通用航空复合材料维修及适航验证的进展及探讨

通用航空复合材料维修及适航验证的进展及探讨

作者：熊东立

来源：《科学与财富》2016年第31期

摘要：在通用航空器中广泛应用着纤维树脂基复合材料，此类材料拥有着众多优点，但也存在着不足，主要表现为应用中会出现诸多损伤，随之增加了后期维修难度。为了保证材料的有效性以及航空器的安全性，维修后应积极开展适航验证。本文介绍了通用航空复合材料的概况，重点阐述了通用航空复合材料维修及适航验证，旨在指导实践，保证我国通用航空器复合材料应用水平与效果。

关键词：通用航空；复合材料；维修；适航验证

引言：随着科学技术的发展，材料的类型日渐丰富与多样，与金属材料相比，复合材料拥有一系列的优点，如：轻质、高轻度、耐腐蚀、耐疲劳等，因此，在广泛应用于民航飞行器。据统计，波音、空客等公司的新型民用飞机中复合材料结构所占比重均在50%左右，并且其用量呈上升趋势；同时国内大型客机中其用量约20%。在复合材料作用下，通用航空器的优势愈加显著，如：良好的抗冲击性、经济性以及便捷的维修等。

1 通用航空复合材料的概况

通用航空中应用的复合材料极易出现脱胶、分层、雷击、烧蚀等损伤，由于其应用量激增，社会各界对其高效性与可靠性等均提出了较高的要求，急需先进的维修技术。与传统材料相比，复合材料拥有特殊的性能，主要是因各向异性与非均质造成的，同时，民航中复合材料结构的损伤及维修也更加复杂。

美国有关部门提出，飞行器中复合材料的应用障碍之一便是材料的维修难度过大，相关机构指出，民航中复合材料维修问题仍未能全面解决。因此，发达国家在应用复合材料过程中，积极探索与研究适合的检测与维修方法、适航验证技术等，并以此为依据，制定了相应的维修方案、技术规范等。

我国现有的民机多为国外航空公司制造，并由其提供相应的复合材料结构维修方案等，在此情况下，国外航空公司始终垄断者有关核心技术，而我国始终停留根据技术资料操作环节，未能对复合材料结构维修展开系统的研究与深入的探讨。近些年，我国民航事业快速发展，通用飞机类型繁多、数量猛增，但因复合材料维修缺少依据，致使其处于无手册修理状态，实践中具体的维修方法为，待损伤出现后，民航提交损伤信息，由生产厂家指定相应的维修方案，

此后，专业维修人员依照方案展开维修，或者通用航空器维修单位及人员递交维修方案，再由设计生产单位进行适航验证与审定[1]。

2 通用航空复合材料维修及适航验证的进展

适航又称适合飞行，其主要是指航空器可在预期环境中安全飞行，此品质经维修后仍可持续保持。我国制定了一系列关于民航航空器的管理办法，如：适航管理条例等，旨在保证每个航天器均处于适航状态下飞行。适航验证主要是借助不同的方法，获取有关证据资料，使其满足适航条款需求。通用航空复合材料维修及适航验证是持续适航的一部分，其是由两部分内容构成的，分别为技术验证及具体适航审定程序。

2.1 国外成果

对于飞机结构材料而言，常见的钢、铝合金、钛合金及复合材料等，经各种材料的演变，逐渐满足了适航需求，但有关标准中未关注复合材料的特殊性。而如今，飞机中广泛应用着复合材料，使用部位逐步扩展，包括承力结构、复杂结构等，随之民航规程及管理条例中适当添加了复合材料应用、维修等标准与适航条款。通用飞机中的适航要求、技术条款有美国联邦航空规章、美国联邦航空局咨询通告、复合材料手册等。

根据各要求与条款可知运输类飞机适航标准，其中部分条款适用于通用飞机，例如：关于复合材料结构安全性的适航要求与标准，具体有工艺方法、结构保护、结构验证、损伤测定等，上述内容均与复合型材料安全性、适航性有着一定联系。同时，有关规定中指出了复合材料结构适航验证，具体的级别有5个分，分别为试样、元件、细节件、组合件及全尺寸部件等，此验证方法又称为积木式方法，它构建了材料的性能数据库，评估了结构设计思想、考核了结构设计技术，促进了新材料、新技术应用。复合材料结构试样验证主要体现在材料与结构性能方面，有关条款中指出，在明确维修方案基础上，对其进行计算与分析，此后验证结果，以此确保维修后仍满足适航要求[2]。

2.2 国内现状

我国对复合材料的应用时间较短，缺少其维修、验证等研究，不仅缺少实践经验支持，也缺少理论与技术保障，从而制约了我国民航发展。经调查发现，我国关于民航复合材料维修、适航验证研究匮乏，少数研究中结合国外报道，说明了复合材料审定依据，并要求复合材料设计、适航验证应具备标准性与规范化。复合材料适航验证对资料需求较大，但我国民航运输航空器多源于国外，实践中缺少基础材料信息，从而增加了适航验证难度[3]。

总结：综上所述，我国关于通用民航复合材料维修及适航验证研究不足，与国外相比，差距明显。随着复合材料应用范围的扩大，急需适合的维修方案及适航验证技术。日后，我国应注重基础材料，保证其数据的丰富性与可靠性，由于通用飞机复合材料的应用、维修及验证较

为简便，因此，应主动探索、加强技术与经验积累，从而为我国民航事业发展奠定坚实的基础。

参考文献

[1]杨文锋.通用航空复合材料维修及适航验证的进展及探讨[J].玻璃钢/复合材料，2014，05：87-91.

[2]杨文锋，颜影，唐庆如，李梦，秦文峰，谢宗蕻.民机复合材料应用及维修的适航验证与审定研究进展[J].材料导报，2013，07：106-109+126.

[3]杨文锋，张吉武，唐庆如.民机复合材料结构适航维修与验证创新实验平台建设[J].实验技术与管理，2015，01：104-107.