直升机复合材料结构修理方法与验证技术的思考

裴煜彤，赵 帅

（66350部队，河北 保定 071000）

在直升机制造中应用复合材料，能够有效降低直升机的质量，从而提升直升机的性能。但在实际应用的过程中，复合材料结构很容易出现损伤，有些损伤难以避免，需要采取相应的措施进行损伤处理，避免损伤进一步扩大，保证航空装备的安全性和可靠性。因此，对于直升机复合材料结构修理方法与验证技术的分析是很有必要的。

1 直升机复合材料结构修理方法

通常而言，直升机复合材料结构的修理有以下4种方法。

1.1 胶接修理法

该方法分为挖补法、贴补法以及注射法。其中，挖补法能够修理损伤严重、面积较大的复合材料结构，还能够修理曲率比较大或对气动外形有较高要求的结构表面损伤，挖补法应用的修理材料大都为预浸料，主要用于修理半穿透性或者含有穿透性损伤的具有一定厚度的构件；贴补法主要用于修理损伤较小且曲率比较小或者平面的结构，比如2～3 mm厚的面板或者层压板等复合材料结构；注射法主要用于修理层板以及孔边分层的气泡、较小的剥离或者脱胶等损伤。

1.2 机械连接法

该方法主要分为螺接法和铆接法。其中，螺接法能够修理较为严重、范围较大的损伤，通常用于修理9～24 mm厚层压板，螺接法使用的补片材料大都为复合材料板以及金属材料，比如预固化复合材料层压板、钛板以及铝板等材料，该方法并没有要求修补结构的气动外形；铆接法主要用来处理层压板的内部，该方法也没有要求修补结构的气动外形。

1.3 填充及灌注法

该方法主要用于复合材料表面出现划痕与较小的凹陷、部分蜂窝夹层出现损伤、孔的尺寸较大或者蒙皮钻孔错位。

1.4 微波修理法

该方法主要用于外场快速修复，能够快速、高效地修复损伤较小的部位。

2 直升机复合材料结构修理的验证技术

2.1 直升机复合材料结构损伤分析

笔者将出现损伤的某型直升机作为研究对象，分析其复合材料结构修理的验证技术。通过无损检查以及目视发现，该型直升机的机身的某一外挂测点的镶嵌件存在渗油现象，应用敲击检查、内窥镜以及超声波检查方法发现，该渗漏部位的结构呈蜂窝夹层结构形式。为了进一步了解该型直升机的损伤状况，笔者将镶嵌件的附近填料以及外面板去除之后发现，填料范围外的蜂窝状况完好，且蜂窝区不存在浸润痕迹以及油渍。由此分析得出，该型直升机的结构损伤原因为：在进行镶嵌件的预埋时，预埋部位的内部对接缝的密封程度不足，导致工艺质量较差，同时，技术人员在进行装拆设备时，由于用力过大，使得填料部位出现裂纹，导致燃油渗漏。

2.2 直升机复合材料结构损伤的修理

通过对该直升机复合材料结构损伤的分析，笔者根据修理原则和修理要求，采用胶接修理法中的挖补法，挖补修理法主要用于修理半穿透性损伤以及含穿透性损伤的具有一定厚度的构件。在修理的过程中，需要将一部分母体材料去除掉，以此形成台阶面或者斜面，维持复合材料原本的结构硬度以及气动外形，修理效果较为理想。修理过程中应用的预浸料主要是在碳纤维布表面进行常温结构胶EA9309.3的涂刷制作而成；铺层是将镶嵌件的螺纹孔作为中心，将母体材料刮除一部分，再依次铺贴4层预浸料，每层预浸料的半径需要递增10～15 mm。与此同时，为了保障修理的效果，需要在镶嵌件修理部位安装抽真空系统，通过与特制工装的配合应用，实现修理部位的加压。具体的修理步骤如下：①清理修理部位，使用三氯甲烷或者丙酮进行镶嵌件附近渗油修理部位的清洗；②去除外面板以及填料，将镶嵌件渗油部位的外表面进行打磨，确保铺层不存在裂纹，周边呈光滑平整状，在保证内表面铺层完好的情况下，将镶嵌件附近的填料与蜂窝进行刮除；③填充新填料，使用新填料将镶嵌件附近填补充实，并进行30 d的渗油试验；④在75～85℃的范围内，使用红外灯进行修理部位的加温固化，等到固化完成之后，通过自然降温方式使修理部位的温度降到室温，再将抽真空系统以及特制工装拆除；⑤进一步精加工修理部位，保障修理部位不存在损伤之后，喷漆交付使用。

2.3 直升机复合材料结构的验证

2.3.1 拉伸试验

使用夹具和支持四边固定，对试验件施加法向拉伸载荷，试验的结果显示：试验件的使用载荷为2.36 N，试验件的破坏载荷为5.68 N。

2.3.2 剪切试验

将试验件的一边夹持，并在试验件的单侧施加垂直于夹持边方向的载荷，试验的结果显示：试验件的使用载荷为1.39 N，试验件的破坏载荷为7.59 N。通过试验结果发现，试验件的使用载荷远小于试验件的破坏载荷，表明修理完成的复合材料结构具备较强的承载能力，满足最大挂载载荷为25 kg的要求。另外，为了明确该修理方法是否能够解决镶嵌件存在的渗油问题，在修理时新填料填好之后，笔者将中机身箱进行了注油，注油30 d后，原本镶嵌件的渗油部位和周边蜂窝区均不存在渗油现象。由此可以看出，通过新填料将渗油点进行填补，能够有效避免镶嵌件出现渗油现象。

3 结束语

综上所述，复合材料出现的缺陷或损伤非常复杂，需要采用科学、合理的方法修理。分析可得，通过对复合材料结构修理的分析可知，各直升机使用单位需要认识到复合材料结构损伤的重要性，明确各种损伤修理方法的适用范围与应用流程，并在修理之前验证分析，保证复合材料结构修理的有效性，促进直升机的可持续发展。可以为各直升机使用单位进行复合材料结构的修理提供帮助。

［1］李文辉，黄福贵.某型直升机复合材料结构修理［J］.直升机技术，2014（03）：56-59.

［2］陈光明，李五洲，王涛，等.直升机复合材料构件检测与修理系统的设计与实现［J］.航空维修与工程，2013（05）：65-67.