飞机复合材料损伤检测与维修【毕业作品】

BI YE SHE JI

（20 届）

飞机复合材料损伤检测与维修

所在学院

专业班级飞机结构修理

学生姓名学号

指导教师职称

完成日期年月

摘要

复合材料是由两种或两种以上的原材料,通过各种工艺方法组合成的新材料。其应用在航空领域越来越广泛。对于现代飞机来说复合材料的应用对减重、耐腐蚀和降低成本有着重要的作用。对飞机结构轻质化、小型化和高性能化起着至关重要的作用。复合材料在飞机上的应用日趋广泛,其应用和修理水平亟待提高。论文介绍了飞机复合材料的损伤特征和可用于飞机复合材料损伤无损检测的目视、敲击、阻抗、谐振、超声、射线照像、红外热图和声发射等检测法,并结合实际介绍了不同类型复合材料结构和缺陷检测方法的选择。

关键词：复合材料；损伤检测；维修

ABSTRACT

Composite materials are composed of two or more than two kinds of raw materials. Its application in aviation field is more and more extensive. For modern aircraft, the application of composite materials has an important role in weight loss, corrosion resistance and cost reduction. It plays an important role in the light weight, small size and high performance of the aircraft structure. The application of composite materials in aircraft is becoming more and more extensive, and its application and repair level need to be improved. This paper introduces the damage characteristics of aircraft composite material and can be used for nondestructive detection of visual, percussion, impedance, resonance, ultrasound, X-ray, infrared thermography and acoustic emission detection method of damaged aircraft composite materials, and introduces different types of composite structure and defect detection method combined with the actual choice.

Key words:composite material; damage detection; maintenance

目录

第1章前言 (4)

第2章复合材料的损伤 (5)

2.1 复合材料主要损伤类型 (5)

2.2 复合材料无损检测方法 (6)

2.3 复合材料结构损伤描述 (7)

第3章飞机复合材料损伤检测基本方法 (8)

3.1 目视法 (8)

3.2 敲击法 (8)

3.3 声阻法 (8)

3.4 谐振法 (8)

3.5 超声法 (9)

3.6 射线法 (9)

第4章复合材料结构修理方法 (10)

4.1 修理要求 (10)

4.2 修理流程及修理方法 (10)

第5章总结 (13)

参考文献 (14)

致谢 (15)

第1章前言

近年来，无论是军用飞机还是民用飞机甚至是航天领域，复合材料用量都呈较大幅度的增长，如复合材料中常见的炭纤维需求量如图1.1所示在航空航天工程中需求量逐年递增，作为民用飞机的B787复合材料用量甚至达到50%[1]，同时，全复合材料的无人机已经出现，比如波音公司研制的X-45C无人战斗机机体结构90%以上采用复合材料。

复合材料在教练机上的应用水平也逐渐提高。意大利的M346高级教练机（见图1.1）生产型复合材料用量达机体结构重量的20%，印度计划研制的HJT-39“猫”高级战斗教练机则号称复合材料用量要达到80%。EADS公司提出的MAKO高级教练机方案在包括机翼蒙皮、前机身、平尾、垂尾、进气道等部位均采用碳纤维复合材料，RCS仅为1平方米，比EF2000还小得多[2]。我国，洪都公司研制的L15型高级教练机在垂尾、平尾、副翼等部位均使用国产碳纤维复合材料结构，复合材料用量达到8%。

国内外的统计资料表明，在飞机全寿命费用中，使用和维护保障费高达50%以上，在飞机大面积采用整体化复合材料结构后，其维护和修理问题变得更加突出。比如，复合材料部件采用共固化、共胶接等工艺整体成型，生产和使用过程中产生损伤的概率同时升高，对这些损伤进行修理是维护的首选，更换部件将极为不经济。因此，复合材料结构修理技术已经成为飞机复合材料结构研制与维护中的一项关键技术。

图1.1 复合材料的需求

第2章复合材料的损伤

由于复合材料本身的特殊性，在生产与使用的各个时期都可能产生不同类型的损伤，与金属相比，其损伤与破坏模式更加复杂，且往往多种损伤同时发生，因而对损伤的检测与评价比金属困难得多。

2.1 复合材料主要损伤类型

按产生损伤的原因，复合材料结构的损伤可以分为制造缺陷、使用损伤以及环境损伤。所谓制造缺陷，是指材料或结构在生产过程中由于工艺方法不合理、组分材料不合格或工人操作不当等造成的损伤；使用损伤是指飞机在服役期间，由于操作失误引起的损伤；环境损伤是指飞机服役期间非人为操作引起的损伤。复合材料结构常见损伤及产生原因见表2.1，部分损伤如图2.1所示。

表2.1 复合材料常见损伤及产生原因