复合材料制造技术在民航维修工程领域中的引入和应用

摘要：根据我国复合材料深度维修技术的发展现状，提出了将复合材料制造技术引入其结构维修工程，结合行业技术发展现状，阐述了引进制造技术的意义及相关研发建议。国内复合材料深度维修技术启动于2010年前后，它主要集中在民用航空发动机机舱、雷达罩、舱门和舵面等方面，一方面需要依靠欧美国家的技术、工艺和人才的投入，另一方面大量的逆向工程，总体上表现出高度的依赖性和继承性，创新知识薄弱，参考痕迹明显，产品性能、生命周期难以达到OEM水平，无法充分理解设计逻辑，未能形成稳定的战略方向和清晰的产品线规划，未能锻炼经验丰富、储备充足的核心开发者。相比欧美复合材料制造业和复合材料维修业共生、互利、共赢的良好密切关系，国内相关产品行业并没有充分沟通和合作，制造厂对企业维修理念了解甚少，维修厂家对系统制造技术了解甚少。

关键词：复合材料制造技术;民航维修工程;引用与应用

增进相互了解和支持，希望将复合材料制造技术引入到工程领域的结构维修中，以MRO厂房为实施和应用主体，结合生产工艺参数、连接强度计算方法、材料允许值设计、性能测试数据库、分层设计原则与方法、疲劳耐久性设计、损伤容限设计、环境损伤效应与防护设计、基于该技术的模具技术、以共固化/共粘接为核心的整体成型技术、新型罐成型成熟技术，厚板固化和变形控制是复合材料制造技术的共同结合点[1]。用制造技术促进维修行业的成熟和完整，以较低的学习成本、时间成本，开发、充分消化和理解空客、波音等先进的民用飞机复合材料制造理念，并反馈和优化国内相关制造技术，两者的材料成本都得到了共同的提升，最终保证了良好的国产机队的良好运行，减少了送修成本，为国产复合材料零部件提供了良好的维修工艺、现场支持和可修设计理论阅读支持。

一.行业现状

（一）航空器符合材料结构应用快速发展

先进复合材料的广泛应用已经变得越来越重要，飞机和飞机发动机等航空产品结构是先进性的重要标志之一。添加以碳纤维增强树脂为代表的先进复合材料具有高比强度、高比刚度、剪裁设计和结构整体成型等优点，可降低飞机结构重量10%～40%，降低结构设计成本15%～30%，因此新型飞机的使用数量大大增加，应用范围也扩大到了主航母部队结构。以传统民用飞机为例，虽然机身部件复合材料很少使用，但在其机舱结构中大量采用纤维-树脂复合材料和含铝面罩蒙皮-铝蜂窝夹层结构（后一种尺寸，在改装领域也被视为一种复合结构）。风舱前环具有连接消声器板的消声蒙皮和铝蜂窝，以及蒙皮的碳纤维层压结构侧的外部;风扇罩主要是碳纤维层压结构蒙皮，以及s碳纤维与蜂窝结合的框架支撑等;在后面部分，C涵洞为实心固定结构，主要为铝蒙皮-铝蜂窝夹层结[2]。反推套筒由碳纤维层压而成;外部蒙皮与铝蜂窝框架形成复合结构，滑动门内部穿孔消声铝蒙皮和铝蜂窝粘合内部消声板;反推格栅为碳纤维粘合层压结构。

（二）复合材料结构维修的重要性日益增强

制造业和飞机运营中的复合材料部件在损伤过程中不可避免的会出现结构缺陷或损坏，给飞行安全带来隐患。随着复合材料制造水平的不断提高，复合材料零部件逐渐在飞机和发动机中得到普遍应用，给民航维修行业带来了新的挑战。随着波音787和空客A350作为“全复合结构”飞机的替换表投入使用，复合结构的维护已成为飞机运行的一个制约因素——新的安全环节和要素。飞机操纵面和发动机短舱等结构发生在复合材料部件中，损坏也使飞机处于AOG状态，复合材料维修周期远长于系統航线更换周期，高昂的维护和停场成本使航空公司苦不堪言。因此，复合材料结构维修能力已成为各航空公司和MRO结构维修的核心竞争力，为了获得复合材料结构的综合和独立维修能力，全球范围内从科学技术研究发展到工业发展的竞争正如火如荼。

二.研发建议

（一）技术路径

在维修企业中建立复合材料维修技术艺术交流平台，在此基础上，一方面与政府部门保持深入沟通，以获取政治战略资金支持;一方面，与OEM或一流厂商进行深入合作，共担风险，并进行发展，及时根据需要与自身市场地位交换关键维护技术，实现工艺创新，提高自身行业地位和话语权;另一方面，以商用飞机、军工企业、科研院所技术团队、军民融合战略/国产大型飞机项目为切入点，紧紧围绕国际航空维修行业政策法规、发展方向，复合材料维修的管理理念和先进方法、前沿的技术理念、创新的服务模式等。

（二）技术引入方案要点

1.建立完善的复合材料损伤机制

对复合材料结构的损伤统计和分类进行了分析和适用性分析，对结构损伤评估方法进行了验证，对结构维修技术进行了适用性分析和结论，维修实施过程和有效维修研究验证试验的内容，以建立结构损伤的分类方法和分类标准，包括外部荷载、环境条件、风热烧蚀、应力腐蚀，首先对高温蠕变等损伤因素进行量化分析，从根本上完善复合材料的损伤机理，建立复合材料损伤模型数据库，为损伤的去除和强度恢复提供理论依据[3]。

2.创建国内飞机结构维修手册

打开《民用飞机复合材料结构总体规划研究维修手册》，包括适航法规校准制定维修计划和维修手册要求以及结构尺寸维修手册内容完整性要求分析，结构尺寸维修手册制定工作计划和任务分工，手工分析配套条件，编制手册、编制方法要求和编制流程等。民用航空器结构安全性、经济性和持续适航性，建立国内民用飞机结构维修方案制定和结构维修手册编制流程和方法，完善维修手册的编制流程，提高维修手册的可用性，提高维修保障结构的承载能力。

总结：随着复合材料在民用航空中的应用，随着规模的不断扩大，其结构维护的重要性日益增强。本文结合我国复合材料维修能力的现状，提出将复合材料制造技术引入民航维修工程领域的思路和研究开发进行探讨，以其两者共同促进，为保障国产机队的良好运行，提高民航复合材料维修行业的技术实力和国际竞争力具有深远意义。

参考文献：

[1]李唐，李迪.飞机维修工程为民航发展保驾护航[J].航空维修与工程，2018（09）：36-38.

[2]李卫民.基于CDIO的民航维修工程技术专业培养定位[J].中国民用航空，2012（07）：35-37.

作者简介：李树宇，男，汉族  天津市静海区，1993.5.14，本科，助理工程师，研究方向：民航飞机工程技术。