探讨民用航空飞机雷达罩损伤的修理

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探讨民用航空飞机雷达罩损伤的修理
摘要:通常,民用飞机雷达罩采用复合材料结构,在使用过程中,容易产生
脱胶、纤维断裂、划伤、烧伤、撞击、进水等损伤。

常用损伤检查方法有目视检
查法、敲击检查法、红外热成像法、超声波检测法。

关键词:民用航空飞机;雷达罩损伤;修理
前言:复合材料具有比强度和比模量高、可设计性、抗疲劳性能优异、抗振
性能好、耐高温、破损安全性好等诸多优点,在雷达罩、整流包皮、副翼、襟翼、升降舵和方向舵等飞机部件上得到广泛应用。

对飞机复合材料损伤情况的判断及
修理也需要不断地与时俱进。

以复合材料损伤分类可以分为:分层、脱胶、撞击、划伤、擦伤、刻痕等不同损伤情况。

在雷达罩被钝物撞击后产生的损伤我们一般判定为撞击损伤,撞击雷达罩后
雷达罩的蒙皮会发生凹陷,严重的情况还伴随有蜂窝芯的破损。

这种情况的发生
需要对雷达罩外表面蒙皮及破损的蜂窝芯进行修理。

1、民用航空飞机雷达罩检测方法
1.1雷达罩目视检查
飞行前,都要进行目视检查,其特点是简单方便,同时也是最基本、最常
用的检查方法。

通过对飞机雷达罩进行定期的目视检查,可以发现雷达罩结构中
可能存在的损伤并及时进行处理,保障雷达罩足够的传输性能,提高飞行的安全性。

波音飞机详细列出了雷达罩及其附件目视检查的内容,而空客飞机则将雷达
罩分为内外表面分别进行目视检查。

1.2雷达罩的敲击检查
敲击检查法是一种传统的外场无损检查方法,主要通过小的硬物对检测件进
行敲击,并利用敲击发出的声音或者仪器信号显示来判断被检测件中是否存在缺陷,对比波音飞机和空客飞机在敲击检查方法,主要包括敲击适用范围、敲击工具、敲击注意事项、检查程序以及结果分析上的异同。

分析可以发现,两者均适
用于蜂窝夹层结构;敲击工具为敲击锤;敲击时都要轻轻敲打表面,不能用力过猛;检查时,都遵循先确定步长,再沿着确定的路径进行敲击的方法。

需要提出
的是,空客飞机对缺陷扩展到检查区域边缘的情况也进行了说明;两者都通过声
音或者显示信号判断缺陷存在与否以及缺陷类型。

1.3热成像法
红外热成像是一种新兴的检查复合材料蜂窝结构内部積水缺陷的检测技术,
其特点是准确、直观、快速,常用于航线或进场大修时的检查,其中航线检查须
在飞机停靠一个小时内进行,进场大修检查时,需使用热源加热。

对比波音飞机
和空客飞机在热成像检查方法上的应用:两者的检查对象均为蜂窝夹层结构,空
客飞机还给出了夹层结构各部分的尺寸参数;空客飞机相较于波音飞机使用的仪
器种类更多;检查程序上,波音飞机分为航线检查和进场大修检查,空客飞机则
根据环境温度区分不同的检查程序;检查结果分析,波音飞机通过图像显示判断
是否含水以及含水位置,空客飞机则通过监视器黑色区域判断含水与否。

1.4超声波检测法具有穿透性强,操作简单,低成本等优点,可检测出复合
材料蜂窝夹层结构气孔、脱胶、夹杂物等内部缺陷,因此是一种常用的检测方法。

波音飞机的超声波检测仪器和方法种类繁多,可根据实际情况有选择地进行检测;空客飞机则根据检查区域采用不同的检查程序,两者存在很大差别。

2、民用航空飞机雷达罩损伤原因
1)雨蚀雨滴的高速冲刷首先是对罩体表面漆层的侵蚀破坏,接着是会到
达罩体头部外表面的结构(以进风机头罩为例)。

2)冲击损伤遭到大鸟撞击、遭遇大的冰雹和地面车辆等碰撞时,这些是较
容易被飞行或地勤人员发现的;而较小的冰雹和小鸟撞击可能不十分明显,如果
这类损伤未被及时发现,雷达罩仍继续使用,罩体存在有穿透区,湿气会进入罩
体芯层,会严重影响该区域附近的电性能。

随时间推移,飞机在高空冰点持续飞行,会反复出现结冰与融化现象,这样罩体结构会发生小裂纹,致使湿气进一步传播,导致雷达天线罩的穿透区扩大。

3)雷击损伤机体凸出部位的雷达罩一般装有防雷击分流条,当雷击中天线和罩内金属结构时会经过罩体,损伤后雷击电流强度的不同可能在罩体上会形成裂孔,同样,芯层散发的热量可能使内表面脱层(或脱胶),严重时脱层面积可达足球大小甚至更大。

雷电也会从芯层和内层传到雷达天线罩后部的机体结构,严重影响罩体冲击区的结构完整性。

4)湿气使用过程中雷达罩体结构内部是存在有一定湿气,该指标可以通过湿气仪检测,并制定有标准的,但在不同飞行环境中,可能会影响湿气标准量,当湿气增加时,加速对雷达罩的损伤或老化。

5)静电烧蚀是由雷达罩外表面存在有静电荷引起的微小穿透,随时间推移及周围环境变化累计到一定程度就会穿透雷达罩,部分罩体发生静电烧蚀很严重,甚至出现了雷达罩外表面发生碳化而变黑。

在出现有小透过时,飞机飞行是很难避免湿气进入雷达罩,随时间累计,对雷达罩电性能的损伤和影响会逐渐加重的。

3、民用航空飞机雷达罩损伤的修理
3.1制定维修方案:临时修理方案和永久修理方案。

当损伤直径在0-15in.并且采用室温固化;当损伤直径在25-40in.并且采用66摄氏度加压固化的修理为临时修理。

永久修理方案为1.121摄氏度使用预浸料加压固化(损伤尺寸无限制)2.66摄氏度使用湿铺层加压固化(损伤尺寸为0-4in.)3.93摄氏度使用湿铺层加压固化(损伤尺寸无限制)。

本文采用永久修理的NO.3修理(93摄氏度湿铺层加压固化法)
3.2修理描述:a.确定损伤区域:目视检查找出损伤区域,用记号笔标出外表损伤边界。

该雷达罩确定为雷达罩7点钟方位,长50MM,宽48MM,距离雷达罩下沿500MM的圆形损伤。

b.去除蒙皮损伤:用胶带在最大修补层边缘外1.0in.处粘接胶带。

用砂纸对损坏的蒙皮进行打磨去除损伤,打磨成圆形或者椭圆形。

再用更细的砂纸将胶带内的表面涂层去掉,不要损伤未损伤层及蜂窝芯。

如果蜂
窝芯损伤,则去掉粘接剂。

c.去除损伤的蜂窝芯:制作一个与损伤大小相同的模板,去除掉损伤的蜂窝芯。

d.用胶带在最大修补层边缘外1.0in.处粘接胶带。


被损坏的面板边缘到最大修补层做均匀的锥度处理。

e.去除水汽及污物:使用不
含有水汽的压缩空气或者真空泵。

(使用真空泵方法:对修理区域以0.5-3摄氏
度每分钟的速率加温直到温度达到65-76摄氏度,保持至少1个小时,再以最高
每分钟3摄氏度的速率降温,直到室温。

)如果损伤区域仍有水,则再次执行干
燥步骤。

f.清洁损伤区域。

g.制作修理蜂窝芯:使用与原始蜂窝芯相同的材料制
作修理蜂窝芯,裁剪的蜂窝芯与去除的蜂窝芯有相同的周长尺寸,同时与所安装
的芯孔的最大间隙为3.18MM。

并保证修理蜂窝芯在安装到芯孔后略高于蒙皮。

h.
清洁蜂窝芯:将蜂窝芯浸泡在丙醇溶液中放置最长60秒,如果没有清洁干净则
重复此步骤最多三次。

i.准备修理层:根据厂家的生产图纸确定每层的纤维方向,准备适当尺寸的纤维布,并设计好相应大小,对其使用规定的层叠树脂进行浸渍。

j.在修理蜂窝芯下部安装一层修理层:本修理采用替代修理步骤,使用灌注混合
物对蜂窝芯下部进行涂抹。

k.安装蜂窝芯:在蜂窝芯四周涂抹灌注混合物,在放
入芯孔时要将蜂窝芯方向对准雷达罩本体蜂窝芯方向。

l .安装真空设备及检查
真空袋是否可靠。

m.加压固化:以Epocast 1619型灌注混合物为例,需要在
52±3℃下固化5个小时(具体固化时间以选用灌注混合物厂家要求为准)。

n.
打磨已固化的修理蜂窝芯。

o.使用异丙醇清洁修理区域。

p.对修理区域铺层:准
备好所有浸渍好的纤维片,根据生产图纸的纤维方向将每层纤维片铺好。

(注意:将纤维片铺在损伤区域时,必须将两侧的分离膜剥离。

)q.安装真空袋及检查真
空袋是否可靠。

r.加压固化修理层:本文采用的93摄氏度湿铺层加压固化。


中以0.5-2℃/min进行加温直到93±6℃,保持220±5min,再以3℃/min的最大
速率进行降温直至低于52℃。

(全程保持22in.汞柱的压力。

)s.对修理区域进
行涂层覆盖。

结束语:飞机雷达罩的性能直接关系到飞行的安全,所以维修的过程中要严
格按照操作规程实施,在修理的工艺水平上要进一步提高,树立更高的检修标准,将维修工艺水平上升到新高度,全面提升雷达罩的性能。

参考文献:
[1]徐京祥于吉选飞机雷达罩防腐蚀设计和控制.价值工程2015,第17期:149-151页
[2]John D. Anderson 主编.FUNDAMENTALS OF AERODYNAMICS.北京:航空工业出版社,2014.
[3]李留东谢基明.飞机雷达罩用涂层材料工艺研究.工程塑料应用1996,第24卷第6期:36-37页。

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