曹雷

【摘 要】本文主要針對軍用飛機中復合材料的使用情況展開探討，并且對先進復合材料結(jié)構(gòu)修理技術(shù)進行詳細的分析。主要是對當前軍用飛機先進符合材料結(jié)構(gòu)技術(shù)進行詳細的探討，提出在此過程中電子束固化所起到的重要作用，同時還就電子束固化各方面進行詳細的分析及探討，對其在軍用飛機復合材料結(jié)構(gòu)修理中的具體應用進行探討。

【關(guān)鍵詞】電子束固化；軍機；先進復合材料；結(jié)構(gòu)；修理；應用探討

近年來，我國軍用飛機飛行器的材料選擇已經(jīng)逐漸選用先進的復合材料，在修理技術(shù)研究方面的力度也越來越強。飛機復合材料維修的主要目的就是使得軍用飛機能夠恢復到最佳的使用功能，在維修過程中最重要的維修項目就是對軍用飛機力學性能的維修。目前，我們已經(jīng)掌握的復合材料維修技術(shù)中固化所起到的作用最大。近年來，電子束固化得到顯著的發(fā)展，其技術(shù)已經(jīng)能夠成為軍用飛機復合材料結(jié)構(gòu)維修的關(guān)鍵技術(shù)。

1 飛機復合材料應用現(xiàn)狀

以高性能樹脂為基體、高性能纖維等為增強材料并通過一定的復合工藝所制成材料稱為先進復合材料。在發(fā)展歷程上，它發(fā)祥于20世紀70年代，直接迎合了航空、航天和國防等尖端技術(shù)領(lǐng)域的需求，到今天為止，先進復合材料仍然對武器裝備的現(xiàn)代化起著十分關(guān)鍵的支撐作用，并且這種作用在航空業(yè)今后的發(fā)展中會更加突出。飛行器采用復合材料的根本原因是減輕質(zhì)量，提升飛行器的性能。但是，到目前為止，這一預言并沒有按照預期實現(xiàn)，究其根本原因就是復合材料構(gòu)件在成本上遠遠高于鋁合金構(gòu)件。然而對于軍用飛機來說，首要的考慮因素是其生存力及其作戰(zhàn)性能，而不是制造成本。因此隨著科學技術(shù)的進步，更多以及更優(yōu)異的先進復合材料不斷地被研制出來，并且不斷地在軍用飛機上得以最先應用，從而使軍機的各項性能進一步優(yōu)化和提升。因此隨著復合材料在軍用飛機上使用量的不斷增加，對這些材料在制造和使用過程中出現(xiàn)的損傷進行有效的維護、修理已引起人們的廣泛關(guān)注。

2 先進復合材料結(jié)構(gòu)修理

由于飛機先進復合材料結(jié)構(gòu)零件的制備和成型過程是同時完成的，因此在材料制備過程中的缺陷及復合材料在不當使用和環(huán)境適應性出現(xiàn)問題等可能會形成腐蝕、脫粘、表面鼓起等損傷。另外，復合材料脆性較大，在載荷過大或較小的沖擊載荷作用下均容易使其結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破損，從而對其剛度和強度具有一定的影響。因此，即使復合材料用于飛機結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)點，但是我們必須要積極發(fā)展其結(jié)構(gòu)修理技術(shù)，從而可以為復合材料的進一步深入以及廣泛應用提供保證。

就復合材料結(jié)構(gòu)修理方面來講，該結(jié)構(gòu)修理主要從壽命預測及損傷控制、修理技術(shù)、新型固化方式及質(zhì)量評估四個方面來進行，并且對每個方面都進行詳細的分析和研究。

壽命預測及損傷控制就是對先進復合材料進行部位評估，找出容易出現(xiàn)故障的部位，然后對其進行實時的監(jiān)控，這樣能夠在發(fā)現(xiàn)問題的同時對其進行及時的處理。修理技術(shù)研究主要就是對復合材料結(jié)構(gòu)修理進行分析，其中包括各項具體的技術(shù)，對每項技術(shù)都記性深刻的研究。質(zhì)量評估主要指的是對已經(jīng)修理完成的結(jié)構(gòu)和零部件進行質(zhì)量檢測，測定其質(zhì)量是否達標。

在修理區(qū)域進行軍用飛機維修和保養(yǎng)的過程中，會受到多種因素的影響，尤其是在材料溫度控制方面，要求要讓材料處于低溫狀態(tài)下才能夠進行固化，并且固化之后不需要對其進行任何的處理。這是由于要想達到固化的標準就必須處于低溫、壓力小的環(huán)境下進行，所以說，在對軍用飛機復合材料進行修理過程中不能使用熱壓罐的方式，必須要研究出低溫低壓的固化方法。從目前情況來看，飛機復合材料在生產(chǎn)和修理過程中具備很多的固化方式，在這些方式中最為突出的就是電子束固化，其目前已經(jīng)被廣泛應用于軍用飛機先進復合材料結(jié)構(gòu)修理過程中。所以，電子束固化應用于軍用飛機復合材料結(jié)構(gòu)修理中是最佳的方式。

3 電子束固化修理

電子束固化技術(shù)是近年來興起的固化技術(shù)，其主要原理是利用電子束照射的形式來對想要固化的部分進行固化，使得先進復合材料發(fā)生一系列的反應，最終完成材料固化。

3.1 電子束固化技術(shù)的特點

電子束固化技術(shù)與傳統(tǒng)固化方式相比具有很大的優(yōu)勢，電子束固化技術(shù)對熱量沒有較高的要求，其是近幾年興起的新型固化技術(shù)。其主要優(yōu)點有以下幾點：第一點，對溫度沒有較高的要求；第二點，固化時間比傳統(tǒng)固化技術(shù)時間要短；第三點，在固化零件上沒有過多的限制；第四點，能夠?qū)⑿枰袒瘏^(qū)域和不需要固化的區(qū)域精準的區(qū)分開，能夠有效避免材料受到多余的固化；第五點，電子束固化能夠?qū)Υ娣哦嗄甑臉渲M行固化；第六點，電子束固化不會產(chǎn)生污染物質(zhì)。

3.2 電子束固化設(shè)備

電子束固化設(shè)備的應用過程以及固化過程都已經(jīng)被記錄在多種專業(yè)書籍當中，在書籍中對其進行了詳細的分析和記錄，本文對此不做過深的探討。與傳統(tǒng)熱壓罐固化方式相比來講，電子束固化在各個方面都優(yōu)于熱壓罐固化，并且在固化過程中產(chǎn)生的成本也較低，其固化過程中所需的電子加速器價格也有比較優(yōu)勢。

3.3 適用于電子束固化方式的修理材料

電子束固化方式的修理材料主要是應用于樹脂當中，主要被分為兩大類，第一類是丙烯酸酯類，但是這種類別在被固化之后物理方面的性能較弱。所以說在軍用飛機復合材料休息過程中很少運用這類樹脂。第二類是環(huán)氧樹脂，這類樹脂在各個方面都具有很高的優(yōu)勢，所以說這類樹脂在軍用飛機先進符合材料結(jié)構(gòu)修理過程中經(jīng)常被用到。

3.4 電子束固化技術(shù)應用

軍用飛機在修理過程中更加看重修理時間，修理時間關(guān)乎戰(zhàn)爭的勝負，只要修理時間短，成本多少不是關(guān)鍵。這時因為飛機如果修理時間過長，那么其戰(zhàn)斗力就會急劇下降，最終造成嚴重的損失。

國外一些國家已經(jīng)對電子束固化技術(shù)進行詳細的分析和探討，美國、加拿大等部分民用航空公司在很早之前就已經(jīng)應用電子束固化技術(shù)，到目前為止，這種技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應用，尤其是在飛機發(fā)動機風扇整流裝置修理過程中，其運用的電子束固化材料主要是：1L0：耐高溫環(huán)氧樹脂和1L0：耐高溫環(huán)氧樹脂。這兩種樹脂都是經(jīng)過嚴格的審核才進行實際運用的，并且已經(jīng)取得顯著的成效。

4 結(jié)語

電子束固化技術(shù)是目前為止最被看好和關(guān)注的技術(shù)，已經(jīng)地到多個國家的高度重視。然而，在軍用飛機先進符合材料結(jié)構(gòu)修理過程中運用電子束固化技術(shù)還存在很多急待解決的問題，這些問題主要包括：相對于傳統(tǒng)固化方式，電子束固化技術(shù)對于樹脂的要求較高，適用于軍用飛機的樹脂目前品種較少；缺乏外場修理可用的高能量電子加速器等，只要能克服上述不利因素，快速、高效的修復飛機復合材料也就能順利實施。

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