飞机夹层结构复合材料零部件的损伤形式及修理方法.doc
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1、常见飞机蜂窝板损伤形式及修理方法航空器复合材料中的蜂窝板是由薄而强的两层面板中间胶接蜂窝材料而成的一种新型复合材料,也称蜂窝层合结构(见图1)。其面板选材有金属板、玻璃纤维、石英纤维、碳纤维等;夹心材料主要有芳纶、玻璃纤维、铝合金及发泡型结构。蜂窝可制成不同的形状。飞机上的蜂窝结构是由耐腐蚀夹心、面板、衬垫、隔板(假梁)、边肋等零件胶合而成。面板与夹芯之间用胶膜胶接,蜂窝夹芯用芯子胶和耐腐蚀胶根据实际需要形状施加真空压力后加温胶接成型。图1 蜂窝夹心板结构一、航空复合材料蜂窝结构损伤种类根据航空复合材料蜂窝结构部件在使用过程中可能出现损伤的情况,我们可以大致将胶接蜂窝结构部件的损伤分以下5类:
2、1、表面损伤图2 典型表面凹坑此类损伤一般通过目视检查发现,包括表面擦伤、划伤、局部轻微腐蚀、表面蒙皮裂纹、表面小凹坑和局部轻微压陷等。这类损伤一般对结构强度不产生明显的削弱。2、脱胶及分层损伤该损伤是指纤维层与层之间或面板与夹芯之间的树脂失效缺陷,主要通过敲击检查、超声波检测等手段发现。此类损伤一般不引起结构外观变化,大多是在生产过程中造成的初始缺陷,并在反复使用过程中缺陷不断扩展而导致的。脱胶或分层面积过大会引起整体复合材料强度的削弱,应及时予以修补。3、单侧面板损伤这类损伤包括单侧面板局部压陷、破裂或穿孔,一般通过目视检查即可发现。该类型损伤能使一侧面板和蜂窝夹芯都受到损伤(表面塌陷),
3、对气动性能和结构强度影响较大。一旦发现该类损伤必须经过修理和检验确认后方能能重新使用。4、穿透损伤该类型损伤是指蜂窝部件出现穿透性损伤、严重压陷和较大范围的残缺损伤等。此类损伤对结构性能和强度有严重的影响,根据受损情况立即予以修理或按需更换新件。5、内部积水该损伤原因主要由于蜂窝结构边缘或蜂窝材料对接边缘密封不严或密封失效,在长期使用过程中由于雨水渗透、油液浸泡以及水汽冷凝而造成蜂窝夹芯出现积水。虽然一般情况蜂窝内部积水不会造成严重影响;但在冬季日夜气温变化较大的情况下,由于积液结冰膨胀将会会造成复合材料部件内部树脂基体脱胶;同时在积液的长期浸泡下也会使复合材料的树脂基体的胶接强度大幅降低而降
4、低部件的整体性能;特别是各类复合材料制备的舵面、襟翼、翼身整流罩及发动机部件等,均应及时检查其内部蜂窝结构的积水情况并作出相应修理措施。目前该类损伤主要通过红外热成像、X-射线检测仪等手段进行检测。二、蜂窝结构的检查方式1、目视检查目视检查法是使用最广泛、最直接的无损检测方法。主要借助放大镜和内窥镜观测结构表面和内部可达区域的表面,观察明显的结构变形、变色、断裂、螺钉松动等结构异常。它可以检查表面划伤、裂纹、起泡、起皱、凹痕等缺陷;尤其对透光的玻璃钢产品,可用透射光检查出内部的某些缺陷和定位,如夹杂、气泡、搭接的部位和宽度、蜂窝芯的位置和状态、镶嵌件的位置等。2、手锤敲击法用于单层蒙皮蜂窝结构
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