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1、直升机复合材料使用及维护摘要:复合材料在航空领域应用广泛,但在使用过程中易损坏,本文针对其性能进行分析,在以后的工作中加以预防。关键词:复合材料使用维护中图分类号:V267文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)08(a)-0093-01先进的复合材料由于其性能优于铝合金等材料,因此在航空领域得到了越来越广泛的应用。复合材料部件的使用维护变得越来越重要,由于疲劳开裂、热退化、磨损、外来物撞击,直升机复合材料构件在使用中会出现各种不同的损伤,因而应当重视复合材料的维护和损伤修复。1影响复合材料使用的主
2、要因素复合材料在直升机上的应用除了要考虑强度和刚度及稳定性外,还需考虑环境条件及热应力影响,并做好防腐蚀、防雷击、抗冲击等工作。1.1环境条件复合材料在使用中会遇到各种环境条件的影响,环境条件。一般可分为以下四种。(1)力学条件:加速度、冲击、振动、声音等。6(2)物理条件:压力、温度、湿度等。(3)气象条件:风雨、冰雪、日光等。(4)大气条件:放射线、霉菌、盐雾、风沙等。力学、物理条件主要影响结构强度、刚度及与材料力学性能有关的因素,气象、大气条件会导致结构腐蚀、磨损及与材料理化性能有关的因素变化。1.2热应力
3、碳纤维复合材料与金属零件相连接是必不可少的,当使用温度不同于连接装配温度时,热膨胀系数之间的差异就会引起连接处翘曲。采用热膨胀系数较小的钛合金与复合材料相连接,可减少热应力。1.3防腐蚀碳纤维复合材料与金属零件之间存在电容差,使其对大部分金属都有很强的电化学腐蚀作用,因而需要采用某种形式的隔离措施以防腐蚀,如装配螺栓和铆钉,在金属与碳纤维复合材料表面之间加一层薄的玻璃纤维层等。1.4防雷击碳纤维复合材料是半导体,受雷击的的损伤比金属构件更为严重。当碳纤维复合材料构件位于雷击影响区域时,需要采取防护措施,如加铝箔、
4、网状表面层和喷涂金属层等。另外,装金属边界元件可以减小损伤程度。1.5抗冲击6碳纤维复合材料的抗冲击性能很差。冲击会引起损伤,影响材料的性能,降低强度,导致局部失稳并进一步分层。1.6边界效应在复合材料层合板自由边界附近存在边界层,边界层区域宽度近似等于层合板厚度。在该区域,存在层间应边,边界效应主要引起分层,导致层合板破坏。2复合材料构件故障检测方法无损检测技术被广泛应用在故障检测中,检查复合材料操作缺陷的方法主要有以下几点。2.1目视检查法检查结构件的外观质量。包括压痕、皱纹、划痕、毛刺、穿孔、肉眼可见和表面
5、裂纹以及可见和分层等缺陷。目视检查可以发现撞击损伤、压痕、擦伤、边缘分层、边缘脱胶、裂纹,坚固件操作、雷击和烧伤等损伤。2.2敲击法利用敲击时发出的声音来判断复合材料构件损伤部位和面积,常用于检查旋翼蒙皮开胶分层等故障。检验工具是硬币、木棒、尼龙棒或带有弹性手把的尼龙小饵缒。敲击端可以制成5～10mm的半球形触头。检验时用这批工具轻轻叩击待测工件,如果复合材料层合板或夹层板中存在分层,叩击的音响与完好结构不同,分层区的声音自然频率低。敲击法用于检测分层、脱胶、基本软化和某些裂纹。2.36射线检测通过检测损伤与无损
6、伤部位对射线的吸收能力差异判定损伤区域的大小。射线检测可以检测出构件的裂纹,也可以检测目视不能到达的内部裂纹。对地撞击、雷击等可目视损伤,可以采用射线法确定损伤程度。2.4超声波检测对于复合材料结构的分层和脱胶损伤。采用超声波检测是最有效的方法。大部分超声波探伤仪使用A扫描和C扫描,它是利用压电传输元件将超声脉冲传入结构中,遇到损伤或缺陷产生界面反射,或者引起声速和能量衰减的变化,利用这一特性达到检测损伤的目的。这种方法可以检测出孔隙含量、分层、层间疏松、胶接剂气孔和疏松、裂纹及夹杂等。2.5声发射检测通过特定的
7、加载程序,用声响变化检测复合材料主受力件在加载情况下的内部损伤情况。3复合材料构件的修理3.1修理原则一是等强度修理。二是构件修理后的性能及耐久性不变。三是战时需要的临时性短寿命修理。3.2对于损伤的结构修补的要求6(1)修补后的结构强度和刚度,应该恢复到使用条件下的设计许用值。(2)恢复结构的耐久性要求。(3)恢复结构的使用功能,或者使用功能降低最小。(4)结构修补后重量增加最少不于直升机控制面的修补,重量一定要满足气动平衡要求。(5)修补时间要尽量少,缩短停飞时间。(6)修补中使用的设备和工具要少。4使用与维
8、护注意事项(1)外场维护中分解下的零构件必须轻放,不可随意乱丢,更不可长期浸泡在油料及雨水中。(2)重新安装复合材料零件时,托板螺母孔上的螺钉不宜拧得太紧。(3)要防止尖锐的东西划伤或碰伤复合材料零构件表面,更允许用锤敲击复合材料零构件。(4)给复合材料零构件钻孔时,在其反面必须用硬木块或胶木垫住,以防钻孔力量过大导致复合材料表面分层或抽丝。(5)复合材料零构件排故需铆接
