飞机复合材料快速修补技术研究_陶义建

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直升机复合材料结构修理方法与验证技术研究

直升机复合材料结构修理方法与验证技术研究

直升机复合材料结构修理方法与验证技术研究摘要:近年来,复合材料已经在直升机上得到广泛应用,不但用于操纵面和整流罩,而且也用于主承力结构,有效地减轻了直升机的结构重量,提高了直升机的战技性能。

釆用先进复合材料的程度已成为衡量直升机是否先进的重要标志之ー。

但是复合材料结构在生产过程中会存在生产缺陷,而且在使用过程中也不可避免地会遭受损伤。

复合材料结构损伤的原因是多方面的,并且很难完全避免。

这就要求研发人员在设计过程中充分考虑民用直升机交付后复合材料结构的可修复性。

关键词:复合材料;修理方法;蜂窝夹层;嵌入件;材料损伤;复合材料在直升机中的应用十分广泛,但有些复合材料在生产使用的过程中,可能会出现结构缺陷,使得直升机复合材料结构出现损伤。

对直升机复合材料结构的修理方法与验证技术进行了分析,将某型直升机作为研究对象,阐述了其复合材料结构损伤的修理过程及验证过程,验证的结果显示,通过挖补修理法进行直升机复合材料结构损伤的修理,有非常好的效果。

一、缺陷、损伤来源及其修理方法缺陷通常是生产制造过程中产生的,如分层、脱胶、压陷、起皱、夹杂、富脂、贫脂、铺层方向不准、次序不对、重量超差等。

损伤通常是加工和使用过程中产生的,有分层、脱胶、表面划伤、冲击损伤、战伤、裂纹等。

缺陷和损伤在实际生产制造和使用过程中都是无法完全避免的,若出现超标准的缺陷和损伤,将复合材料结构件报废,会造成巨大浪费,因此应对其进行正确的修理以满足生产和成本的需要。

在确定修理方案前,必须对复合材料结构进行彻底检查,对缺陷及损伤范围和程度做出正确的评估。

检测后,可准确确定复合材料结构的损伤程度,再根据损伤情况进行损伤评估,确定具体的处理方法。

在损伤评估中,通常遵循以下原则:把靠得非常近的损伤区看作为一个损伤区;如果靠得非常近的两个损伤区跨越两个不同的损伤区域,则一般把它们看作为一个损伤区,并且,按照其中要求较高的修理区域的要求进行处理;如果一个损伤区跨越两个修理区域,则应该按照其中要求比较严格的修理区域的规定进行处理。

关于直升机维修技术更新的研究--以复合材料维修为例

关于直升机维修技术更新的研究--以复合材料维修为例

2 0 0 3 [ C ] .W i s c o n s i n : I E E E P r e s s. 2 0 0 3 . 7 2 1 - 7 2 8 .
【 4 ] 周珊 珊 ,赵知 劲 ,等 . 新 的彩 色 图像分 层 修 复 方 法 [ J ] . 计 算
2 o 1 5  ̄9 g z 期总第1 6 9 期
S- L- C0 N VALLEY
复合 材 料 是修 复 后 它 不会 成 为 修 理 部 件 的一 部 分 。复 合 材 料 是 在 修复 用 于 治疗 的技 能 或 帮助 抵 精 确 的纤 维 , 树 脂 固化材 料 比例 的过 程 。 复 合 材 料 有 : 橡 胶 膜 /编 织 , 材料和透气棉 , 真 空 袋 电影 , 做 真 空袋 密 封胶 条 等 , 这些 材 料 具 有不 同 的选 择 组成 , 厚 度 和 温 度 的 规模 。膜 /的 需要 控 制 树 脂 的使 用 活 动 , 或 与 树 脂 /粘接 剂 接 触 的 条件 下织 物 。透 气 棉 一般 用 在 例 没 有 用 树 脂 只在 与其 他 真 空袋 材 料 真 空袋 膜 接 触 , 被施加 , 从 空 气 供 给 流 路 的层 逸 出。之 间 的 部分 和 真 空 袋 密封 带 用 于膜 , 空 气 密 封效 果 , 并修 复 所 需 的真空压 力 。 3 )复 合材 料修 理材 料 。 首先 , 将树 脂 材 料 : 树 脂 用 于 浸 渍 纤维 织 物 , 树 脂 是 一 种 双 组 分 环 氧树 脂 系 列 。在 混 合 使用 两 种 成 分 的前 方 , 每 一 个 组 件 都可 以在 室 温下 被保 留。 第二 , 织物 : 织物 ( 纤 维 织 物 和 纤维 单 向带 ) 是修 复 层 材 料 的湿 层 。湿层 浸 涂树 脂修 理 由用 户选 择织 物层 修 补 。

飞机复合材料修补技术的研究

飞机复合材料修补技术的研究

飞机复合材料修补技术的研究摘要:随着通用飞机复合材料市场需求的扩大,所需的修补技术也日益受到广泛关注。

本文主要介绍了通用飞机复合材料的损伤形式、复合材料修补的原则、修补方法及修补技术在复合材料中典型应用,为后续通用飞机复合材料修补技术奠定了理论基础。

关键词:复合材料;修补原则;修补方法近年随着复合材料技术的成熟以及复合材料质轻、高强、结构功能一体化、设计制造一体化以及易于成大型制品等优点,使其复合材料在通用飞机上的用量也大幅攀升,这已成为通用飞机先进性的重要技术指标之一。

通用飞机用结构复合材料制品尺寸大、成本高,在生产、运输和服役期间难免会产生缺陷或损伤,若不能及时有效的修补,恢复原结构的使用性能,则只能降级使用甚至报废。

因此,探索复合材料的修补技术尤为重要。

一、复合材料的损伤形式复合材料的使用损伤主要是在使用过程中出现的高能量或低能量的冲击损伤。

常见的损伤形式有:(1)表面损伤:这种损伤主要伤及材料的表面或近表面,如擦伤、划伤、凹陷、气泡和分层等。

(2)冲击损伤:冲击损伤又分为高能量冲击和低能量冲击,子弹、发动机碎片、鸟撞等外来物冲击以及雷击等属于高能量冲击,通常产生穿透损伤,这些损伤均目视易检;维护设施的撞击,踩踏,螺钉、轮胎碎片以及冰雹的撞击等属于低能量冲击,这类冲击造成的损伤目视不一定能够检测到。

(3)分层:如层压板分层,面板与蜂窝芯分层等。

(4)脱胶:如胶接面脱胶,层压板脱胶及面板与蜂窝芯之间脱胶等。

(5)慢性长期损伤:如疲劳裂纹等。

(6)渗水、吸潮损伤等。

每个部件按其结构重要性不同分成不同的区域,根据不同区域的应力水平、由结构试验确定的安全系数以及结构的设计类型和几何形状,确定部件损伤的可接受水平:许可损伤、可修补损伤、不可修补损伤。

损伤评估一般按损伤程度确定、损伤结果评估、可接受损伤水平的确定等几个步骤进行。

二、通用飞机用复合材料修补的原则2.1 根据受力及影响飞机安全的严重程度,分析损伤容限及剩余强度,确定是否修补或报废;2.2 修复后零件的完整性达到结构可接受的水平,可满足结构设计和强度设计的要求。

复合材料胶接修补飞机金属结构技术的研究进展及关键技术

复合材料胶接修补飞机金属结构技术的研究进展及关键技术

中图分 类号 : 4 . ; 3 Q3 6 1TB 3
文献标识码 : A
Re e r h Pr g e sa d K e c o o iso n e m po ieRe a r s a c o r s n y Te hn l ge fBo d d Co st p i
维普资讯
・9 ・ 0
材料 导报
20 0 7年 1 0月第 2 第 1 1卷 0期
复 合材 料 胶接 修 补 飞机 金 属 结构 技 术 的研 究 进展 及 关键 技 术
刘 国春 , 宗蕻 , 谢 苏 霓
( tI业大学航天学 院, 西; l ; 西安 7 0 7 ) 10 2 摘要
o e a lc Ai c a tS r c u e fM t li r r f t u t r s
LI Gu c u U o h n,XI o g o g,S Ni EZ n hn U
( o lg fAsr n u is C l eo to a t ,No t we tP ltc ni lUnv r i ,Xia 1 0 2 e c rh s o ye h c ie st a y ’ n7 0 7 )
F g 1 T ep o e so o d d c mp s t e ar i . h r c s fb n e o o i r p i e
动态。
在修补含裂纹损伤的飞机金属结构和老龄化 飞机 延寿方 面, 复合 材料胶接修 补飞机金 属结构是 一 门实
用有效的技 术。主要 介绍 了该技 术的操 作流程和关键技术 , 以及 国内外该领域 内近 1 来在理论和 实验 方面的研 究 O年
关 键 词 复合材料胶接修补 飞机金属结构 复合材料补片 关键技术 部 役 釜 退 件 篡一 Nhomakorabea…

浅谈飞机复合材料修理技术

浅谈飞机复合材料修理技术

浅谈飞机复合材料修理技术作者:刘爽来源:《中国科技博览》2017年第27期[摘要]随着现代航空业的飞速发展,复合材料在飞机上的应用日趋广泛,与此同时大量的飞机也进入了维修高峰期。

由于飞机本身的造价非常昂贵,相应地对飞机的维护需用的费用也居高不下。

在日益竞争的商业环境中,飞机停飞造成的经济损失将是非常巨大的。

因此修理方法是否便捷经济,修理效果是否有效,是决定其能否快速恢复运营、提高飞行安全的重要因素。

本文简要介绍了复合材料在飞机上的应用,梳理了常用的复合材料修理的技术及工艺,并列举了一个蜂窝修理的例子来介绍复合材料修理的相关步骤。

[关键词]飞机;复合材料;修理;应用中图分类号:T6501 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)27-0374-011 复合材料在飞机上的应用复合材料是由两种或两种以上的不同材料、不同形状、不同性质的物质复合形成的新型材料。

一般由基体材料和增强材料所组成。

复合材料可经设计,即通过对原材料的选择、各组分匹配设计和工艺条件的保证等,使原组分材料优点互补,因而呈现了出色的综合性能。

复合材料被应用于飞行器结构的过程,经历了一个从无到有、从少到多,从非承力结构到次承力结构,最后到主承力结构的发展过程,从早期的由玻璃纤维制成的整流罩等非承力件到近年来由碳纤维制成的复合材料壁板、梁等主承力大型构件,其用量和使用形式也是随着复合材料设计和制造技术水平的发展逐步提高。

从上个世纪70年代的10%不到,发展到现在几乎是由全复合材料制造而成的无人飞行器,这一快速的增长象征着复合材料时代的全面来到。

复合材料的使用规模已成为航空飞行器是否先进的一个重要评价因素。

与此同时,由于复合材料自身的弱点,在制造、装配和地面维护以及使用阶段,复合材料容易受到冲击等带来损伤,需要开展损伤修理,因此航空企业特别是航空维修企业对基本复合材料结构和复合材料结构修理技术的了解和掌握是极其重要和必要的。

飞机复合材料修理技术研究

飞机复合材料修理技术研究

飞机复合材料修理技术研究复合材料在飞机领域的应用范围越来越广泛,在制造和使用过程中出现了各种结构缺陷和损伤,因此对复合材料的修理和维护成为重要的研究领域。

对飞机复合材料的合理维修可以有效降低成本,提高飞机的安全系数。

主要对复合材料在飞机领域的应用进行了介绍,总结了常见的复合材料维修方法。

标签:复合材料;维修;应用一、复合材料的结构构成该机型所使用的复合材料是由玻璃纤维或由环氧树脂基体(树脂)制成的碳布组成的。

环氧树脂基体可以保护纤维,并转移分布在纤维上的载荷。

环氧树脂是一种热固性材料,一旦其形状成型,将不再改变。

纤维具有抗拉强度高的特点,但其抗压和弯曲强度较低;环氧树脂基体具有较高的抗压强度和剪切强度。

其中,固体压板(层压板)结构是由一个或多个纤维布和环氧树脂基体铺层组成的;二级胶接是用胶粘剂将预固化的复合材料零件固定的结构连接;夹层结构是由两个包围着闭孔泡沫芯的层压板组成的。

二、飞机复合材料的维修技术2.1飞机复合材料的维修准则在飞机复合材料的维修中,需要满足以下几点要求:1)满足飞机的载荷和强度要求;2)满足结构的刚性要求;3)满足耐久性要求;4)满足气动光滑性要求;5)修理后增重效应小;6)修理的时间短、成本低。

2.2飞机复合材料修理方法在飞机复合材料的修理方法中,主要包括了贴补法、挖补法、注胶法、机械连接法等方法。

按照连接形式划分,可以分为机械连接修理和胶接修理两种。

(一)胶接修理胶接修理是飞机复合材料最为常见的修理方法,在飞机复合材料中主要采用的结构形式是层合板和复合材料蜂窝夹芯结构。

在复合材料蜂窝夹芯结构的修理中主要是层合板和芯材的修理两个方面。

在复合材料修理的分类中,可以根据补片与原结构的位置分为贴补修理和挖补修理。

(1)贴补修理在贴补修理中主要是在损伤结构的外表面胶黏固定补片的修理方式,通过贴补修理可以恢复损伤构件的结构强度和刚度。

首先将损伤区域的结构清除,打磨成圆孔,也可以根据实际需求打磨成任意形状。

谈航空复合材料修理技术

谈航空复合材料修理技术
关键词院航空器;复合材料;修理技术
0 引言 复合材料对于现阶段的航空航天技术制造来说是相 对于钢、钛之后的新型技术材料。具有应用范围广、重量轻 的特点,同时复合材料由于较低的生产成本活跃在我国各 大航空制造业前端,并逐渐向着军事航空领域发展延伸。 但是在复合材料不断发展的过程中,我们同时也发现了复 合材料的相对问题的存在。复合材料由于是有多种材料层 面组合而成的,这就直接导致了复合材料各个层面在连接 处强度较为薄弱的关系。在受到外部冲击时,复合材料就 很容易出现质量问题。再一个复合材料在冷热不均的环境 中各个组成材料之间的温度承受度不同就很容易引起部 件损坏情况的发生,由于航空器经常往来于各个温度差明 显的地理环境中所以这是着重要注意的。航空器由于昂贵 的造价,在发生材料问题时一定要及时修理,合理控制损 伤程度。 1 现阶段我国航空修理技术现状 在我国现阶段的航空器制造与修理上,针对航空器的 一系列制造修理技术已经相对趋于完善。同时各大机场也 具备完整的修理技术,但是由于复合材料的广泛应用,现 阶段还没有一套针对复合材料所相对应的修理方案,所以 在一些应用了复合材料的航空器修理上就显得没有足够 的效率,这就间接损失了航空航天运输经济损失。同时,在 复合材料军用化的方面,由于复合材料还没有在军事航空 方面全面普及与实际测验,所以只能通过民用航空来不断 完善复合材料的修理技术。 2 航空复合材料修理流程概述 在民用航空复合材料的修理过程中,我们需要按照合 理的修理流程来逐步进行。 2.1 定位故障位置,做好修理的前提准备 在这个过程中,我们首先要明确是什么地方出现的故 障。由于航空器体积过大,我们在检修的过程中需要精确 定位故障位置,这是修理的前提。在航空器的每一次飞行 任务后,落地机场的相关人员要着重对航空器进行一个全 面性的检测,保证各个部件都处于合理运行状态,航空器 材料一旦出现问题,如果没有得到及时修理的话,那么航 空器在飞行途中就很有可能因为大气压强、风压以及温度 要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要

航空复合材料结构修补技术与应用

航空复合材料结构修补技术与应用

航空复合材料结构修补技术与应用摘要:航空领域复合材料用量不断增加,复合材料结构维修研究相对滞后.本文概述并分析了航空复合材料结构维修技术的现状,并重点介绍了现阶段使用的航空复合材料结构修补技术;目视检查及无损检测定位损伤.综合考虑,确定维修区域和维修方法;维修后检测.关键词:航空;复合材料;修补技术一、航空复合材料结构的修补原则1.1基本的修补原则航空复合材料的基本修补原则主要包括了便捷性、时效性、经济效益以及使用性能的恢复等诸多方面。

具体来看,第一,需要修补之后的强度和硬度满足使用要求,同时还需要保障材料在结构性上的完整,无论是承载状况还是使用性能都能恢复到标准水平。

第二,需要在修补的过程中要尽可能少影响机械整体结构、重量以及其他性能,控制在可接受的标准范围内。

第三,还需要材料表明的平整性、光洁度以及完备性,这主要是为了保障航空设备的外形不发生变化,减少对设备的启动影响。

第四,由于修补具有较强的操作性,同时不需要太多的器材和设备。

第五,修补具有在经济效益是符合标准的,需要保障成本是处于可接受的范围内。

1.2结构性修补的原则对于从事修补的技术人员来说,除开对于基本修补原则的注重之外,还需要对结构性修补原则引起重视。

首先,需要保障修补通道的预设置,方便今后检修工作和强化工作的进行。

其次,要对频繁损坏的位置进行设计方案上的优化。

最后,还需要强化对组合构件的设计和应用,降低单一项目修补所带来的难度,及其对整体结构的影响。

除此之外,还需要尽量减少对整体构建的置换和装卸,进一步避免安装所带来的时间成本。

二、航空复合材料结构的修补技术分类2.1机械连接类这类修补技术主要是通过连接或者铆接以达到相应的目的。

一般来说,即是在修补位置外表采用螺栓或铆钉进行固定补片修补,即可保证损坏位置的载荷传递路线又能够恢复其功能,而其优点也显而易见,即不存在复杂操作,避免修补过程的冷藏加热,所以设备功能要求较低,最后修补连接件位置处理不需要太多需求,同时施工更加快捷,修补性能十分可靠。

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1
补铺 层
4 ^
胶黏 剂 铺 层

1
层 压 板打 磨 结 构 典 型


4

3
移 除表面涂层 及 附件
鎌 表 面 涂 层 及 附件 顺序






fr ⑴ 使 用 支 撑 工 装 把 零 件支 撑起 来 R 2 拆 除 受 修 区 域 中 可 能 影 响 修 复 过 程 的 连 接件
5 2 3
提供
4


个搭 接 区 域

搭接 区



5

n(
去 除 的 碳布 铺 层 少 于
5
层时 或

0

2 5 in

2
对 受损 区域 的清洗 图
用 清 洁 抹布 擦去 污染

1

清 洁 时 应 从 中 心 朝 边 缘方 向 清 洗



当 清 洁 抹布 上有 可 见 灰 时

以 便后 续 工 序 打 磨


满足 齐 平度
要求



按 相 关规 范 选用 填 充 材料


需 要 记 录 以 下 数据


树脂 的 牌 号
类型

批编 号

解 冻和 混和 时
挤 出 寿命
施胶操作 结 束 时 间
5 5 2

5

用 刮 刀 在 损 伤 区 域对树 脂 进行 修 整
飞 机 复 合 材 料 快 速修 补 技 术 研 究
陶 义建
覃朗
朱志 坤
驻 某 公 司 军 事 代表 室
成都
6
1
0 0 9 2



复 合材 料 在 生 产 制 造和 使 用 过 程 中 不 可 避免 地 存在 缺 陷 或遭受 损 伤


缺 陷 和 损 伤 都 是修 补 的 对 象 表面压痕 等



陷 和 损 伤 通常 表 现 为 飞 机 制 造
装配

飞行 服役过 程 中 出 现 的 刻 痕


擦伤

错孔

损伤 位 置 通常 为 层

压板 和 蜂 窝 夹 层 关键 词


本 文对 这些 缺 陷 进 行 了 分 析
玻 璃 纤维
分类

并针对 不 同 的 缺 陷 总 结 出


3


4)
使 用 表 格记 录 各 个铺 层 的 材料 和 取 向


4

5
按 照 技 术标 准 修 复
固化

此步 骤是整 个修复 的关键

固 化 必 须 严 格按 照 相 关修补 规范 执 行



不 同 位 置 和 程度损 伤 的 应 采取不
同 的 修复方法 下 面章节 将 介 绍


相关 规 范取 证

即 持 证操 作



8

恢 复表 面涂 层
按 工 程 图 纸 要求 恢 复 表 面涂 层

般采 用 刷 涂 方法

6
铺 层 修补 孔 埋 头 孔

受损 伤 的 孔 埋 头 孔 修补


其 基本 原 理 是 层 额外 层


去 除 缺 陷 区 域材 料



2

要 求每 层 都 制 出 阶 差

并且 每层 阶差不 小 于

0 5





3

对工 人操 作 技 术要 求 高

要 保证 形 状和 尺 寸

且 不 能 伤 害 未损 伤 的 区 域

所以

般 很少 采用 此种方法 来修 补缺 陷 区域
5 2 6
6

1 ) 、
玻璃 纤 维 修 补 对 象 分为 以 下 三 种


表面 缺 陷 的刮 除

填 充及 平整



2

受损 伤 的 孔 埋 头 孔 的 修 补
(3 )
受损 蜂窝 芯 的 修补


其 中 最常 见 的 是表 面缺 陷和 层压 板上 的 错孔


下面
将给 出 此 三种 情 况 具 体 的 修补 方案 和 步骤
检测


般有超 声 波检 测 和
射 线 检 测 两种 方 法


超 声 波 检测

般检 测 结构

内 部 的 分 层和 间
隙 情况

射线 检测 内 部 结 构 的 完 整 性

般 情况 下

需 要 同 时 做这 两 种 检 测

无损
ND I

1 )
的 必 要性
损 伤 程 度不 明 显
复 合 材 料在 生 产
因此

不 可 避 免地 会

发 生结 构 缺 陷 或损 伤
在 保证 安 全 的 同 时

对 此必 须及 时进 行 修理 以 减少 生产 中 部 件 的 报 废


提 高 部 件使用 的 完好 率

降 低 复合 材料 的 使用 成 本
复 合材 料 的 修 补 越 来 越 重 要

2
斜 接式 挖 补
斜接 式 挖 补特 点

1


根 据实 际 的 胶黏 剂 性 能
1

挖 补角 度

般为
°
6

从传 统 的 二 维胶 黏剂 模 型 分析

挖 补 斜 度应

该实 在

1 5


1
1 8

之间

修 补 效 果 最好



S cotch
Br i te

的研 磨 垫

2

真 空 吸 附 表面 以 去 除 灰 尘 和 碎 片


⑶ 清 洗 损 伤 区 域 及周 边 确 保 该 区 域 干 净 无污 染 4 使用 树脂 填充 损 伤 区 域 确 保 树 脂没 有 气 泡 并 髙 于 周 边





1
da y

Type


Res




1
0 0

±2 6
1
5 to 1
0 0
4 h ou rs

BMS 5
Typ e


9 2

Ha ?


en er

1
4 0
± 2

20

1
2 0


土 土

1
0
8 0
± 士
1
0m i nu te s
I a nd


尽 量保 证 原 结 构 光 滑 完 整

对 结 构 外 形 的 气动 外形 影 响 要 小
使用 的 工
具和 设 备 要 求 要 少
总 而 言之

即 可操 作 性 要 好

成 本要 低

要给 出 优质
高效

低 成本 的 修 理方 法

3
复 合材料 常 见 缺 陷
我们 把 碳 纤 维
波 音公 司 规 定损 伤 面积 大 于 制 件 面积 的

5
%或 层压 板 分 层 大于



产 品 就 要报废

航 空 复 合材 料 结 构 修补 主 要遵 循 以 下 四 方 面

足 够 的 强 度 和 刚 度 要求

恢 复 结 构 的 承载 能 力 和 使 用

即 恢 复 结 构 完整 性
Ty pe H I
ov Ty pe H I Pr


de d on con t ai ner

1
6 0

1
0
1
3 0


es Ominut
2
5
0


1
0
4
0


2 0 m i nute s

7

在 受 影 响 的 零件 区 域进 行 无损 检 测

ND I

做 超声 波检 查或 射线 检测 的 ND 操 作 者人 员 应 该 按

损 伤 可 以 延 伸 出 可见 缺 陷



2)
拒 收单 说 明 不 明 确
说 明 的可 能 和 实 际 的 有偏 离
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