飞机复合材料快速修补技术研究_陶义建

（
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
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
，
时
，
产 品 就 要报废
对
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
一
般 的 修补 方法和 流 程
碳纤 维
缺陷
修补
1
引言
复 合 材料 在飞 机机 翼
、
垂尾
、
方 向 舵 及其 他 结构 上 的 应用
。
，
有效 地 减 轻 了 飞 机 的 重 量 使用 和 维 护过 程 中
， ，
。
目
前国
内
复合 材料 的 应 用 已 经进 入批 量 化生 产 阶段
，
Ｔｙ ｐｅ Ｈ Ｉ
ｏｖ Ｔｙ ｐｅ Ｈ Ｉ Ｐｒ
ｉ

ｄｅ ｄ ｏｎ ｃｏｎ ｔ ａｉ ｎｅｒ

1
6 0

1
0
1
3 0

ｌ
ｅｓ Ｏｍｉｎｕｔ
2
5
0


1
0
4
0
土

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
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
ｓ
Ｔｙｐｅ

Ｉ
Ｒｅｓ
ｉ
ｎ
：

1
0 0

±2 6
1
5 ｔｏ 1
0 0
4 ｈ ｏｕ ｒｓ

ＢＭＳ 5
Ｔｙｐ ｅ

－
9 2
，
Ｈａ ？

ｌ
ｅｎ ｅｒ
：
1
4 0
± 2

20

1
2 0

土
土 土

1
0
8 0
± 士
1
0ｍ ｉ ｎｕ ｔｅ ｓ
Ｉ ａ ｎｄ
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
摘
要
：
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
，
，
应更 换 清
。
洗抹 布 注
（
：
抹 布 和 清 洗 剂 的 选择 应 该 严格 按 照 工 程 文 件
，
清 洗 掉多 余 的 溶 剂
使表 面干 燥
可以通
过 干 净 的 空气 加 速
确 保 表面 清 洗 剂 挥发 干 净
。
附加 结 构 铺 层
…
ｉ
ｎ
＼

一
。
该 方 法为 常规 复 材 缺 陷 修 复
在 生 产 中 和 飞 机 飞 行服 役过 程
目
。
般修补 步骤 如 下
，
：
使 用 规范 允 许 的 记 号 笔
，
标记出 缺陷 最小 的 范 围
－
，
使用
1
5 0
或更 好 的 砂纸 打 磨受损 区 域
，
按 需 去 除 表 面涂 层
（
建议 使用
5
ｉ
ｎ
5
ｉ
ｎ
更 小 时 采 用 此方 法
。
。
此 修 补方 法简 单 易 行
，
、
工作 量 小
、
节约
时间 和 人 力
是快 速修 补 复 材 蒙 皮 缺 陷 的 最 简 便 的 方法
，
在 修补 的 过 程 中
，
材料
、
温度
、
时间 都必
须控 制 并 记录
中 会 经 常用 到
（ 1 ）
以 确 保 修 补 正 确完 成
5 2 4
（
1
）
在 薄膜 上用 永久 标记 笔 记 录所 有铺 层 边 缘 的 外 形 在透 明 薄 膜 上 画 出 或 标 记 各个 铺层 材料 和 取 向
；
（
2
）
在 薄 膜 上画 出 各 层铺 层 取 向 要 求 的 铺层 图 铺 层 取 向 见 工 程 图 纸 或 数 摸
；
：
阶梯 式 挖补 和 斜 接 式 挖 补
如图
3
和图
所示
。
ｉ
＾5
ｕｒ
Ｗ＼







－
ｒ
—
Ｊ
Ｓ
＾
ｔｒ
ｕ ｃｔ ｕ ｒａ
ｉ
ｌ
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Ｒ ｅｐ ａ ｒ Ｐ

ｌ ｉ
Ｉ

Ｒ ｅｐ ＾ ｅ ｓ Ａｄ ｈｅ ｓ ｖｅ
；
ｉ
ｒ

Ｐ
ｌｉ
ｅｓ
ｉ
！
ｒ
？
Ａｄｈｅｓ
，
。
（
2
）
要 求每 层 都 制 出 阶 差
，
并且 每层 阶差不 小 于
，
0 5
．
ｉ
ｎ
。
（
3
）
对工 人操 作 技 术要 求 高
一
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
固化
。
，
便 于零件 的 成型
，
树脂 不 能 有气 泡 表
1
。
（
6
）
零 件 决不 能置于 高于 原 固 化温 度 的 温度 下 固 化
。
。
给出 了

ＢＭ Ｓ
5
－
9 2
合 成树 脂 的 固
化温 度 及 时 间 表
表
1
合成 树 脂
Ｂ ＭＳ
5
－
9 2
固 化表
7 0
±
1
0
7
2
，
；
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
；
（
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



1
补铺 层
4 ＾
胶黏 剂 铺 层
图
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
Ｉ
一
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
5 2 3
提供
4
．
一
个搭 接 区 域
。
搭接 区
（
〇
．
5
ｉ
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
；
兩
＾
．
）
；
4
．
4
样 板 的 制 作 ＾
不 管 是 蜂 窝 芯 还 是 层 压 板 的 铺层 修 复
，
以
都 需 要制 作 样
2
見 磁
（
）
板
希
Ｉ
，
用 来记 录每 层 的 觀 方 向 和 材 料
：
，
如图
所示
。
样板
ｊ
作 方法 图 2 样板 制 作 示意 图 典 型
4

一
般 复 材修补步 骤
，
一
般 复 合材 料修 补 过程
都 需要 做 以 下 几 项工 作
：
4
．
1
铺 层 去 除尺 寸 的 确 定
复 査 由 修 补 而 影 响 的 各个材 料铺 层 暴 露 情 况
。
铺 层 暴露 应 该 满足 修补 铺 层错 开
，
并 为 各 个铺 层
1
但是加 温 固 化
一
般有 以 下几种
：
类
类
—
加热毯
；
＾
2
3
烘箱 室温
＾
；
类 类 类
一
热压 罐
；
；
—
4
5
一 一
手 提类 热 固 化 系 统
。
4
．
6
修 补 后 的 零 件 受 影 响 区域做 无 损
对 复 合材料 的
Ｎ ＤＩ
，
ＮＤ
Ｉ
（
无损 检测
Ｘ
）
检测
Ｘ
一
般有超 声 波检 测 和
射 线 检 测 两种 方 法
一
。
超 声 波 检测
一
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
做
无损
ＮＤ Ｉ
（
1 ）
的 必 要性
损 伤 程 度不 明 显
，
以 便后 续 工 序 打 磨
、
，
满足 齐 平度
要求
间
、
。
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
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
ｉ
ｖｅ
ｆ
＇
＂
8
ｒ
ｓ＾
＾

＾
丨
ｆ
图
3
阶梯 式挖 补 典 型 图
（
）
4
斜 接式 挖补 典 型
（
）
6
．
1
阶 梯 式挖 补
阶 梯 式 挖补 应注 意 以 下 三 点
（
1
：
）
去 除 的 材 料 比 较多
风 险 比较 大
，
，
意味 着 去 除 更 多 未受 损 的 材 料 也 被 去掉
，
然 后 补 充新 的填 充材 料
，
。
通 常工
程上 会在 修 补 的 最外 层 多 铺
上是 允许 的
。
一
这 种 额 外 层 会 导 致 修补 边缘 带 的 轻微 增 厚
。
这种 情 况 工 程
，
我们 称 此 种 修 补 方 法 为 挖 补 修 理
4
挖补 修 理
一
般 分 为 两种
通过多年 的经
验 和规 范 学 习
2
，
我 们提供 了 几种 复 材 快速 修 复 的 方法
。
修补
一
般遵循 的原 则
一
当 损 伤超 过
定值 时
，
难 于达 到 标准 要 求 或 经济 上不 合 算
1
，
这样 产 品 只 能 报 废
7 5 ｍｍ
，
更换 新 零件
。
。
例如 功能
，
．
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
一
般为
°
6
。
从传 统 的 二 维胶 黏剂 模 型 分析
，
挖 补 斜 度应
向
该实 在
（
1 5
：
到
1
1 8
：
之间
，
修 补 效 果 最好
，
一
。
：
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
：
。
（
⑶ 修补 过 程可 能 造 成更 多 的 损 伤 在铺 层 去 除 打磨 4 存在 其 他损 伤 错误 的 操 作 可见 的 划 伤 磨损
、
、
切割
。
；
。
缺
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
）
：
，
、
。
无损 检测 ＮＤ Ｉ 为 此 次返 修是 否 合 格提 供工 程 依 据
4
．
。
7
表 面恢 复
按照 工程 图 纸 的 要 求
，
恢 复表 面 涂层
。
4
．
8
返修 完 工
5
表 面缺 陷 的 刮 除
一
、
填充 及平整
或比
0
．
般 在损 伤 区 域 为
，
0
．