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飞机复合材料损伤及修理技术浅析策略摘要：飞机所用复合材料直接影响飞机自身实际飞行性能，其自身设计性能优良、化学性质稳定、耐腐蚀等优势，普遍用于航空航天领域中。
但复合材料受外界多个因素影响，促使其材料受损，一定程度干扰飞机正常运行，需充分结合复合材料结构自身损伤特征及其裂纹特性，遵循相应的维修基本原则，以此保证飞行安全运行。
本文就飞机复合材料损伤及修理技术展开分析。
关键词：飞机；复合材料；损伤；修理技术复合材料凭借自身多个优势，普遍用于航空航天领域中，成为飞机结构核心材料之一，复合材料损伤破坏机理与金属存在较大的差异性，飞机上应用大量复合材料之后，其自身维护成为现下关注的焦点之一。
复合材料出现脱胶、分层、表面氧化等质量缺陷，对飞机实际飞行产生严重的影响，需定期对复合材料进行综合性检查，严格依照相关规程做好维护，为后续飞机安全飞行提供强有力的保障。
1.复合材料结构损伤特征及其裂纹特性基体作为复合材料核心构成之一，其主要作用在于始终保持纤维处于初期设定部位，并持续性提高外部载荷入驻纤维路径。
基体自身材料自身强度多强于纤维，复合材料结构自身内部纤维定向需充分促使纤维承受较大的载荷，基体材料自身性能对复合材料自身功能存在一定干扰，尤其针对面内压缩、剪切等更为凸显。
金属材料受外部载荷作用下，更为是以塑性形变从而吸收相应的冲击，脆性作为复合材料自身典型特征之一，一般呈现为以下损伤：①表面损伤、裂口，此种类型损伤对结构实际承载力干扰较小，一般可忽略不计，不进行综合性分析。
②因基体出现裂纹和纤维失效出现分层，此类损伤多见于材料内部，处于复合材料面板自身外表面为锯齿状损伤，其又可划分为多种损伤类型。
③贯穿损伤。
针对此种状况损伤区贯穿整个复合材料自身厚度，贯穿损伤一般带有穿孔、损坏等材料，穿孔实际边缘多产生分层、裂纹等[1]。
复合材料结构裂纹增长包含三种类型，即不增长、止裂增长、缓慢增长，不同增长其自身特征及发生基本原理不尽相同，不增长、止裂增长多与止裂损伤尺寸检查间隔密切相关；缓慢增长其一般与金属实际断裂力学具有一定的相似性。
航空复合材料结构维修技术研究摘要：航空领域复合材料用量不断增加，复合材料结构维修研究相对滞后。
本文概述并分析了航空复合材料结构维修技术的现状，并重点介绍了现阶段使用的航空复合材料结构维修技术：目视检查及无损检测定位损伤；综合考虑，确定维修区域和维修方法；维修后检测。
关键词：航空复合材料维修近年来，复合材料在航空中的研究主要集中于用先进复合材料制造承受大载荷的主承力结构。
随着飞机上复合材料用量的增加，对于复合材料制造、装配和维修的要求也相应提高。
其中满足功能性、经济性和安全性的维修技术对复合材料的应用起到了制约作用。
1 复合材料结构的维修复合材料结构维修的目的是在最短的时间和最少的花费条件下修复结构的完整性，得到和原来结构的刚度、强度相匹配的结构，同时保持增加的重量尽可能小。
相对于复合材料在飞机上的应用来说，复合材料维修技术的相关研究、相关技术标准或规范的建立工作是相对滞后的。
复合材料的特性决定了其在冲击后容易产生裂纹和分层，因此大量复合材料部件在不可避免地会发生结构缺陷或损伤，必须进行及时维修以减少生产中部件的报废率，并提高部件使用完好率，在保证安全的同时降低复合材料的使用成本。
因此，复合材料构件维修的重要性不言而喻。
相对于金属结构的损伤而言，复合材料结构的损伤往往是同一构件的经常性或周期性损伤，而且复合材料的损伤检查和检测需要经过特殊培训的特殊人员进行，复合材料维修需要先进的维修和检测设备，所以复合材料的维修成本更高；复合材料结构维修技术相对滞后，维修过程和材料体系尚不完善，复合材料修理完成后的质量难以检测，因此复合材料的标准修理方法具有局限性。
出于对复合材料结构维修成本、可操作性、安全性等因素的综合考虑，目前实际在进行复合材料结构维修时通常遵循以下思路：首先先评估可能对复合材料造成损伤的因素对复合材料的影响，确定损伤的程度、范围；然后确定维修区域和维修方法；最后对维修后的复合材料进行检测。
2 复合材料损伤的确定复合材料的损伤大多由以下原因产生：固化过程中产生的空隙分层或尺寸的偏离；飞机或零部件在地面状态受到由于操作失误而引起的损伤，常见的如工具掉落冲击损伤；由于环境引起的损伤。
用复合材料技术修理金属飞机结构个典型的修理实例1．在B747上的修理验证该项工作由澳大利亚航空研究所与波音飞机公司和澳大利亚快达航空公司合作进行，目的在于验证该项技术的置信度和可靠性。
1990年l0月在B747上选用了几个有代表性的部位用硼／环氧复合材料进行了修理，修理在外场进行，在真实飞行条件下考核并定期检查。
胶粘剂选了两种；高温固化胶和环氧一腈结构胶膜。
120℃固化1小时或80℃固化2小时；低温固化采用双组分丙烯酸类结构胶，室温固化2小时可达极限强度的9o 。
复合材料补片有已固化的和半固化的(B阶段)．还有于现场设计制造，在真空袋中预固化的。
现场用加热毯加热，用真空袋加压进行胶接。
到1992年8月共飞行了6843小时，无损检测未见任何损伤以及分层脱粘等缺陷．效果十分良好。
2．B-1轰炸机群的修理1991年1月，美国发现其B-1轰炸机群中有37架飞机的前机身大粱区域有裂纹，曾用螺接铝板、裂纹端钻止裂孔的办法进行修理，但钻孔和螺接恶化了该区域的受力情况，7月即发现有17架飞机裂纹继续扩展，效果不佳。
以后采用复合材料补片进行胶接修理，补片在83-96kPa、12O℃下固化了9O分钟，修理效果良好，应力集中降低了15～20%，提高了疲劳寿命。
机群的其他破坏和损伤等均将采用此法进行修理。
3．B767机身龙骨大梁的腐蚀修理B767机身龙骨粱使用4年后发生严重腐蚀，在长达近1米的距离上，钉孔周围严重腐蚀，7075一T6材料腐蚀掉1／3，使连接钉易脱落，已超过了渡音的修理规范。
采用常规修理要换龙骨粱，耗时费力。
用本方法修理仅需两人花8小时即可完成，用复合材料代替了原破坏片的金属承载，恢复了原设计，修复后经两年多的飞行．检查完好无损。
修理方法的技术要点“贴补”修理方法的技术要点和技术关键大致有如下几点：1．修理选材修理时材料体系的选用是首当其冲的问题，其中主要的是纤维体系、树脂体系和胶粘剂的选择。
迄今为止国外多采用硼纤维环氧体系复合材料，其优点是强度高、刚性好；热膨胀系数相对高，与金属部件的热匹配性能好，可以降低固化后的残余热应力；导电性低．便于使常规的涡流无检测技术与金属接触电化学腐蚀性能较碳纤维复合材料为好。
图1右平尾上蒙皮腐蚀损失情况用复合材料技术修理金属飞机结构的修理记实Re p air Practice of Usin g Com p osite Technolo gy for Aircraft Metal Structures¿陈绍杰/沈阳飞机研究所用复合材料技术修理金属飞机结构是一项比较新的机体结构修理技术,90年代已为世界各国普遍采用。
该方法实质上是由复合材料结构胶接修理方法发展而来的,此时贴补的胶接补片不是贴在复合材料结构上而是贴在金属结构上。
该方法特别适用于金属飞机结构的裂纹的腐蚀等多发性常见损伤,是目前世界上公认的一种优质、高效、低成本的修理方法。
原5航空制造工程6杂志已对该项技术作过相应的报道。
任务来源用复合材料技术修理金属飞机结构,虽然在国际上已是一项成熟的新技术,但在我国国内基本上还是一个空白。
有鉴于此,以沈阳飞机制造公司(沈飞)为主,有沈阳飞机研究所参加与希腊的H AI(H ellenic Aeros p ace Industr y )合作成立了/沈阳)Hellenic 飞机修理公司0,拟从希腊引进该项技术,推广应用于国内的军、民机修理业务。
HAI 是希腊一家国家控股的国有大型飞机和发动机修理公司,始建于1975年,在欧洲同业者中占有较重要的技术地位。
沈阳)H ellenic 飞机修理公司于1999年7月7日~9日在沈飞公司进行了第一次采用该技术进行飞机修理,因为这是首次将该技术用于国内飞机的修理实践,故某种程度上带有演示验证的性质。
修理材料、修理设备均由希方提供,操作亦由希方为主进行。
修理方案和设计及则由双方合作进行。
为此希方派来3名技术和操作人员完成了具体的修理工作。
待修结构及损伤情况待修飞机结构是某型飞机的两个水平尾翼。
该机是一架返厂大修的飞机。
因该机长期在沿海使用,由环境条件造成多处腐蚀损伤。
此次修理的具体对象为该机左右平尾翼尖接近配重处的腐蚀损伤,计有左尾下蒙皮、右平尾上、下蒙皮共3处,具体腐蚀性能详见表1。
浅谈飞机复合材料修理技术作者：刘爽来源：《中国科技博览》2017年第27期[摘要]随着现代航空业的飞速发展，复合材料在飞机上的应用日趋广泛，与此同时大量的飞机也进入了维修高峰期。
由于飞机本身的造价非常昂贵，相应地对飞机的维护需用的费用也居高不下。
在日益竞争的商业环境中，飞机停飞造成的经济损失将是非常巨大的。
因此修理方法是否便捷经济，修理效果是否有效，是决定其能否快速恢复运营、提高飞行安全的重要因素。
本文简要介绍了复合材料在飞机上的应用，梳理了常用的复合材料修理的技术及工艺，并列举了一个蜂窝修理的例子来介绍复合材料修理的相关步骤。
[关键词]飞机；复合材料；修理；应用中图分类号：T6501 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）27-0374-011 复合材料在飞机上的应用复合材料是由两种或两种以上的不同材料、不同形状、不同性质的物质复合形成的新型材料。
一般由基体材料和增强材料所组成。
复合材料可经设计，即通过对原材料的选择、各组分匹配设计和工艺条件的保证等，使原组分材料优点互补，因而呈现了出色的综合性能。
复合材料被应用于飞行器结构的过程，经历了一个从无到有、从少到多，从非承力结构到次承力结构，最后到主承力结构的发展过程，从早期的由玻璃纤维制成的整流罩等非承力件到近年来由碳纤维制成的复合材料壁板、梁等主承力大型构件，其用量和使用形式也是随着复合材料设计和制造技术水平的发展逐步提高。
从上个世纪70年代的10%不到，发展到现在几乎是由全复合材料制造而成的无人飞行器，这一快速的增长象征着复合材料时代的全面来到。
复合材料的使用规模已成为航空飞行器是否先进的一个重要评价因素。
与此同时，由于复合材料自身的弱点，在制造、装配和地面维护以及使用阶段，复合材料容易受到冲击等带来损伤，需要开展损伤修理，因此航空企业特别是航空维修企业对基本复合材料结构和复合材料结构修理技术的了解和掌握是极其重要和必要的。
飞机复合材料结构修理技术1 复合材料在飞机上的应用复合材料是由两种或两种以上的不同材料、不同形状、不同性质的物质复合形成的新型材料。
一般由基体材料和增强材料所组成。
复合材料可经设计，即通过对原材料的选择、各组分分布设计和工艺条件的保证等，使原组分材料优点互补，因而呈现了出色的综合性能。
随着玻璃纤维、凯夫拉、碳纤维等复合材料的发展，并且早期复合材料结构的使用预示着复合材料运用的辉煌。
在飞机上翼尖小翼、雷达罩和尾锥上少量玻璃纤维增强塑料的使用标志着飞机设计上复合材料的重新应用。
从那时起复合材料在这些部件上的成功应用导致在每一种新机型上复合材料应用的增加。
波音747使用了超过10000平方英尺表面的复合材料结构。
在过去几年当中先进复合材料技术运用到诸如大翼面板、地板梁等主要结构上[2]。
显而易见对基本复合材料结构和复合材料结构修理技术的理解对航空企业特别是航空维修企业是多么重要。
2 复合材料结构修理技术飞机复合材料的修理目的是最大限度的恢复飞机结构的完整性和安全性，主要修理的效果如何与多种因素有关，如修理后的强度、耐久性、气动平滑度、重量、工作温度、环境因素等[3]，强度主要考虑恢复结构的刚度、静强度和疲劳强度，因此，为了避免修理中出现意外的错误，必须严格按照一定的操作规程进行，一般的修理程序为：找出损伤区域→评估损伤的程度→损伤应力的评估→修理方案设计→修理结构的准备→补丁的制造→补丁的安装→修理后的无损检测。
当今复合材料修理的主要工艺有以下几种：2.1 复合材料的连接和打孔飞机复合材料不同于其他金属或合金材料，由于自身的特点，在修理时容易出现下列问题[4]：复合材料件装配前的钻孔困难，容易磨损钻具，钻孔附近易出现分层现象；复合材料与金属件连接时，由于电位差较大，容易腐蚀金属件；复合材料装配时易造成损伤等，基于这种种原因，必须对打孔和连接工艺做特殊的处理，才能保证复合材料件的安装和修理后的使用安全。
飞机复合材料结构修理总结飞机复合材料结构修理是航空维修中的重要工作之一，以下是对飞机复合材料结构修理的总结：1. 仔细评估损伤：在进行复合材料结构修理之前，必须仔细评估损伤的类型、范围和严重程度。
这包括使用适当的检测工具和技术，如超声波探伤或热红外成像，来确定损伤的位置和扩展情况。
2. 选择修复方法：根据损伤的性质和位置，选择适当的修复方法。
修复方法可以包括表面修补、填充修复、层压修复或补强修复等。
选择修复方法时要考虑到结构的强度和刚度要求，以及修理后的重量和性能影响。
3. 准备工作：在进行修理之前，必须对修复区域进行适当的准备工作。
这包括清除损伤区域周围的污垢和残留物，清理表面以确保良好的粘接或结合。
4. 材料选择和制备：选择适当的修复材料，如复合材料补片、粘接剂或填充剂。
材料的选择应考虑到与原材料的兼容性和结构要求的匹配性。
在使用之前，要确保修复材料经过适当的制备，如切割、打磨和涂覆。
5. 修复操作：按照修复方案和操作规程进行修复操作。
这可能涉及到粘接、固化、热处理或压制等步骤。
在操作过程中，要严格控制时间、温度和压力等参数，以确保修复的质量和一致性。
6. 检验和测试：完成修复后，必须进行检验和测试以验证修复的有效性和质量。
这包括使用非破坏性测试方法，如超声波检测或光学显微镜观察，来检查修复区域的完整性和质量。
7. 记录和报告：对修复过程和结果进行记录和报告。
记录包括修复方案、使用的材料和工艺参数，以及检验和测试结果。
这些记录对于后续的维护和审计是必要的。
总而言之，飞机复合材料结构修理需要严格的操作和控制，以确保修复的质量和可靠性。
只有经过合适的评估、选择合适的修复方法、正确准备和操作、进行检验和测试，并记录和报告修复过程，才能有效地修复飞机复合材料结构，并确保飞机的安全和性能。
飞机复合材料结构损伤和检测维修方法分析摘要：随着经济的高速发展，我国民航制造行业已经进入自主研发阶段，航空制造水平持续提升。
在制造飞机的过程中，复合材料的应用极为广泛，应用比例也在不断扩大，这使得其维修工作也越来越重要。
基于此，本文简单讨论飞机复合材料结构常见损伤，深入探讨检测维修方法，具体涉及目视法、敲击法、注射法、涂层法等内容，希望研究内容能够给相关从业人员带来一定启发。
关键词：飞机；复合材料；损伤；检测维修引言：制造飞机所使用的复合材料，具有强度高和比刚度高等特点，能够在一定程度上减轻飞机整体的重量，还拥有破损安全性较高、抗腐蚀等优点。
复合材料在实际使用的过程当中，会出现各种各样的损伤，对其进行维修、检测非常重要，合理的检测维修不仅能够避免出现安全事故，还能满足企业发展需要。
1.飞机复合材料结构常见损伤1.1划伤复合材料结构当中划伤和凿伤是常见的损伤类型，属于线性损伤，需要工作人员对破损的长度和破损深度进行详细的检查，以此来进行有效区分。
其中划伤是因为材料和尖锐物体进行了直接接触，从而造成了一定长度和深度的线性损伤，而划伤相对于划伤来说则更加宽，也可能是相对更深程度的损伤。
1.2刻痕在复合材料结构当中刻痕属于小区域损伤，需要工作人员对损伤处进行仔细检查，从其是否穿透表层来判断是否属于刻痕损伤。
1.3分层分层和脱胶这两种情况相对来说比较相似，需要工作人员检查其复合材料的内部，确定出现损伤的位置来判断属于哪种损伤情况。
其中分层是复合材料的层合板结构当中，各个纤维层之间出现剥离破坏，而脱胶则是复合材料结构当中，蜂窝和纤维层之间出现剥离破坏。
1.4穿孔在损伤问题当中，凹坑和穿孔也是比较相似的损伤情况，需要工作人员对损伤的部位进行检查，确认破坏的深度和穿透复合材料的厚度来区分属于哪种破损情况。
1.5雷击在实际的应用当中，复合材料因受到雷击或者明火从而引起复合材料的烧蚀损伤，对这种损伤问题检查工作比较简单，只需要人工观察材料表面就可以找到损伤的位置和相应的问题。
飞机复合材料修理技术研究复合材料在飞机领域的应用范围越来越广泛，在制造和使用过程中出现了各种结构缺陷和损伤，因此对复合材料的修理和维护成为重要的研究领域。
对飞机复合材料的合理维修可以有效降低成本，提高飞机的安全系数。
主要对复合材料在飞机领域的应用进行了介绍，总结了常见的复合材料维修方法。
标签：复合材料;维修;应用一、复合材料的结构构成该机型所使用的复合材料是由玻璃纤维或由环氧树脂基体（树脂）制成的碳布组成的。
环氧树脂基体可以保护纤维，并转移分布在纤维上的载荷。
环氧树脂是一种热固性材料，一旦其形状成型，将不再改变。
纤维具有抗拉强度高的特点，但其抗压和弯曲强度较低;环氧树脂基体具有较高的抗压强度和剪切强度。
其中，固体压板（层压板）结构是由一个或多个纤维布和环氧树脂基体铺层组成的;二级胶接是用胶粘剂将预固化的复合材料零件固定的结构连接;夹层结构是由两个包围着闭孔泡沫芯的层压板组成的。
二、飞机复合材料的维修技术2.1飞机复合材料的维修准则在飞机复合材料的维修中，需要满足以下几点要求：1）满足飞机的载荷和强度要求;2）满足结构的刚性要求;3）满足耐久性要求;4）满足气动光滑性要求;5）修理后增重效应小;6）修理的时间短、成本低。
2.2飞机复合材料修理方法在飞机复合材料的修理方法中，主要包括了贴补法、挖补法、注胶法、机械连接法等方法。
按照连接形式划分，可以分为机械连接修理和胶接修理两种。
（一）胶接修理胶接修理是飞机复合材料最为常见的修理方法，在飞机复合材料中主要采用的结构形式是层合板和复合材料蜂窝夹芯结构。
在复合材料蜂窝夹芯结构的修理中主要是层合板和芯材的修理两个方面。
在复合材料修理的分类中，可以根据补片与原结构的位置分为贴补修理和挖补修理。
（1）贴补修理在贴补修理中主要是在损伤结构的外表面胶黏固定补片的修理方式，通过贴补修理可以恢复损伤构件的结构强度和刚度。
首先将损伤区域的结构清除，打磨成圆孔，也可以根据实际需求打磨成任意形状。
图1 飞机发动机防磨带表面故障表面发生划伤、凹坑等故障伤及玻璃纤维的情况下，应确认夹芯结构损伤铺层数不超总数1/10，损伤长比英寸小，宽小于0.25英寸，且距离构件边缘比损伤区倍大。
针对层压复合材料结构，要求损伤铺层层，且损伤长不超3英寸，宽不超0.25伤位置距离边缘、紧固件孔等区域至少保持0.5离。
在结构维修时，需根据损伤铺层增加相同数量的增具体可以采用胶结方法将修补贴片黏贴在结构上，确保结构恢复原本强度或刚度。
贴片可以选择金属材料或复合材料，可以为固化的层合板或为固化的预浸料，需与损伤结构一同固化。
在保护好为损伤区域后，使用图2 蜂窝夹芯水分去除方法如果脱胶故障在透波区，需采用挖补法修理，采用全高度切除法将含缺陷的蜂窝夹芯去除。
在切除夹层面板时，可以与夹芯进行等孔距垂直切除，制作高度为原蜂窝和面板总高的补片，形成突出预浸料结构。
此外，也可以只垂直切除夹芯，层合板通过斜接法或阶梯法局部切除，制作补片高与原本夹芯高相同。
在填充夹芯时，确认与孔保持0.025英寸间隙，方便在周边缠绕泡沫胶带。
清理毛刺和清洁后，将回填夹芯区域密封和抽真空，完成夹芯固定，然后按照修补片方式处理层合板。
图3 蜂窝芯固化封装结语在开展航空器复合材料结构故障维修工作时，首先应通过做好前期检查确认结构损伤程度，确保针对不同故障采取恰当的维修方案。
发生表面损伤、结构分层等故障，在损伤较轻的情况下，可以通过涂覆树脂、注胶等方式修补，损伤较重但未超限可以通过补片法修复。
发生夹芯脱胶故障，根据故障区域采取注胶或挖补方式修补。
针对结构穿透故障，未超工艺标准可通过更换芯体修补，否则，需更换新的零部件。
通过合理运用复合材料结构故障维修技术，保证结构修复效果良好，才能为航空器正常运行保驾护航。
参考文献：。
飞机的复合材料修理：飞机复合材料通常被称为先进复合材料（Advanced Composite Material，ACM）。
它使用高强度的纤维增强材料，嵌入在一种树脂基体里，以层或层片的形式叠加起来，形成层板，具有高强度，结实坚硬，能够减轻飞机结构重量，还具有抗腐蚀、破损安全性高等优点。
复合材料的修理工序也极其专业，涉及检查、去除修复损伤、打磨、清洁、制作浸布、铺层、粘接以及固化等众多复杂环节，其特点可用“精细”二字形容。
他们穿着白大褂、戴着口罩和细纱手套……远看你会以为这是一间手术室，其实这里是Ameco复合材料修理车间的洁净室。
仅从工作场所上看，已能略猜出一二，复合材料的修理规格不一般。
近年来，复合材料作为飞机结构件的“新宠”，越来越多地被使用在飞机上，如飞机的整流罩、控制面、起落架舱门、大翼和安定面前后缘等部位。
据悉，在波音787等一系列先进客机上，复合材料使用的比重甚至超过50%。
但提及复合材料的修理，却鲜为人知。
其实，复合材料的修理过程很有意思，就像是为飞机表面做“外科手术”。
但整个手术又涉及众多环节，每个环节都能展示出操作者的“十八般武艺”。
诊断：“病情损伤”靠耳朵复合材料的特点是层面多，有点像“多层三明治”，中间夹层结构是蜂窝芯体，外面覆盖蒙皮，所有材料均由胶膜粘接。
蒙皮也有多层，拿飞机大翼盖板来说，从里至外分别由三层碳纤维和一层玻璃纤维组成。
郭玉明是Ameco复合材料车间的一位年轻修理工，他常拿着专业敲击棒在一块襟翼盖板上轻轻敲击。
他说，这个方法是为了查出那些从部件表面看不出来的“内伤”，比如开胶或脱层。
“这个地方声音清脆，说明它是完好区域，而这个地方声音沉闷、有点混沌，应该是有脱层。
”据郭玉明讲，这份“练耳朵”的能力可不是随便谁都行的，需要多次实战磨炼和领悟。
出师2年的郭玉明，当初为了练好这项本领，没少在部件上做“听音练耳”。
此外，复合材料损伤的检查方法还有超声波、红外线热成像等。
TECHNOLOGY WIND[摘要]以飞机复合材料结构为主要研究对象，对复合材料的类型、结构特点、性能特征等进行了系统总结和分析；同时对飞机复合材料冲击损伤的特点和模式进行归纳，引入复合材料各种基本修理方法，依据设计指标和技术要求进行修补，为复合材料修理工作的实施和开展提供有力的支持。
[关键词]飞机；复合材料；结构；修理浅析飞机复合材料结构修理技术王文涛（空军工程大学航空航天工程学院，陕西西安７１００３８）复合材料具有质量轻、高比强度、比模量、良好的抗疲劳损伤等优良特性，使其能有效的提高飞机及其装备的使用效率和寿命，同时在隐身、智能、结构等方面具有巨大潜力。
目前，国内外飞机复合材料用量占结构总重的25%~40%，民用飞机达10%~15%，直升机则达60%以上，甚至出现了全复合材料的轻型飞机，主要应用于飞机雷达罩、机翼前缘、方向舵、鸭翼、垂尾、腹鳍、蒙皮等结构件。
随着航空制造技术的发展，复合材料在飞机上的应用比例还将继续增加，但复合材料普遍存在层间强度低、横向性能差、抗压能力弱等缺点，飞机非常容易发生以冲击损伤为主的各种结构破坏，如裂纹、缺口、分层和破孔等，这将显著降低复合材料的静、动态载荷性能，严重时会直接威胁飞机的飞行安全。
所以，开展飞机复合材料修理研究工作，提高复合材料修理能力，在保证安全的同时，以减少报废率，提高使用完好率，降低复合材料的使用成本，具有十分重要的意义。
1飞机复合材料结构及分析１．１复合材料结构的类型与特点飞机上使用的复合材料构件主要有：层压板、蜂窝夹芯结构和蜂窝壁板结构。
复合材料层压板是由单层板粘合而成，可由不同材质单层板构成，也可由不同纤维铺设方向上相同材质的各向异性单层板构成。
由于这些单层板在厚度方向的宏观非匀质性，致使层压板具有各向异性的特点。
蜂窝夹芯结构是由两块薄面板和中间胶接低密度的夹芯组成，面板较薄，结构形式为层压板，主要材料有未预浸或预浸纤维玻璃布，预浸单向碳纤维带或编织布，芳纶有机纤维布等；夹芯材料有泡沫塑料和蜂窝夹芯。
浅谈复合材料在飞机上的应用与修理作者：黎鼎锋来源：《智富时代》2019年第03期【摘要】近年来，我国在飞机结构方面的研制水平越来越高，在这个过程中，复合材料凭借着简单的结构、较轻的重量、较长的使用寿命等优势开始被广泛应用在飞机结构上，给飞机的有效载荷提高与起飞重量增加提供了必要基础条件。
基于此，本文将主要分析复合材料在飞机上的应用与修理的相关内容。
【关键词】复合材料；飞机；应用；修理一、复合材料概述1.基本分类复合材料在本质上是一种混合物，近年来，它在各个领域都得到了广泛应用，取代了很多传统材料。
一般来说，按照组成材料可以将其划分成金属和金属复合材料、非金属和金属复合材料、非金属和非金属复合材料。
按照它的结构特点又能够分为以下几种：第一，纤维增强复合材料。
将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。
如纤维增强塑料、纤维增强金属等。
第二，夹层复合材料。
由性质不同的表面材料和芯材组合而成。
通常面材强度高、薄；芯材质轻、强度低，但具有一定刚度和厚度。
分为实心夹层和蜂窝夹层两种。
第三，细粒复合材料。
将硬质细粒均匀分布于基体中，如弥散强化合金、金属陶瓷等。
第四，混杂复合材料。
由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。
与普通单增强相复合材料比，其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高，并具有特殊的热膨胀性能。
2.成型方法复合材料的成型方法按基体材料不同各异。
树脂基复合材料的成型方法较多，有手糊成型、喷射成型、纤维缠绕成型、模压成型、拉挤成型、RTM成型、热压罐成型、隔膜成型、迁移成型、反应注射成型、软膜膨胀成型、冲压成型等。
金属基复合材料成型方法分为固相成型法和液相成型法。
前者是在低于基体熔点温度下，通过施加压力实现成型，包括扩散焊接、粉末冶金、热轧、热拔、热等静压和爆炸焊接等。
后者是将基体熔化后，充填到增强体材料中，包括传统铸造、真空吸铸、真空反压铸造、挤压铸造及喷铸等、陶瓷基复合材料的成型方法主要有固相烧结、化学气相浸渗成型、化学气相沉积成型等。
复合材料结构修理技术探究一、引言复合材料是由两种或两种以上材料组合而成的材料，其具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域得到广泛应用。
然而，复合材料的结构在使用中可能会出现损伤或破裂，因此研究复合材料结构修理技术具有重要意义。
二、复合材料结构修理技术的分类复合材料结构修理技术主要分为表面修理和内部修理两类。
1. 表面修理表面修理主要针对复合材料表面的划痕、磨损等轻微损伤进行修复。
常见的表面修理方法包括填补、喷涂和维修补丁等。
其中，填补方法是将填料填充到损伤处，然后研磨至平整；喷涂方法是将修补材料喷涂在损伤处，形成一层保护涂层；维修补丁方法是将预先制备好的复合材料片贴合在损伤处，然后进行固化。
2. 内部修理内部修理主要针对复合材料结构的内部损伤，如层间剥离、孔洞等进行修复。
常见的内部修理方法包括注射、层间填充和增强等。
其中，注射方法是将修补材料注入到损伤处，填补空隙；层间填充方法是将填料填充在层间剥离的区域，增强结构的粘接强度；增强方法是在损伤处增加补强材料，提高结构的强度和刚度。
三、复合材料结构修理技术的研究进展随着复合材料在各个领域的广泛应用，复合材料结构修理技术也得到了迅速发展。
目前，研究人员主要关注以下几个方面的内容：1. 修理材料的研究修理材料是复合材料结构修复的关键。
目前，研究人员正在开发各种适用于不同损伤类型的修复材料，包括填料、胶粘剂、增强材料等。
研究中重点考虑修复材料与复合材料的相容性、粘接强度和耐久性等性能。
2. 修理工艺的研究修理工艺是实施复合材料结构修复的关键步骤。
研究人员通过对修理工艺的优化，提高修复效果和修复速度。
例如，采用自动化设备进行修复，能够实现高精度和高效率的修复。
另外，还有研究人员探索新型的修理工艺，如激光修复技术、电弧修复技术等。
3. 修理性能的评估方法修理性能的评估是判断修复效果的重要指标。
研究人员正在研究各种评估方法，包括力学性能测试、热性能测试和耐久性测试等。
浅析飞机复合材料结构修理技术
随着科技的不断进步，复合材料逐渐出现在航空领域，在现代航空领域的发展中被广泛应用。
由于复合材料已经成为现代飞机结构的重要组成部分，并且其损伤机理与金属损伤存在差异，对复合材料结构修理技术研究具有重要的现实意义。
文章主要基于飞机复合材料结构修理基础之上进行研究，促进飞机复合材料的可持续发展。
标签：飞机复合材料；结构修理；技术分析
前言
国内对于先进复合材料在航空领域的应用已经取得一定成效，但对于飞机复合材料结构修理技术的研究依旧需要不断完善。
由于现代航空领域需求的不断增加，对复合材料的使用要求逐渐严格。
同时在具体的应用过程中需要对复合材料进行维护，体现出飞机复合材料结构修理技术的重要性。
1 飞机复合材料结构类型以及损伤类型
目前，国内外的复合材料在航空领域的应用具有广泛性特点，材料用量占总体用量总重的25%-40%，其中民用飞机占11%-16%，直升机高达60%以上。
由此可见，飞机复合材料结构在航空领域的应用具有广泛性特点。
对于复合材料以及损伤类型进行分析，加深对复合材料修理技术的理解。
1.1飞机复合材料结构类型
1.1.1 压层板。
复合材料当中的压层板主要是由单层板粘合而成，同时构成材料可为不同材质的单层板，也可为各向异性单层板进行构成。
由于单层板构成存在复杂性以及非匀质性，导致单层板的实际构成具有各向异性的特点。
1.1.2 蜂窝夹芯结构。
蜂窝夹芯机构主要是由薄面板与中间胶接低密度的夹芯构成，具体的面板结构为层压板，面板较薄。
其中具体的使用材料为纤维玻璃布、单向碳纤维、编织布、芳纶有机纤维布等材料。
蜂窝夹芯结构比常规金属结构具有较高的比强度、抗弯强度、高结构阻尼、消音以及耐声震、隔热性等良好的性能，在航空领域应用具有较好效果。
1.1.3 蜂窝壁板。
蜂窝壁板主要是承力面以及蜂窝夹芯构成，蜂窝夹芯位于承力面板之间，使得整个蜂窝壁板的强度增加[1]。
此外还有骨架元件以及众多的不锈钢板材料进行实际构成。
在蜂窝壁板的实际结构当中，承力面板所承受的质量一般只是自身在平面内的负荷，骨架元件在具体应用中保证局部刚劲，提升固定地点的安全性以及耐用性。
1.2 飞机复合材料损伤类型
飞机复合材料的使用在提升整体飞机性能的同时，导致在进行实际使用的过程中出现一定程度的损伤。
大部分结构损伤形式主要是由于制造以及操作不当造成，其中环境因素同样是其重要的影响因素。
损伤对于复合材料结构以及刚度产生一定影响，并且主要分为两个大类：第一类是大型损伤，其主要的损伤对于结构的强度以及刚度具有严重的影响，导致结构出现安全隐患。
这类型的损伤需要进行及时的检测，及时的更换与修理，保证复合材料整体结构的稳定性；第二类是小型损伤，具体的损伤并不能够对性能进行影响，导致整体结构强度以及刚度下降。
2 飞机复合材料结构修理技术
由于飞机复合材料的使用，由于损伤的存在，针对复合材料的修理技术在航空领域的发展中被不断的创新与完善，为复合材料的发展奠定基础。
2.1 补片式修理技术
补片式的修理方法在进行实际的修补处理过程中，主要应用于较大型的损伤的修复，具体修复工艺较为复杂。
补片式修理技术在现代航空领域的应用较为广泛，并在复合材料的修补方面具有良好的效果。
考虑到补片材料、补片形式以及修理工艺，具体分为以下三种类型：
2.1.1 外搭接补片机械连接法。
补片的材料在进行具体修补的过程中并没有一定的严格标准进行要求，材料的选择具有自主性特点。
可以选择金属板或者是复合材料面板，需要通过抽钉等紧固件与母体结构机械进行连接，保证在飞机出现复合材料问题时能够得到及时处理，这种方法在进行外场补救的过程中被广泛应用[2]。
由于这一种方法在进行连接的过程中对补片材料缺乏相应的标准约束，在使用铝合金等相关金属材料时需要考虑腐蚀问题。
2.1.2 外搭接补片胶接法。
在进行外搭接补片胶接法过程中，需要重视补片大小、补片厚度以及胶层的设计。
与补片大小直接相关的参数是搭接长度，考虑到国内胶黏剂的性能，搭接的长度通常为20-30毫米；补片的厚度需要根据母版厚度进行分析与设定，最佳的补片厚道的设计为母版厚度的二分之一[3]。
通过具体的试验证明，具有软补片的胶接强度较低。
过于刚硬的材料不能够起到良好的效果，导致在飞机复合材料的修理过程中出现相应问题。
因此，需要根据具体材料以及设计进行损伤处理；胶层设计过程中，胶粘剂的具体强度影响胶接接口的强度。
在外搭接补片胶接法当中，胶接接头部分会产生比较高的局部应力。
在胶接部分需要增加胶层厚度，降低该处较高的剪應力，提升胶接的强度。
2.1.3 嵌入式补片修理法。
此种方法是通过挖去部分的母体材料产生斜坡或者是台阶，之后与预浸料补片或者是预固化补片胶接，补片铺层与母体相同或略多[4]。
该方法不仅能够消除外搭接补片修理引起的偏心弯矩，而且外形恢复较好，是一种永久性修理方法，在进行实际的复合材料的修补过程中具有重要作用。
2.2 非补片式修理技术
非补片式修理技术方法在进行飞机符合材料修理的过程中，主要是针对小损伤进行修理，操作方法较为简单，在进行外场修补的过程中较为便捷。
复合材料的非补片式修理技术，存在的方法主要为以下几种：
2.2.1 注射法。
在进行较小损伤修理过程中，注射法在其中具有较好的应用效果。
这种方法在针对损伤区进行修理的过程，是将树脂注入损伤区，采用常温固化以及加热固化的形式，通过注射法填补修复过程中的损伤。
注射法在进行实际的应用中，对于复合材料外层处理以及边缘分层处理具有较好的效果，能够实现对损伤区的处理。
2.2.2 混合物填充法。
这种方式在飞机符合材料的修理技术中与注射法相似，但两者在实际的填充物方面具有明显的差异，主要的填充物为短切纤维-树脂混合物。
此种方法在进行修复表面范围以及蜂窝夹层中的损伤修理具有较好效果，能够修复复合材料中较小的损伤。
2.2.3 涂层法。
复合材料在航空领域的应用，需要通过涂层保证材料表面的安全性。
在复合材料表面出现问题的过程中，需要通过涂层法来修复表面密封层、防腐层以及导电层，保证材料外部稳定性。
2.2.4 抽钉法。
此种方法是通过分层区域或者是脱胶区抽钉法进行加强，保证恢复外界的传载能力。
能够有效的控制复合材料小损伤的扩展，在具体的应用过程中具有良好的应用效果，保证复合材料外部稳定性[5]。
3 结束语
综上所述，飞机复合材料在航空领域当中的应用较为广泛，符合材料的结构以及维护工作尤为重要。
需要加快修理材料的研制与开发，保证在上述修理技术的基础之上，不断完善和发展新型技术，为航空领域安全使用复合材料奠定基础，促进航空领域的可持续发展。
参考文献
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[2]魏武国，曾仁维.DA40飞机复合材料结构的修理[J].航空维修与工程，2012，10（5）：168-170.
[3]陈普会，肖闪闪.飞机复合材料结构的概率设计方法[J].南京航空航天大学学报，2012，10（5）：683-693.
[4]赵金龙，陈晓宁，耿勇，等.浅析飞机复合材料雷击防护措施与试验[J].玻
璃钢/复合材料，2013，10（10）：40-43.
[5]秦文峰.非常规固化技术在飞机复合材料维修中的应用[J].航空制造技术，2010，10（6）：102-104.。
