某型飞机金属结构腐蚀损伤复合材料高效原位补强修理.pdf

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1、维修MAINTENANCE某型飞机金属结构腐蚀损伤复合材料高效原位补强修理Compositein-situRepairTechniqueforCorrosionDamagedStructuresofaSeaplane■刘元海/中航工业特种飞行器研究所摘　要：根据某型飞机中央翼端肋附近上壁板蒙皮局部腐蚀损伤情况，制定了合理的腐蚀修理方案，利用现有的修理条件，结合复合材料修理技术成果，完成了上壁板蒙皮局部腐蚀的现场原位修理，首次真正实现了复合材料高效原位修理技术在该型飞机上的推广应用，可为其他现役飞机的维修提供借鉴。关键词；局部腐蚀；原位修理；复合材料补

2、片；胶黏剂Keywords：localcorrosion；in-siturepairing；composite-patches；adhesive0引言附近上壁板蒙皮局部腐蚀损伤的复合材料维增强复合材料，从修理成本的角度考自20世纪70年代澳大利亚科学与技修理过程，此次成功修理为复合材料原位虑，本次修理采用江苏天鸟高新技术有限术研究中心的航空和海运研究室提出采用修理飞机金属结构腐蚀损伤积累了经验。公司生产的某型碳纤维预浸料，单层预浸复合材料修复F-111战斗机金属部件的损料厚度为0.14mm，固化后单向层合板的伤断裂破损理论和技术以来，国外在热1待修部

3、位和腐蚀损伤情况分析拉伸模量为150GPa，强度为1200MPa。修固化复合材料补片胶接修补金属结构技术待修飞机因长期在沿海使用，环补胶黏剂采用J-150中低温固化高强度结领域进行了大量的理论与试验验证研究工境条件的恶劣造成机体结构多处出现腐构修补胶黏剂。作，使该技术进入工程实用阶段，已广泛蚀损伤。修理的具体部位是中央翼端肋2.2补片设计应用于军民用飞机和舰船等损伤结构的修附近上壁板蒙皮（与发动机短舱连接部在确定相关参数后，按照复合材料补，这些国家已经研制出了性能优异且工位）上出现的腐蚀损伤，损伤面积约20修理设计中的等刚度原则（复合材料补片程实用的

4、金属基体表面处理工艺及设备，cm×10cm，深度约1～2mm。图1所示为的刚度应等于或略大于待修理部位完好时如磷酸无槽阳极化（PANTA）、磷酸包腐蚀部位打磨后的情况。的刚度），对待修部位进行补片的尺寸容系统（PACS）等，以及多种适用于不（特别是厚度）和铺层设计。考虑到待修同环境下的高性能胶黏剂和复合材料补片2修理设计部位腐蚀损伤缺陷的外形，同时为保证气材料、性能稳定的后固化与检测设备，并2.1材料体系动外形，补片的形状设计为半椭圆形，制定了规范化的修补工艺、尺寸与铺层参国外复合材料修理技术多采用硼纤且补片的直边与壁板蒙皮对接缝平行。数选取技术等。

5、20世纪90年代，我国研究中央翼上壁板材料为LY12-CZ-t5，抗拉机构联合希腊首次实现了该技术对某型飞强度为430MPa，模量为72GPa，厚度为壁板蒙皮对接缝机平尾腐蚀区域的修理，但修理材料、修5mm。采用的某型碳纤维预浸料厚度为理设备均由希方提供，操作亦以希方为主10cm0.14mm，固化后单向层合板的拉伸模量进行。迄今为止，受修理原材料、部分技为150GPa，强度为1200MPa。由于补片厚20cm术（如原位表面处理、腐蚀损伤原位填充度一般不超过蒙皮厚度，除去最外层的玻等）及工艺设备的限制，国内尚未真正实璃纤维布0.15mm，则碳纤维预浸料

6、最多现此项技术的工程化。只能铺设16层。因此，采用[0/90/0]的铺层本文详细介绍了某型飞机中央翼端肋图1　待修区域打磨后外观方式较为科学，其中0°铺层方向平行于航空维修与工程2014/158AVIATIONMAINTENANCE&ENGINEERINGwww.aviationnow.com.cn壁板蒙皮对接缝，此时补片刚度与蒙皮刚黏剂，将手工剪裁的第一层半椭圆形复合度相等，满足等强度和等刚度原则。由底材料预浸料直边（0˚）平行于壁板蒙皮对层向上，每层的尺寸相对减小2～3mm，接缝铺贴在胶层区域，剩余复合材料预浸呈阶梯状。玻璃纤维布的尺寸大于底层铺

7、料铺层按设计要求铺贴。每铺贴4层预浸层5～10mm，且边缘倒圆角。料，采用电熨斗控制适当温度挤压铺层，2.2修补工艺设计以赶走层与层之间可能残留的气泡。为便碳纤维预浸料推荐的固化制度为于增加补片的耐磨性和耐蚀性，最后铺贴图2　汉高-416密封铆钉或螺钉孔边间隙120℃×（2～4h），J-150中低温固一层玻璃纤维布。化高强度结构修补胶黏剂推荐的固化量研究表明磷酸阳极化是目前铝合金胶接预浸料补片铺贴完毕后，采用便携制度为120℃×2h或80℃×4h。为了消预处理中的最佳方法，其形成的磷酸氧化式复合材料热补仪进行加温加压固化。修除高温固化过程中预浸料和胶

8、黏剂可薄膜的多孔结构保证了胶层与金属表面的理区域铺设隔离膜、加热毯、透气毡和真能出现的暴聚现象，采用两步固化