航空复合材料修理技术分析
王良柯
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王良柯,. 航空复合材料修理技术分析[J]. 新材料,2022.11. DOI:10.12721/ccn.2022.158179.
摘要:
随着航空工业的迅速发展,航空业也逐渐成为了我国的主要经济支柱行业,每年的客流量和货物运输量都是不可小觑的。鉴于目前航空器的安全性和经济性,复合材料在国内已逐步推广应用。因此,针对这一发展趋势,我们必须从技术上做好对复合材料的维修保养工作。本文着重介绍了复合材料在航空器材料使用中的应用情况,并对其进行维修保养研究。
关键词: 航空器复合材料修理技术
DOI:10.12721/ccn.2022.158179
基金资助:

引言

复合材料是目前航空航天技术中继钢、钛之后的一种新技术。复合材料的应用范围广,重量轻,同时由于其生产成本低廉,一直处于国内航空工业的前沿,并逐步向军用航空发展。然而,随着复合材料的发展,我们也发现了一些相关的问题。复合材料是由不同的材料层次组成,其连接部位的强度相对较低。复合材料在遭受外界撞击时,极易发生质量问题。另外,在这种温度不均匀的环境下,复合材料的耐受性会有很大的差异,很有可能会导致零件的损伤,尤其是航空器在不同的温度差异比较大的地区。航空器因其造价高昂,一旦出现材质问题,应立即进行维修,并对损坏程度进行合理的控制。

1现阶段我国航空修理技术现状

在我国目前航空器的生产和维修方面,针对航空器的生产维修技术已比较成熟。虽然各个飞机制造厂都有自己的维修技术,但因为复合材料的使用范围太广,针对某些损伤还没有相应的维修方法,导致航空器维修的效率不高,直接造成了航空运输的经济损失。而复合材料的军用应用,还没有完全推广到军事航天领域,因此,复合材料的维修技术必须要靠民用航空来改进。

2航空复合材料修理技术

2.1定位故障位置,做好修理的前提准备

在维修前期,必须先弄清楚问题出在哪里。航空器的体积太大,维修时必须准确地找出故障点,这是维修的先决条件。航空器每次执行完任务之后,降落点的工作人员都会对航空器进行全面的检查,确保航空器的各部分都能够正常工作,如果航空器的材质出了问题,不能及时维修的话,很有可能会在航空器上发生航空器失事。与其他交通事故不同,航空器是在平流层的大气层中,高度超过了一百万米,如果航空器出了问题,将会造成无法弥补的经济损失。因此,在航空器复合材料的维修中,必须预先确定其位置,并对出现异常的零件进行重点检查。只有这样,航空器维修的时候,才不会出现任何的纰漏。

2.2明确受损程度,故障程度的鉴别

准确地确定了零件的受损部位,然后再根据零件的维修程序对零件的损伤进行分析。航空器非常容易受到相对速度的影响。就算是一只鸟儿,一旦被撞击,也会受到无法弥补的伤害。因此我们在清楚的损伤程度上,可以有效地帮助我们确定航空器发生故障时的失效区域;如果航空器的故障在这个范围内,我们必须根据受损的程度来进行维修。通常情况下,复合材料的损坏修复可以分成三个层面阶段,第一层面是对航空器的破坏比较小,我们只需要对航空器进行加固,就可以使航空器正常运行,像这样的损坏,大型的维修起来会导致大量的材料损坏,所以在这个时候,我们必须要加强相关的零件,然后通过材料的连接来修复。第二个层面就是航空器的损坏太严重,已经超过了维修的范畴,一般的维修是不可能满足航空器的要求的,所以我们必须将航空器的零件送到生产工厂去更换。严重的损坏通常发生在航空器的操作中受到了严重的雷击,或者是在生产的时候没有对工艺进行严格的控制,导致了夹杂异物、铺层方向、部件设计角度等问题。第三个层次,当损坏的程度在控制的情况下,我们可以修复这种复合材料,在进行损坏程度的评估时,也要明确造成这种损坏的原因。通过目测,敲击, X光,超声波和力学抗性测试。

2.3损伤鉴定方法

目测是目前航空器上常见的一种损伤类型识别方法,通常航空器外壳上的复合材料损坏,我们可以用目测的方法来判定,主要是通过对航空器表面的颜色、裂纹、划痕、凹坑、外物和表面的褶皱进行检测,并制定相应的修理方案。第二种方法是敲击检测,采用10-20 Hz的声频,对航空器表面可疑的故障位置进行敲击,并根据声音频率的反馈来判定航空器有无分层和裂缝。如果声音很清楚,那就说明这里是完好的。射线检查法主要是检查符合性材料中的粘合缺陷,同时也可以检测到外壳下面有没有异物,因为有异物会影响到光线的穿透和照射,所以我们可以对其进行详细的检查。

3航空复合材料修理方法

针对以上所列的复合材料损坏种类,在制定修理方案时,必须对各种损伤进行合理、科学的修复。与传统的维修方式相比,在航空器的修理中,应考虑到其经济性,并根据其自身的特性,选择不同的修理方案,在目前的复合材料修理中,我们主要采用如下的修理方式:

3.1树脂注射修理方法

在修复过程中,树脂注塑修复可以很好地解决复合材料的脱胶和层板的脱胶问题。树脂本身就具有良好的粘附力,可以有效地解决上述问题,而且在树脂冷却后,树脂本身就是一种非常轻便的材料,所以修复后的复合材料并不会出现重量上的差别。这也是目前民航航空器复合材料维修中常用的树脂注射工艺。

3.2机械连接修理法

机械接头修复一般是指用机械方法把破损的航空器复合材料表面修复。利用螺栓或类似的方法进行机械操作,在受损的结构的外侧采用铆钉修复修复,将破损的复合材料结构重新连接在一起,从而使其重新开始工作。在没有合适的设备的情况下,我们可以通过这种方式来修复,但是因为外部的机械连接会对零件的外形产生一定的影响,并且在修复之前和之后会产生不同的质量。航空器在使用过程中也会对航空器的安全性产生一定的影响。我们只有在遇到紧急情况的时候才会使用,并且在需要修复的时候,我们会将机械连接拆掉,然后使用树脂胶进行修复。虽然这种机械连接还有一些问题,但是在遇到突发事件时,还是可以保证航空器安全的。在航空器的航空器维修中,树脂在航空器上得到了广泛的使用。

总结

总之,随着科学技术的发展,复合材料已经越来越多地被用于航天工业,并被广泛地用于现代航天领域。鉴于目前航空复合材料的广泛使用,必须在复合材料维修技术上进行拓展和改进,这是目前我国民用航空工业面临的一个重大机遇。大量低成本、高实用性的复合材料的推广,将进一步推动我国航天工业的发展和进步。

参考文献:

[1]贺旺.浅谈航空复合材料修理技术[J].航空维修与工程,2015(2):59-62.

[2]韩慧伶,王新阁,夏青,等.浅谈航空器复合材料结构修理[C].航空安全与装备维修技术学术研讨会.

[3]王侃.浅析航空器复合材料结构修理技术[J].军民两用技术与产品,2017(6).

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