85 直升机复合材料构件战伤修理探讨-董学海(4)

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1、第二十八届（2012）全国直升机年会论文直升机复合材料构件损伤修理探讨董学海付徳起(71901部队，聊城，252000)摘要：直升机损伤修理是指对损伤直升机所进行的应急修理。目的是使损伤直升机恢复其执行任务所必要的、最低限度的一些功能，从而能迅速地投入使用或使之能够自救。损伤修理方法（工艺）主要是指临时性的应急维修方法（工艺），如更换法、重构法、拼修法、替代法、厚件快速修复法等。但这些方法不是随意确定的，必须在平时修理的基础上，从大量典型维修经验中进行总结和提炼。关键词：直升机;复合材料;损伤;修理方法1复合材料构件的结构特点及损伤修理要求复合材料是由两种或两种以上的保留其物理化学

2、特性的材料组成的一种新的多相材料，其各组分材料之间具有明显的界面。复合材料通常由增强材料和基体材料组成。直升机上所采用的复合材料构件多采用层压板和夹心结构两种形式。1.1层压板的结构特点复合材料层压板是由单层板粘合而成的。层压板可以由不同材质的单层板构成，也可以由不同纤维铺设方向上相同材质的各向异性单层板构成。正是由于这些单层板在厚度方向的宏观非均质性，致使层压板具有各向异性的特点，而且由于纤维铺设方向的多样性，使层压板通常没有一定的材料方向。层压板受力特性和各单层板密切相关。一层甚至几层单层板的破坏，虽然将引起层压板刚度的显著变化，但层压板仍可能由余下的各个单层板来承受更大的载荷

3、，一直到全部单层板破坏引起层压板的总体破坏为止。1.2夹心结构特点夹心结构是由两块薄面板和中间胶接低密度的夹心组成的。面板材料为复合材料或金属材料。复合材料有：未预浸或预浸纤维玻璃布，预浸单向碳纤维带或编织布，苏纶有机纤维布等；金属材料有：铝合金，钛合金和不锈钢。夹心材料有：泡沫塑料和蜂窝夹心。蜂窝夹心有铝箔蜂窝、苏纶纸蜂窝和玻璃布蜂窝。夹心结构上下两面板承受轴向、弯曲和面内剪切载荷，面板和夹心之间的胶层作用是：把剪切载荷传递到夹心上，或者从夹心传递到其他相连结构上。其受力特性：(1)蜂窝夹心结构具有比常规金属结构更高的比强度。(2)蜂窝夹心结构与厚度等于上、下面板厚度之和的平板相

4、比，具有更高的抗弯刚度。(3)蜂窝夹心结构具有较高的结构阻尼，较高的吸音和耐声振疲劳的性能。(4)蜂窝夹心结构具有较好隔热性能，并具有光滑的气动外形。1.3复合材料构件的损伤修理技术要求由于复合材料构件的结构特点不同于金属结构，因此，其维修技术要求也与金属结构不同。损伤修理时，必须按照损伤评估结果予以快速修复。直升机复合材料构件战斗损伤维修的一般要求如下：1282(1)维修后的结构强度和刚度，应尽可能恢复到使用条件下的设计许用值。(2)恢复结构的使用功能，或者使用功能降低最小，即最少能完成一次飞行或执行一次作战任务。(3)经维修后，构件的质量增加应最少。对于直升机水平安定面的修理，

5、重量分布要满足气动平衡要求。(4)对于有透波要求的夹心结构（如雷达天线罩一类），修理后应使其电性能的变化最小。(5)维修过程中不要过于增大损伤面积。(6)修理工艺应满足前线恶劣环境条件下的使用要求；修理时间要尽可能短，使用的工具设备要方便快捷，数量要少。2复合材料构件的损伤维修方法2.1注射树脂法复合材料构件因受撞击而产生的小面积脱胶和分层，可采用注射树脂法修理，首先选择合适的无损检测方法确定分层损伤的范围，用粉画笔划出分层区域的外形，再用丙酮清洗分层区域表面，在距分层内侧边缘5mm处对应钻出两个通入分离层的小孔，孔径为1.5mm；按规定选择并混合树脂胶和固化剂，然后利用注射器把树

6、脂胶从一个小孔中注入，直到有树脂胶从另一小孔流出为止；为防止流入的树脂流出，注胶后可用保护带暂时密封小孔，用夹具或其他工具加压固化，固化后进行打磨和修饰。注射树脂法主要用于复合材料层压板和夹心结构复合材料面板的小面积分层损伤修理。此法不能完全恢复损伤强度，仅作为临时性修理。2.2填充和灌注法在损伤区内灌浇填充物，恢复（或部分恢复）损伤强度和结构外形的方法称为填充和灌注法。此法主要用于复合材料构件表面小凹坑和小孔洞损伤的修理。小凹坑的损伤修理，先用保护带隔离损伤区，用150粒度或更细的砂纸打磨损伤区域，打磨面积应超出损伤区域30mm左右；将打磨区清洁干净，用树脂混合剂填平凹坑，树脂可

7、稍高出周围表面；待树脂固化后，用细砂纸打磨平齐，重新清洁修理区域，用一层预浸纤维布粘贴在凹坑表面，纤维布要超出填充区60mm；最后进行封装固化并恢复表面层。复合材料构件产生小孔洞损伤修理，先除损伤面板和夹心，将损伤区切割成规则形状，如圆柱形或矩形柱面；然后将树脂混合物或纤维预浸料作为填充物灌注到已修整过的损伤区，按规定固化温度和时间进行固化后，将突出于表面的树脂仔细打磨平齐；清洁修理区域，在修理区上铺放两层纤维层，并进行固化和其他相应的修理工作。2.3胶接补强板法胶接