热补仪挖补修理复合材料蜂窝夹层结构

先 进树 脂基 复 合 材 料 具有 比强 度 及 比刚 度 高 、 耐腐 蚀 和抗 疲劳 性能 好 、 可设 计等 优点 ， 在 飞机结 构
中得到 了大 量 应 用 。其 中 ， 碳 纤 维 增 强 复 合 材
能提供 真空 压力 ， 不 能保证 对修 补层 进行 有效 压实 ，
容 易产 生分 层 、 孑 Ｌ 隙等 缺 陷 ’ 。这 些 限制 均 会影
孙 凯 ， 晏冬秀 ， 孔娇月 ， 魏 冉 ， 刘 卫 平
（ 上 海 飞 机 制 造 有 限公 司 航 空制 造 技 术 研 究所 ， 上海 ２ ０ ０ ４ ３ ６ ） 摘要： 利 用 热 补 仪 进 行 复 合 材 料 蜂 窝夹 层结 构 的 挖 补 修 理 实 验 研 究 。利 用 热 电偶 测 试 热 补 仪 修 补 复 合 材 料 蜂 窝 夹 层 结 构 的 面 内 及 厚 度 方 向的 温 度 分 布 ； 采用光学 显微镜 观察不 同修补 层数下 的 Ｈ Ｔ Ｓ ／ ９ ７ ７ — ２与 Ｈ Ｔ Ｓ ／ Ｍ Ｔ Ｍ４ ４ ・ １两 种 预 浸 料 在 热补 仪 固 化 下 的 内部 质 量 ； 并 测 试 不 同 损 伤 程 度 下 蜂 窝 夹 层 试 验 件 修 补 后 的 侧 压 性 能 及 弯 曲 性 能 。结 果 表明： 使 用 热 补 仪 修 补 蜂 窝 夹 层 结 构 时 在 厚 度 方 向上 温 度 分 布 不 均 匀 ， 因 此 在 面板 及 芯 子 损 伤 、 穿透损 伤情况 下 ， 应 采 用 分 步修 理 ； 热补仪对单 次修补层 数具 有局 限性 ， 修补 材料 特性不 同， 单次修 补 固化层 数上 限不 同， 对 Ｈ Ｔ Ｓ ／ ９ ７ ７ — ２ ， 热 补 仪 最 佳单 次 固 化 层 数 为 ４层 或 ５层 ， 对 Ｈ Ｔ Ｓ ／ ＭＴ Ｍ ４ ４ — １ ， 热补仪 最佳单次 固化层 数为 １ Ｏ层 以上 ； 试验中 不 同损 伤 程 度 的 蜂 窝 夹 层 结 构 试 验 件 进 行 热 补 仪修 补 后 ， 侧压 强度达 到完好状态 的 ７ ９ ． ９ ％ 以上 ， 弯 曲 强 度 达 到 完 好状态 的 ８ ９ ． ４ ％以上 ， 验 证 了热 补 仪 挖 补修 理 复 合 材 料 蜂 窝 夹 层 结 构 的 可 行 性 。 关键 词 ： 蜂窝夹层结构 ； 热补仪修补 ； 温度分布 ； 侧压强度 ； 弯 曲强 度
复合 材料 蜂 窝 夹 层 结 构 的胶 接 修 补 中有 较 大 的 优
１ 实 验
１ ． １ 实 验 原 料 与 设 备
势 。然而 热补 仪使 用 加 热 毯 作 为 热 源 ， 可 能 造 成 修 补 区存在 温度 不均 现 象 ， 温度 分 布 不 均 会 影 响 复 合
材料 修补 层 的 固化 过 程 及 固化 程 度 ； 固化 过 程 中 只
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５ — ５ ０ ５ ３ ． ２ ０１ ４ ． ２ ． ０ １ ０
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｂ ３ ３ ２ ； Ｖ ２ ５ ７
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ５ — ５ ０ ５ ３ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ — ０ ０ ５ １ — ０ ７
原材 料 ： Ｃ Ｙ Ｃ Ｏ Ｍ ９ ７ ７ ． ２ ． ３ ５ — １ ２ Ｋ Ｈ Ｔ Ｓ预 浸 料 ， 简
响蜂 窝夹层 结 构 热补 仪 修 补 后 的力 学性 能 。 目前 ， 针 对 修 理 分 析 及 修 理 后 力 学 性 能 的 研 究 较 多 ’ 加 ， 但 针对 热补 仪修 补 工艺 方 面 的研 究较 少 。 为使热 补仪 修补 复合 材料 蜂窝 夹层结 构 达到 良好 的 修 补效 果 ， 实现其 高 效 率 、 低 成 本 修 理 的功 能 ， 本 工
及使 用过 程 中 ， 不 可 避免地 会 发生 面板 分层 、 Hale Waihona Puke Baidu芯 脱
粘、 面板 及 芯子损 伤 乃 至 穿 透 损 伤 的 情况 ， 因此， 需 要对 复 合 材 料 蜂 窝 夹 层 结 构 进 行 高 效 、 低 成 本 修
理 。
胶接 修 理是 复合 材料 蜂窝 夹层 结构 常用 修理 方
料 蜂窝 夹层 结构 由于质量 轻 ， 抗弯 强度 高 ， 可 以在 最 小 质量 下达 到结 构 刚性要 求 ， 广泛 应用 于襟 副翼 、 方 向舵 、 升 降舵 等 次承 力 结 构 件 。 蜂 窝夹 层 结 构 件 由于面板 较 薄 ， 面板 与芯子 间存 在胶 接 界 面 ， 在制 造
作 研究 了用 热补 仪修 补复合 材 料蜂 窝夹层 结构 的温 度 分布 情况 并 提 出 了解 决 温 差 的建 议 。针对 Ｈ Ｔ Ｓ ／ ９ ７ ７ ． ２与 Ｈ Ｔ Ｓ ／ ＭＴ Ｍ ４ ４ — １ 两 种预 浸 料 ， 研 究 了 真 空压 力 下热 补仪 固化 修 补层 的 内部 缺 陷 情况 ， 根据 研 究
结 果进 行 了蜂窝 夹层 结构不 同程 度损 伤 的热补 仪修 补 实验 ， 并 分析修 补 后 蜂 窝夹 层 件 的压 缩性 能及 弯
曲性能 的恢 复情况 。
法 圳 ， 一般 使用 热补 仪或 热压 罐等 设 备修 补 固化 。 与热 压罐 相 比， 热 补仪 只对 修 补 区进 行 固化 ， 不受 零 件尺 寸 限制 ， 使用 灵 活 ； 设备 尺 寸小 、 质量 轻 ， 携带 方 便； 更适 于外 场 修 理 ； 修 理成 本 低 。 因此 ， 热 补 仪 在
第 ３ ４卷 第 ２期
２ ０ １ ４年 ４月
航
空
材
料
学
报
Ｖｏ １ ． ３ ４． Ｎｏ ．２
Ａｐ ｒ ｉ ｌ ２ ０１ ４
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＥＲＯＮＡＵＴＩ ＣＡＬ Ｍ ＡＴＥＲＩ ＡＬ Ｓ
热 补 仪 挖 补 修 理 复 合 材 料 蜂 窝 夹 层 结 构