層與層邊緣保留一定的距離，以作為搭接區(qū)，如圖1所示，不同種類的纖維層所需的搭接距離可能一致可能不一致，因此在打磨梯度時一定要注意，否則會導致最后修理不合格。打磨纖維層時要特別留意玻璃纖維層，因其硬度較碳纖維低，所以要特別小心[3]。

應該注意的是在打磨時，要將吸塵器的吸塵口放置在風磨邊上，一邊進行打磨一邊吸走由于打磨而產(chǎn)生的大部分纖維粉塵和油漆粉塵，此舉一是為了讓工作人員更清楚地觀察打磨進度，二是能有效的避免工作人員將粉塵吸入體內(nèi)。

2.2.3?清潔打磨區(qū)域

打磨完成后，應當用吸塵器和毛刷將打磨處及周邊區(qū)域大部分粉塵等雜物清除，然后用丙酮徹底清潔打磨區(qū)域，保證沒有一點粉塵或雜物殘留。

2.2.4?打磨完成后的檢查

打磨完成后，用手輕輕觸摸，打磨區(qū)域是無毛刺的，光滑的，僅有因為打磨區(qū)域呈階梯狀而帶來的凹凸感，然后對照每層纖維層的種類所對應的搭接尺寸，用直尺等計量設備測量，保證每層纖維層的搭接尺寸復合要求。

3??飛機受損區(qū)域的纖維層鋪層

3.1??待鋪層區(qū)域的準備

再次使用丙酮清潔待鋪層區(qū)域，然后用干凈的擦拭紙將多余的丙酮清理掉，檢查確保修理區(qū)域的清潔和干燥，此時不要再用手觸碰待修理區(qū)域，因為手上的灰塵等顆粒物可能在層壓過程中起到隔離劑的作用，導致空腔。在修理區(qū)域周圍貼上膠帶，以免周圍的結構被樹脂等修理材料污染。

3.2?鋪設纖維層

3.2.1??制作紅膜-纖維布-紅膜三明治結構

（1）將紅膜平鋪在待修理區(qū)域，沿每層打磨區(qū)域用記號筆在紅膜上筆勾勒出不同大小的圓，并沿圓形記號將紅膜修剪下來，得到對應不同梯度纖維層大小的紅膜。

（2）將不同大小的紅膜平鋪到相對應纖維層種類的纖維布上，沿紅膜邊緣修剪出大小一致的纖維布，修剪后的纖維布纖維鏈無斷裂或損傷，且無污染。

（3）用干凈的塑料杯將樹脂及固化劑按照要求的比例進行混合攪拌，形成樹脂混合物，該樹脂混合物一定要在規(guī)定時間內(nèi)使用，否則就會凝固，無法滲透纖維布。

（4）在工作臺上鋪設一張較大面積的紅膜，在紅膜上刷上一層樹脂，涂刷面積比修剪下的纖維布面積略大即可。

（5）將準備好的纖維布平鋪在刷了樹脂的紅膜上，再用刷子在纖維布上均勻地刷上樹脂，再覆蓋一層紅膜，該紅膜面積也要略大于纖維布，并且該紅膜用記號筆畫一個十字，十字的走向要與纖維布的編織方向一致，以便纖維布被樹脂浸潤后辨別纖維布的編織方向。

（6）用刮板或推滾在紅膜上刮推，使樹脂浸漬進入纖維布中，同時趕走氣泡和多余樹脂，消除纖維織布的皺紋。注意不要使壓力過大，否則會出現(xiàn)貧膠。如果有必要，添加更多的樹脂。

3.2.2??鋪層

（1）?直接在修理區(qū)域鋪層。

第一，先鋪設最內(nèi)層的纖維層（最大的纖維布修理層）。從制作好的三明治結構的一側取下紅膜（該側為未標記十字記號的一側），讓三明治結構拿掉紅膜的一面對著修理區(qū)表面，鋪放修理層，使三明治結構中的纖維布的纖維方向符合鋪層要求，且與原鋪層方向一致，搭接尺寸合適。這時標記好的十字記號能有效的幫助我們辨別纖維布的編織方向。

第二，用滾輪或刷子等工具，在鋪上的纖維層的紅膜上推壓滾動，以消除纖維層的皺紋，趕走中間的氣泡，取下該三明治結構上表面的紅膜。

第三，再用上述步驟鋪放第2層纖維層，從大到小依次向外層鋪設（最外層纖維布最?。钡剿欣w維布層都到位。最后形成的鋪層如圖2所示。

（2）??預先層壓。

第一，按直接在修理區(qū)域鋪層相反的順序在紅膜上鋪層。先鋪設最外層的纖維布層（最小的纖維布修理層）。從制作好的三明治結構的一側取下紅膜，然后讓三明治結構拿掉紅膜的一面對著另一塊紅膜，鋪放纖維層，同時使纖維層的纖維方向符合鋪層要求，并與原鋪層方向一致。

第二，用滾輪或刷子等工具，在修理層的紅膜上推壓滾動，以消除纖維層中的皺紋，趕走中間的氣泡。取下該三明治層上表面的紅膜。

第三，用上述步驟鋪放第2層修理層，從小到大依次向內(nèi)層鋪設（最內(nèi)層纖維布最大），直到所有纖維布層都到位。

第四，沿鋪好層疊的纖維布補片外圍剪下紅膜，此時鋪層補片形成一個新的三明治結構，將鋪層補片一側紅膜取下，連帶另一側紅膜小心地放置在飛機結構上，確保纖維布的纖維方向正確，搭接合適。

第五，使用滾輪和刮片去除多余的樹脂，最后小心地從鋪層補片上取下紅膜。最后形成的鋪層如圖2所示[4]。

4??飛機受損區(qū)域鋪層后的固化

4.1??固化前的準備

（1）?在鋪好的鋪層上蓋上面積大于鋪層面積的撕離布，用刷子將樹脂涂抹到撕離布上，使撕離布完全浸潤，并趕走當中的氣泡。

（2）?在修補區(qū)域覆蓋一層有孔膜，用高溫膠帶固定住在，有孔膜應比修補區(qū)域略寬。

（3）?接著在有孔膜上方鋪設一層吸膠布，吸膠布尺寸應與鋪層區(qū)域尺寸相同，必須比有孔膜小，以防進行抽真空時鋪層邊緣的樹脂流到吸膠布上。

（4）?覆蓋一層無孔膜。

（5）?放置電熱毯，并在電熱毯下的對角放置兩個熱電偶，便于熱補儀測量加熱溫度。電熱毯尺寸應小于無孔膜。

（6）?鋪設真空袋，尺寸略大于吸膠布。在真空袋周圍鋪一圈密封膠條，在密封膠條包圍區(qū)域的對角各放置一個抽真空氣管連接座，連接熱補儀抽真空管路和測壓管路。如圖3[5]所示。

4.2?固化流程

4.2.1??預固化

對鋪層區(qū)域進行加熱，加熱溫度為20～25℃，持續(xù)時間為12個小時，這樣就完成了預固化。

4.2.2??后固化

第一，對鋪層區(qū)域進行加熱，加熱溫度為65～75℃，持續(xù)時間6個小時，這樣就完成了后固化的第一階段。

第二，對鋪層區(qū)域進行加熱，加熱溫度為80～85℃，持續(xù)14小時，這樣就完成了后固化的第二個階段。

5??飛機受損區(qū)域固化完成后的噴漆流程

拆除覆蓋于修補區(qū)域的吸膠布、有孔膜等物品，將撕離布揭開，用砂紙打磨由于多余的樹脂造成的修補區(qū)域表面的凸起，使其表面略低于其他未修補區(qū)域[6]。

確保噴涂區(qū)域完全清潔無污染后，在修理區(qū)域刮涂厚薄合適膩子，膩子層一定要均勻無氣孔。待膩子固化后，用320目砂紙輕輕打磨至表面光滑且和未修理區(qū)域平穩(wěn)過渡，無臺階感。大面積噴漆時則需要在修理區(qū)域涂防靜電漆。防靜電漆固化后，用320目砂紙輕輕打磨，盡可能少的磨掉防靜電漆，注意不要磨穿邊緣漆層。接著在均勻的噴涂厚薄合適的面漆層，待面漆完全固化后，修理結束。

6??結語

本文針對DA42NG飛機復合材料三四級修理的整個流程進行了梳理分析，提出了其中每個階段的注意事項，能有效的提高工作人員在進行DA42NG飛機復合材料三四級修理時的效率。但目前某院所有的DA42NG型飛機飛行小時數(shù)最高只有3000多小時，因此并未出現(xiàn)大量的復合材料損傷，進行實物維修次數(shù)還較少。不過隨著飛行小時數(shù)的增加，復合材料會出現(xiàn)損傷的現(xiàn)象會越來越多，進行實物維修的次數(shù)會同步增加，對本文項目的研究會更進一步。

參考文獻

[1]?[1] 羅裕富.DA-42NG型飛機復合材料修理簡析[J].科技風，2018（23）：212-213.

[2]?[2] 舒明杰，王雪明，劉翀等.通用飛機復合材料夾層結構損傷修理研究[J].纖維復合材料，2023，40（1）：27-32.

[3]?[3] 陳建.層壓板膠接挖補修理應用研究[J].民用飛機設計與研究，2019（3）：60-63.

[4]?[4] 陳露薇.飛機復合材料夾層結構穿透性損傷修理工藝分析[J].中國設備工程，2023（10）：94-96.

[5]?[5] 閆登杰.?復合材料層合板結構損傷的挖補修理熱固化工藝研究[D].德陽：中國民用航空飛行學院，2023.

[6]?[6] 湯海龍，雷社昌.基于某型飛機整流罩的復合材料修理技術研究[J].高科技纖維與應用，2022，47（3）：57-61.