飞机夹层结构复合材料零部件的损伤形式及修理方法

航空复合材料的损伤与维修航空复合材料是指由两种或两种以上的材料组合而成的材料。

它由于具有较高的强度和较轻的重量，被广泛应用于航空工程领域。

由于其特殊性质，航空复合材料在使用过程中容易发生损伤。

为了保证航空器的安全和可靠性，对航空复合材料的损伤进行及时修复是十分重要的。

航空复合材料的损伤主要包括破裂、断裂、裂纹、划痕等。

最常见的损伤是裂纹。

裂纹的形成通常是由于受到外界的力或者材料内部的应力超过了其承载能力所致。

一旦发现裂纹，就需要进行及时修复。

航空复合材料的修复可以分为表面修复和体内修复两种方式。

表面修复是指对复合材料表面的损伤进行修复，常用的修复方法包括填补、粘接、加固等。

体内修复是指对复合材料内部的损伤进行修复，常用的修复方法包括填充、胶粘剂注入、层间粘接等。

航空复合材料的修复过程需要经过以下几个步骤：首先是损伤检测，即对损伤的位置、形状和大小进行检测和评估。

其次是损伤准备，即清除材料表面的污垢、残渣和脱层，为修复作业做好准备。

然后是修复材料的选择和准备，根据损伤的性质和位置选择恰当的修复材料，并进行预处理。

最后是修复操作，根据修复方法进行具体操作，完成对航空复合材料的修复。

航空复合材料的修复需要注意以下几个方面：首先是修复材料的选择，修复材料必须具有良好的粘接性能和与被修复材料相当的物理性能，以确保修复后的复合材料具有稳定的力学性能。

其次是修复过程的控制，修复过程中应控制好温度、湿度和时间等参数，以确保修复效果。

最后是修复质量的检验，修复完成后，需要对修复后的航空复合材料进行检验，以确保其质量和安全性能。

航空复合材料的损伤与维修是航空工程领域中非常重要的一个方面。

对航空复合材料的损伤进行及时修复，可以保证航空器的安全和可靠性。

在修复过程中，需要注意修复材料的选择、修复过程的控制和修复质量的检验，以确保修复效果。

随着航空工程技术的不断发展，对航空复合材料的损伤与维修也将不断完善和提高。

飞机复合材料结构修理技术发布时间：2021-12-09T07:52:47.640Z 来源：《防护工程》2021年25期作者：纪书雅[导读] 科技进步带动了复合材料在航空领域的快速发展。

考虑到复合材料已经逐步成为当下飞机结构的关键部分，为此，必须积极进行其损伤机理与金属损伤存在差异的分析，对复合材料结构修理技术研究具有重要的现实意义。

航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 150066摘要：科技进步带动了复合材料在航空领域的快速发展。

考虑到复合材料已经逐步成为当下飞机结构的关键部分，为此，必须积极进行其损伤机理与金属损伤存在差异的分析，对复合材料结构修理技术研究具有重要的现实意义。

本文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。

关键词：飞机复合材料；结构修理；修理技术引言：目前我国民用飞机其选用材料将逐渐从全金属向混杂结构技术转化，可靠性、安全性、经济性及舒适性等是未来飞机运行时要的，因此，复合材料的高比刚度、耐高温、材质轻等性能优势将更为显著，能很好的满足民用飞机材料的要求，复合材料也开始应用于制造飞机的主要结构件且用量越来越多。

复合材料在我国航空领域的应用取得了一定成效，而复合材料的使用要求也逐渐严格，但随着复合材料及其成形工艺技术的发展，对飞机复合材料结构修理技术方面的研究还有待于完善。

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层压板、蜂窝夹芯结构和蜂窝壁板结构是飞机上使用的主要复合材料构件。

单层板粘合面、不同材质单层板和不同纤维铺设方向上相同材质的各向异性单层板也可以构成复合材料层压板。

致使层压板具有各向异性的特点是由于这些单层板在厚度方向的宏观非匀质性导致的。

两块薄面板和中间胶接低密度的夹芯组成了蜂窝夹芯结构，夹芯材料有泡沫塑料和蜂窝夹芯，面板较薄，结构形式为层压板，主要材料有预浸单向碳纤维带或编织布、未预浸或预浸纤维玻璃布等。

蜂窝夹芯有铝箔蜂窝和玻璃布蜂窝。

蜂窝夹层结构的注胶修理工艺研究近年来，随着民航领域的快速发展，各大航空公司机队规模逐渐扩大，复合材料用量呈明显递增趋势，其用量和比例已成为衡量飞机是否先进的重要标准之一。

由于复合材料普遍存在层间性能弱、易受冲击损伤等缺点，在服役期间易受到挤压、超载、冲击和环境等因素的影响造成损伤，从而影响复合材料的整体结构性能。

因此，复合材料发展和应用对其缺陷损伤注胶修理提出迫切要求。

标签：复合材料;修理;技术复合材料蜂窝夹层结构主要是由两层刚度/强度较高的上、下面板和一层厚而轻的低密度夹芯层组成，将上、下蒙皮与芯子通过粘接剂胶接，采用直接注塑或模压的加工工艺获得整体结构。

蜂窝夹层结构有质量轻、刚度大、隔热性能较好的优点，大量应用于飞机结构。

但飞机在服役过程中不可避免地因意外撞击、鸟撞、冰雹等冲击，造成复合材料夹层结构的损伤。

从而大大降低结构的承载能力，因此复合材料蜂窝夹层结构的修理及修理后剩余强度受到研究人员越来越多的关注。

一、复合材料受损结构件修补的重要性目前，军机和客机老龄化问题日趋严重，为了确保现役飞机的正常使用，延长老龄飞机的经济寿命，就必须对受损部位进行维修，或对受损构件进行更换。

由于现代飞机设计、制造成本昂贵，而飞机结构的损伤绝大多数具有局部性和多发性的特点，对于那些不很严重的损伤，更换损伤结构，非但不必要，而且将花费大量的人力、物力和财力，延长飞机的停飞事件，造成浪费。

这时，最经济、最有效的方法就是对飞机的受损部位进行修理，以完全或部分恢复构件的承载能力，保证它的使用安全性。

由此可见，修理受损的复合材料结构件是非常必要而且重要的。

二、复合材料常见缺陷及损伤修理1、常见典型损伤和缺陷。

生产过程中工艺控制不当、在服役过程中受到物体冲击或受环境条件影响，这些因素都会造成复合材料的损伤或缺陷，复合材料在制造和使用中的常见缺陷和损伤如表。

2、损伤容限与修理容限。

修理容限指的是两个定量的界限，在复合材料修理中即表述为出现缺陷或损伤后需不需修、能不能修。

复合材料的粘接修理前言复合材料在飞机上的用量愈来愈广，以空中客车A380为例，用量占结构重量的28%，B787占51%。

复合材料结构由于比重轻，强度大，刚度大，不易腐蚀等特点，在现代民航运输机中得到大量采用。

因此，涉及复合材料结构损伤的维修便日益重要，特别是由于复合材料结构抗冲击能力差，在使用中极易受到外来因素（如鸟击、雷击、弹伤以及维护或操作不当等情况）发生以冲击损伤为主的各种结构破坏，如分层、裂纹、破孔和断裂等。

这些损伤会显著降低复合材料的静、动态承载性能，严重时会直接影响飞行安全，如不及时修复，将会使整个复合材料部件失效，花巨额费用进行更换。

复合材料的修理方法可分为机械修理和粘接修理两大类。

机械修理方法存在着结构增重较多、修理区应力较大、修理补片影响修复区的电性能等缺点，因此，目前复合材料结构损伤主要采用粘接修理方法。

一、标准复合材料修理（一）常见结构复合材料结构制造中所采用的材料为玻璃纤维增强塑料（GFRP）、碳纤维增强塑料（CFRP）以及芳纶纤维增强塑料（AFRP）。

这些材料用于夹心结构以及整体结构的制造。

在进行永久修理时，修理材料一般必须按下列准则与原制造材料相配合：Ⅰ、只用碳纤维材料修理碳纤维结构。

Ⅱ、只用玻璃纤维材料修理玻璃纤维或芳纶纤维结构。

A、蜂窝夹芯部件玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料以及芳纶纤维增强塑料构成了这类部件的蒙皮，然后将蒙皮与金属或非金属的芯子胶接在一起，芯子通常采用蜂窝结构。

B、整体结构部件整体结构部件由带内部桁条、肋及翼梁的复合材料蒙皮构成。

它提供刚度及强度。

C、混合结构部件这类部件由混合结构制成，包括部分整体结构及部分夹芯结构。

（二）修理材料1、环氧树脂体系环氧树脂由两部分组成：树脂和催化剂（也称固化剂）。

环氧树脂提供了很好的机械和抗疲劳性能，尺寸稳定性相当好，抗腐蚀，层间结合强度高，有良好的电学性能和低的吸湿性。

2、纤维增强材料①玻璃纤维②Kevlar纤维——芳纶纤维③碳/石墨④硼⑤陶瓷纤维3、粘接剂①胶膜胶膜是涂在一层支持薄膜上的粘接剂。

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。

一、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。

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。

复合材料结构修理常用方法1. 引言复合材料在航空、汽车、船舶等领域得到越来越广泛的应用，其优异的力学性能和低密度使得复合材料结构成为一些特殊领域的选择。

因为其特点，复合材料在受损后进行修理时需要特殊的考虑。

本文主要讨论在航空领域中的复合材料结构常见的修理方法。

2. 损伤评估和表征在进行复合材料结构修理之前，必须先进行损伤评估和表征。

在损伤表征中，要了解受损部位的尺寸、形状、深度、类型以及受损的程度等信息。

对于损伤的类型，包括裂纹、孔洞、烧穿等，需要进一步分析其性质和影响，以便确定后续修复方案。

3. 常见的修理方法3.1 外补丁法外补丁法是一种在结构中增加补丁的方法。

其主要步骤包括往受损区域周围贴上预制的复合材料片，使用胶水固定住，然后进行碳化处理，接着进行表层处理以及终端加工。

这种方法的优势在于处理时会对整个结构有较小的影响，同时成本和维护工作也较少。

但是在一些情况下，使用外补丁法可能会对结构的流线性产生一定的影响。

3.2 内补丁法内补丁法是一种在复合材料结构内部添加补丁的方法。

首先将受损区域周围挖去一定量的复合材料，并将补丁塞入然后对其进行胶接和热处理。

这种方法需要在深度困难区域内施工，因此通常需要使用专业设备。

在对结构产生影响时，内补丁法表现良好。

3.3 局部替换法局部替换法是一种把受损的结构部件替换为新的构件的方法。

这种方法会更改结构的刚度、质量等结构特征，也会对结构强度产生影响。

通常，该方法仅在不得不对结构进行深刻改变的情况下使用。

3.4 补丁替换法补丁替换法是一种将已损害的叶子或层替换为新的部件的方法。

这种方法通常会影响到结构的刚度，需要对结构进行重新设计。

4. 结论复合材料结构因其特性而得到广泛应用，对其损伤进行的修复需要考虑到结构的几何形状以及其深度和损伤类型。

本文介绍了外补丁法、内补丁法、局部替换法和补丁替换法等常见的修理方法，但根据具体情况仍然需要进行选择和评估。

在选择一种修理方法时，需考虑到其对结构特性的影响，既要保证了结构损伤得到有效修复，又不会对结构力学性能产生负面影响。

航空复合材料的损伤与维修航空复合材料（ACMs）在航空、航天和其他工业领域中得到广泛应用。

与传统金属材料相比，ACMs具有更好的强度、刚度、疲劳寿命和耐腐蚀性能。

然而，ACMs的损伤也相对更加复杂和难以检测，因此需要特殊的维修技术。

ACMs的损伤类型主要包括疲劳、冲击、磨损、切割、撕裂和化学侵蚀等。

其中，疲劳损伤是最常见的一种，由于机体受到的频繁重复载荷而发生。

冲击损伤通常是突然产生的，例如在地面操作时发生的错落顺序或飞行中的鸟撞。

磨损主要是由于空气流动对机体表面的磨损而引起的，而切割和撕裂则常常是由于操作失误或机械故障引起的。

化学侵蚀通常是由于剂量不当的清洗剂或其他化学品造成的，导致机体表面材料的腐蚀并损坏复合材料的含有均一化合物的层。

为了确保ACMs的完整性和航空器的安全，必须及时进行维修。

维修的首要目标是确定损伤的性质和程度，这样才能制定手动和自动修补计划。

对于小的表面损伤，手动修补技术包括使用环氧树脂、填充组合和压缩装置等，而自动修补技术则通常使用高级的传感器和计算机控制的机器人，可以更精确地定位和修复损伤，而且可以降低人为误差。

维修ACMs的过程中需要遵循特殊的制造标准和指南。

例如，必须按照ACMs生产厂家的工艺规程，沿着机体的长轴方向对复合材料进行修补，以保持其强度和刚度的一致性。

还要遵循材料的层次结构，多次修补应逐层分解，以避免材料叠加和压缩造成的不均匀和局部弱点。

总之，正确的维修ACMs是确保航空安全的重要一环。

必须充分了解复合材料的特性和损伤类型，并遵守ACMs制造商提供的准则和程序。

使用适当的维修技术可以延长ACMs的使用寿命，并确保航空器的完整性和安全。

航空复合材料的损伤与维修摘要：航空复合材料的维修价值不仅体现在修复损伤所需的时间和金钱上，更关系到航空公司和飞机制造商的经济利益和声誉。

修复航空复合材料的损伤通常需要先识别损伤的类型和程度，然后采取合适的修复方法。

这涉及到复杂的检测和评估过程，需要专业的技术和设备。

这些检测和修复过程需要耗费大量的时间和金钱，对航空公司和飞机制造商来说都是巨大的成本。

因此，本文将首先分析航空复合材料的损伤，之后提出维修方法，希望节约成本，提高维修质量。

关键词：航空复合材料；损伤；维修方法前言：航空复合材料的维修价值在于保障飞机的安全性、提高航空公司的经济效益和声誉，减少对环境的影响。

尽管航空复合材料的修复面临挑战，但通过不断投资和创新，维修人员可以克服这些挑战，提高修复技术的水平，确保航空复合材料的长期可靠性和可持续发展。

一、航空复合材料的损伤航空复合材料的损伤可以分为表面损伤和内部损伤两类，表面损伤主要指的是划痕、撞击和磨损等外部因素造成的损伤。

这种类型的损伤通常比较容易被观察到，并且可以通过修补和装甲等方法来修复。

然而，内部损伤更加隐蔽，例如裂纹、层间剥离和纤维断裂等。

这类损伤会严重影响材料的强度和性能，需要通过无损检测技术来定位和评估[1]。

航空器在使用过程中经历了各种各样的载荷，这些载荷可能会导致复合材料内部应力的集中，从而引发损伤。

此外，航空器还面临着温度和湿度等环境因素的影响。

这些因素可能导致复合材料的膨胀、收缩以及水分吸收等问题，进一步加剧了损伤的发生。

二、航空复合材料损伤的维修策略1.表面损伤修复在航空复合材料中，表面损伤修复是指对于表面轻微划痕或磨损等小范围损伤的修复方法。

这些损伤通常不会影响到复合材料的结构完整性，只是对其表面造成一定的影响。

因此，对于这些表面损伤，维修人员可以采用一些简单的修复方法来修复。

打磨是一种常见的表面修复方法，通过使用砂纸或砂轮等工具，可以将损伤部位的表面磨平，使其恢复到原始平整的状态。