曹景斌

摘 要：復(fù)合材料（Composite Material，CM）是一種新型材料。這種材料通常具備兩種及以上的組分，是采用先進技術(shù)制備出來的?，F(xiàn)階段，復(fù)合材料因其良好的性能，在航空領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多。與此同時，這種材料的損傷現(xiàn)象也隨之增多。筆者分析了其出現(xiàn)損傷情況的原因，并且闡述了其損傷情況評估方法。針對這些損傷情況，筆者對復(fù)合材料的兩類維修方法進行了研究。

關(guān)鍵詞：航空 復(fù)合材料 損傷與維修

中圖分類號：V263.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（c）-0014-02

復(fù)合材料由于含有多種組分，復(fù)合材料能夠表現(xiàn)出更為良好的性能。復(fù)合材料不但能夠彌補單一材料的不足和缺陷，并且通過單一材料的組合實現(xiàn)了綜合性能，突破了原有的約束和限制。復(fù)合材料通常具有更好的強度、剛度和抗疲勞性能。

1 復(fù)合材料的損傷原因分析

復(fù)合材料的損傷有多種類型。總體來說，以其損傷影響飛機運行性能的嚴重程度為劃分依據(jù)，損傷可以分為兩種類型：允許類和立即處理類。允許類是指這一損失對于飛機運行性能的影響比較輕微，可以不在當(dāng)時立即進行處理。這一類的損傷往往不太嚴重，并且絕大多數(shù)位于飛機的非關(guān)鍵性位置。由沖擊造成的程度較小的損傷以及非關(guān)鍵部位的劃傷等都屬于這一類損傷。對于這一類的損傷，一般情況下可以通過維修進行處理。立即處理類是指這一類損失對于飛機運行性能的影響比較嚴重。在這種情況下，飛機的結(jié)構(gòu)完整性會受到破壞。并且這種破壞效應(yīng)會逐漸擴大。因此必須要在當(dāng)時立即進行處理。對于這一類的損傷，維修人員需要進行評估。如果維修所需的費用較更換所需的費用更高，或者損傷程度過于嚴重，維修人員就需要采用更換新零件的方式進行處理。復(fù)合材料的損傷原因主要可以分為3個方面：第一方面原因是制造缺陷。這種損傷通常是由于復(fù)合材料本身導(dǎo)致的。在制備復(fù)合材料時，可能因技術(shù)不成熟、操作不當(dāng)?shù)雀鞣N因素造成所制備材料存在結(jié)構(gòu)或者性能上的缺陷。第二方面原因是使用和保養(yǎng)不當(dāng)。飛機在使用過程中，由于使用人員的操作不規(guī)范會增大飛機發(fā)生碰撞的概率。這種損傷主要發(fā)生在艙門、機身以及機翼等部位。在平時的維護保養(yǎng)中，由于維保人員工作不夠細致，可能會忽視某些已有的損傷。由于沒有對其進行維修，會導(dǎo)致這一損傷不斷加大，最終造成更為嚴重的問題。第三方面原因是不利的環(huán)境因素。由于飛機在自然環(huán)境中使用，可能會遇到風(fēng)、雨、雷、電等各種惡劣天氣。這些環(huán)境因素都會給復(fù)合材料帶來不利的影響。從而留下?lián)p傷的安全隱患。此外，在陽光下的暴曬也會造成復(fù)合材料的損傷。

2 復(fù)合材料的損傷情況評估

要想對復(fù)合材料進行恰當(dāng)?shù)男迯?fù)，維修人員首先應(yīng)當(dāng)對其損傷情況進行有效的評估。這種評估主要包括以下兩個方面：一方面，維修人員應(yīng)當(dāng)準確地判斷其存在位置。另一方面，維修人員應(yīng)當(dāng)恰當(dāng)?shù)卦u估其損傷程度。與此同時，對于損傷情況的評估，應(yīng)當(dāng)結(jié)合復(fù)合材料的性能、飛機結(jié)構(gòu)的特點等多種相關(guān)因素進行。在這種情況下，損傷評估才能更加符合實際情況，才能更加真實地反映問題的嚴重程度。通常情況下，采用目視檢查法就足以進行完善的評估。例如裂紋、分層、脫膠等。維修人員通過觀察觸摸以及輕敲等方法，就能夠判斷損傷發(fā)生的位置、嚴重程度以及損傷面積。如果采用目視檢查法不能夠有效地判斷，維修人員可以進一步采用儀器檢測法。這種方法需要使用先進的設(shè)備和儀器。具體可以分為多種類型，例如超聲檢測、激光全息檢測等。對于目視法無法進行檢測的損傷，采用這些方法能夠得到較好的檢測效果。這些方法得到的檢測結(jié)果更為精準、全面。從而能夠更加科學(xué)地量化復(fù)合材料損傷的狀態(tài)。對復(fù)合材料的損傷狀況進行評估后，維修人員就能夠根據(jù)其特點和情況，選擇合適的技術(shù)或方案進行維修。也就是說，評估是維修的重要基礎(chǔ)和前提。評估不到位，則會導(dǎo)致維修技術(shù)或方案選擇不合理。進而嚴重地影響到后期的維修效果。

3 復(fù)合材料的維修方法

3.1 膠接修理方法

膠接修理是一種新的維修工藝方法?，F(xiàn)階段，這種方法在飛機的維修工作中的應(yīng)用很廣。無論是非關(guān)鍵部位的復(fù)合材料的劃傷，還是關(guān)鍵部位的復(fù)合材料的沖擊損傷，采用這種方法都能夠獲得良好的修復(fù)結(jié)果。對于不需要使用補片的損傷部位的修復(fù)，將其稱為無補片式修理。這種方法操作比較簡單。其在面積較小的脫膠、凹陷損傷中的應(yīng)用較多。修理人員可以直接在損傷位置進行鉆孔。鉆孔的類型有透氣孔和注膠孔兩種。透氣孔的存在是為了避免損傷部位出現(xiàn)真空區(qū)域。如果在注膠孔中出現(xiàn)真空區(qū)域，則修理效果會大打折扣。注膠孔就是用于注入填充物的孔洞。維修人員采用壓力槍等工具，將填充物從注膠孔中注入。當(dāng)填充物填滿注膠孔和構(gòu)件內(nèi)部的空隙部位后，便會從透氣孔中溢出。此時，修理人員就可以對修理部位進行加壓以及加熱處理。從而使填充物與修復(fù)結(jié)構(gòu)緊密地結(jié)合在一起。常用的填充物材料為纖維、樹脂等。對于復(fù)合材料的分層損傷情況，修理人員可以采用熔接修補（Weld Repair）的方法。對于需要使用補片的損傷部位的修復(fù)，將其稱為補片式修理。這種方法更多用于損傷較為嚴重的狀況。它的操作工藝較為復(fù)雜，要求修理人員具有一定的技能基礎(chǔ)和經(jīng)驗。當(dāng)厚度較小的層合板出現(xiàn)損傷時，修理人員就需要采用補片式修理方法。此時修理人員只需要在層合板的外部增加補片即可。而當(dāng)厚度較大的層壓板發(fā)生損失時，修理人員需要在其內(nèi)部增加補片。因此，其修理難度會相應(yīng)增加。總的來說，膠接修理方法的應(yīng)用效果是比較好的。它能夠較好地避免應(yīng)力的產(chǎn)生。

3.2 鉚接修理方法

鉚接修理方法在實際修復(fù)中的使用頻率較低。通常情況下，只有當(dāng)膠接修理不滿足條件或者修理效果不理想的時候，修理人員才會考慮選擇這種修理方法。根據(jù)其修理的位置，這種方法可以劃分為兩種類型：嵌入鉚接和外部鉚接。嵌入鉚接方法是指將修補用的材料（補片）嵌入到損傷位置處。外部鉚接方法是指將修補用的材料（補片）貼附到損傷結(jié)構(gòu)表面上。然后都是采用鉚接的方式進行連接。鉚接是一種機械連接方式。因此，這種方法會給結(jié)構(gòu)帶來較大的應(yīng)力集中問題。此外，采用鉚接需要使用大量的緊固件。這會在一定程度上增加飛機的自重。所以這種方法并不是十分提倡使用的。只有當(dāng)構(gòu)件的厚度非常大，并且承受應(yīng)力較小的損傷位置，才會考慮使用這種方法。

4 結(jié)語

如今，復(fù)合材料在航空領(lǐng)域的應(yīng)用非常多。在大量應(yīng)用的同時也帶來了很多的損傷問題。這些損傷多數(shù)是由于制造、使用、保養(yǎng)和環(huán)境因素造成的。對于復(fù)合材料的損傷，維修人員應(yīng)當(dāng)首先對其程度和損傷狀況進行評估。然后采用合理的方式進行修復(fù)。目前，復(fù)合材料的主要維修方法有兩種。但是隨著技術(shù)的進步，維修方法也在不斷創(chuàng)新。維修人員一方面應(yīng)當(dāng)積極學(xué)習(xí)先進的修理技術(shù)，另一方面也要主動進行創(chuàng)新，尋找效果更好的修理方法。

參考文獻

[1] 龔友根.淺談飛機復(fù)合材料的修理[J].內(nèi)燃機與配件，2018（20）：85-86.

[2] 楊悅，盧秉賀.復(fù)合材料壁板低速沖擊損傷的維修處理[J].航空維修與工程，2018（7）：95-96.

[3] 趙俊杰.飛機復(fù)合材料維修探究[J].電子制作，2013（23）：222.

[4] 何楠，楊加斌，高峰.先進復(fù)合材料在軍用無人機上的應(yīng)用動向[J].玻璃鋼/復(fù)合材料，2013（2）：94-97.

[5] 孫雨辰，季佳佳，馮蘊雯.航空復(fù)合材料結(jié)構(gòu)修理方法[J].航空制造技術(shù)，2015（20）：96-100.

[6] 代永朝，楊小林，張獻逢.軍機復(fù)合材料修理技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展[A].航空裝備維修技術(shù)及應(yīng)用研討會[C].2015.