1、 上海民航职业技术学院 毕业论文 飞机复合材料蜂窝夹芯结构的修理 专 业： 飞机结构维修 班 级： 学 号： 姓 名： 完成日期： 指导教师 : 上海民航职业技术学院毕业设计 (论文 ) I 摘要 飞机 复合材料在设计上多采用蜂窝夹芯结构，只有在一些小的结构件、蜂窝夹芯结构件的边缘以及连接处才使用纯层合板结构，由于其具备质量轻、弯曲刚度与强度大，抗失稳能力强，耐疲劳、吸音、隔音和隔热性能好等优点，长期以来备受航空领域的关注和应用，但是在使用过程中，由于交变载荷、外来物撞击、雷击以及环境等因素的作用影响，会产生各种损伤，为了恢复蜂窝夹芯结构件的性能，应及时修理出现的损伤。 （本论文以空客系列飞机
2、为例，介绍蜂窝夹芯结构的修理。在进行实际修理之前，必须查阅相关机型的结构修理手册并按照其规定的工艺实施修理。否则 ，所进行的修理是未经许可的） 关键词 ：蜂窝夹芯结构、损伤、修理方法 上海民航职业技术学院毕业设计 (论文 ) II ABSTRACT Aircraft composite materials with honeycomb sandwich structure in design, only in a few small structures, the edge of thehoneycomb sandwich structure and joint use of pure lam
3、inated board structure, due to its light quality, bending stiffness and strength, strong ability to resist buckling, fatigue resistance, sound-absorbing, sound insulation and heat insulation performance is good wait for an advantage, has long been attention and application in the field of aviation,
4、but in use process, due to cyclic loading, external impact, lightning,and the role of environmental factors such as the impact, can produce all kinds of damage, in order to recover the performance of the honeycomb sandwich structure, should be timely repair the damage. Series of airbus aircraft, for
5、 example, this paper introduce the repair cellular sandwich structure. Before the actual repair, must refer to relevant models of structure repair manual and according to the provisions of the implementation process of repair. Otherwise, to repair without permission Key Words: cellular sandwich stru
6、cture, damage and repair methods. 上海民航职业技术学院毕业设计 (论文 ) III 目录 第 1 章 飞机复合材料蜂窝夹芯结构件的损伤评估和修理准则 . 1 1.1 复合材料蜂窝夹芯结构的常见损伤 . 1 1.2 损伤评估 . 2 1.3 蜂窝夹芯结构修理需要遵循的准则 . 2 第 2 章 蜂窝夹芯结构的修理方法和标准工艺 . 4 2.1 修理方法 . 4 2.2 修理材料 . 5 2.3 修理复合材料蜂窝夹心结构的标准工艺 . 7 第 3 章 蜂窝夹芯结构件常见的损伤的标准修理 . 14 3.1 对合镶接修理法 . 14 3.2 混合物填充修理法 . 14
7、第 4 章 结论和展望 . 17 参考文献 . 18 致谢 . 19 上海民航职业技术学院毕业设计 (论文 ) 1 第 1 章 飞机复合材料蜂窝夹芯结构件的损伤评估和 修理准则 1.1 复合材料蜂窝夹芯结构的常见损伤 磨损、擦伤和刻痕 这类损伤容易出现在结构件的 蒙皮上。程度轻的只损伤表面保护层，严重的可扩展到蒙皮的纤维结构。 1 凹坑 造成这类损伤的原因有三种： 如果蜂窝的压缩强度不够，当结构件受到过大的压缩载荷时，蒙皮和蜂窝会同时发生凹陷，形成凹坑。 如果结构件受到过大的弯矩作用时，会使蜂窝夹芯结构件受到压缩损伤。 外来物的碰撞 。例如维护工具跌落、飞机在飞行中发生鸟击等都会产生凹坑损伤。
8、 脱胶 当蜂窝夹心结构件长期处于声震、高温甚至潮湿环境中，会导致蒙皮与蜂窝之间的粘接面。另外，不合理的修理方案、胶结剂的自然老化也会导致脱胶。 分层 引起分层的外部原因是钝器冲 击而引起蒙皮的纤维铺层分离破坏。内部原因有很多，实质是纤维铺层之间的粘接失效。 裂纹 蜂窝夹芯结构具有优良的抗疲劳性能 。但是当蒙皮承受过大的交变载荷时，蒙皮依然会出现裂纹，其形状通常是不规则的线状。裂纹是蜂窝夹芯结构件内部出现积水的根本原因。要及时对裂纹进行修理 穿孔性损伤 穿孔性损伤有些只影响一侧的蒙皮与蜂窝，如果扩展到另一侧蒙皮就形成彻底的穿孔。孔的周围必然伴随着分离或者脱胶。对于穿孔性损伤，如果不做任何处理，蜂
9、窝夹心结构件内部会发生积水。 侵蚀 液压油等液体会侵蚀复合材料，对于蜂窝夹芯结构的损伤尤其严 重，会导致上海民航职业技术学院毕业设计 (论文 ) 2 整体结构强度的降低 热损伤 雷击、修理固化温蒂超标和错误的操作，会使结构件的局部产生热损伤，并导致强度降低。复合材料结构承受的温度过高是产生分层、脱胶的重要原因之一，如果结构的表面保护层出现变色旺旺预示着该部位有温度过热损伤。 损伤类型与蜂窝夹芯结构件所处的区域有很大的关系，所以，各种结构件的使用环境存在差异，在维护是要加强有针对性的检查。 1.2 损伤评估 实际工作中遇到的情况往往是一个蜂窝夹芯结构出现在几个相同或者不同性质的损伤。选择合适的检
10、查方法确定损伤，然后对整个结构件的损伤情况进行评估 是很重要的，也是制订修理方案的首要任务。通常需要综合考虑一下五个情况：部件的类型。 损伤的数量。 损伤的位置。 损伤的面积。 损伤的程度。然后查阅相关机型的结构修理手册，得出具体的修理方案和实施步骤 。 1.3 蜂窝夹芯结构修理需要遵循的准则 对于常见的损伤，相关机型的结构修理手册给出了具体的检测、评估和修理方法。但实际工作中也会出现结构修理手册没有说明的损伤。对于这些损伤，通常有两种做法：一是在具有足够的实践经验的前提，由修理单位工程师制订修理方案再报生产厂家批准并经世行当局批准方可实施。二是报生产厂家由 他们出具修理方案经适航当局批准方可
11、实施。 飞机复合材料结构修理有着与飞机金属结构修理相同的总体修理准则。其具体要求如下 2 (1) 浦足结构强度、稳定性要求，即恢复结构的承载能力，压剪载荷下不失稳； (2) 满足结构刚度要求，包括挠度变形、气弹特性和载荷分布，以及传载路线等问题： (3) 满足耐久性要求，包括疲劳、腐蚀、环境影响等诸方面的 要 求 。 (4) 满足气动力光滑性要求，即飞机气动外形变化 要 小，保证原结构表面的光滑完整； (5) 要恢复原结构的使用功能，包括透波率、雷击防护等要求； (6) 修理增重要 小，并注意操纵面等动部件满足质量平衡要求； 上海民航职业技术学院毕业设计 (论文 ) 3 (7) 修理所用的时间
12、要少； (8) 修理费用成本要低。 这些准则与要求是飞机修理工程技术人员在制订修理方案和实施修理时必须遵循的原则。飞机结构修理手册中给出的复合材料结构修理典型修理方案满足上述准则。还要遵守下列具体的修理原则与要求 。 （ 1） 清楚损伤的形状尽量采用圆形。因此，更换蜂窝时也要制作形状是圆形的蜂窝芯塞，铺层的补片也是采用圆形补片。 (2) 蜂窝芯塞的方向必须与原蜂窝夹芯结构的方向一致。 (3) 对蜂窝夹芯结构件的侧面一定要用泡沫填充剂密封。修理区域的 周边应用密封剂密封，防止水和化学溶剂的渗入。 (4) 对带配重的舵面 (如升降舵 ) 的蜂窝夹芯结构部分，修理后应检查重量平衡的情况。另外，对千活
13、动零件或相邻零件上实施修理后，所有运动部位的间隙尺寸都必须在规定的范围之内，不 能 妨碍活动零仲的自由运动及功能。 (5) 蜂窝夹芯 结构件 承受集中载荷的能力很弱，不能直接使用紧固件。 上海民航职业技术学院毕业设计 (论文 ) 4 第 2 章 蜂窝夹芯结构的修理方法和标准工艺 2.1 修理方法 一旦蜂窝夹芯结构出现可视损伤，就必须进行修理，以防止水、溶液进入蜂窝内引起更大的损伤。复合材料蜂 窝夹芯结构出现损伤，如果仅是面板损伤，则按照层合板修理方法进行 修 理即可： 如果蜂窝夹芯也受损伤了就按本章的方法实施修理。根据是否更换蜂窝夹芯，蜂窝夹芯结构的修理分为镶接修理法和填充修理法。 镶接修 理
14、 法 - 攘 镶 接修理法是指用蜂窝芯塞替换受损蜂窝夹芯的修理方法。根据蜂窝芯塞的安装情况， 镶 接修理又 可分为对合镶接和挤压镶接 。 对合镶接修理是将蜂窝芯塞孔套放入除去损伤后的切口中的修理。挤压镶接修理是将蜂窝芯塞挤压进入去除损伤后的切口中修理。 对合镶接修理法应用广泛， 对合 镶 接修理采用冷修理时，要求蜂窝芯塞的尺寸与去除损伤 后的切口尺寸相同，使蜂窝芯塞必须能与周围的原蜂窝相接触。冷修理时蜂窝芯塞的外圆周表面和去除损伤后的切口内圆周面都要涂树脂胶，以使它们粘结固化成一体。当采用热修理时。蜂窝芯塞的外圆周要包裹泡沫胶膜，所以蜂窝芯塞的尺寸通常比切口的尺寸小 0. 05in。 挤压镶接
15、修理法要求蜂窝芯塞的尺寸大于去除损伤后的切口尺寸，蜂窝芯塞应比切 口 大 1-3 个格子 (最大 0. 4in) 。蜂窝芯塞必须用比原蜂窝密两个等级的蜂窝制作。 镶 接修理中，一般要求蜂窝芯塞的高度比原蜂窝高度略高 lmm，以便在后续工序中打磨蜂窝芯 塞 使之与原蜂窝高 度一致并且平整。镶接修理中要注意蜂窝芯塞的芯条方向要与原蜂窝的方向一致。 填充修理法 填充修理是指采用流注树脂或者混合物填充到蜂窝夹芯损伤区域的修理方法。一些对强度要求不高，或者没有扩展到蜂窝夹芯损伤的结构，可按照 手 册规定对其实施填充修理。本章介绍了混合物填充条理法和胶粘剂注射修理法。填充修理法简单，易 于 操作，但是容易造成结构的局部应力集中，导致整体结构疲劳强度降低。因此对损伤的面积有明确规定，积查阅相关机型的结构修理手册。 上海民航职业技术学院毕业设计 (论文 ) 5 2.2 修理材料 空客系列飞机常用的修理材料及其编号： 3 图 2.1 修理 材料 上海民航职业技术学院毕业设计 (论文 ) 6 图 2.2 辅助材料 胶黏剂：各种胶黏剂对整个修理质量起着决定性的作用。按照空壳的标准，把胶黏剂分为三大类：糊状胶接剂，层压树脂和低粘度胶黏剂。 糊状胶粘剂：如图 2.3 所示 图 2.3 糊状胶粘剂
