几个典型的修理实例

    1．在B747上的修理验证

    该项工作由澳大利亚航空研究所与波音飞机公司和澳大利亚快达航空公司合作进行，目的在于验证该项技术的置信度和可靠性。1990年l0月在B747上选用了几个有代表性的部位用硼／环氧复合材料进行了修理，修理在外场进行，在真实飞行条件下考核并定期检查。胶粘剂选了两种；高温固化胶和环氧一腈结构胶膜。120℃固化1小时或80℃固化2小时；低温固化采用双组分丙烯酸类结构胶，室温固化2小时可达极限强度的9o 。复合材料补片有已固化的和半固化的(B阶段)．还有于现场设计制造，在真空袋中预固化的。现场用加热毯加热，用真空袋加压进行胶接。

    到1992年8月共飞行了6843小时，无损检测未见任何损伤以及分层脱粘等缺陷．效果十分良好。

    2．B-1轰炸机群的修理

    1991年1月，美国发现其B-1轰炸机群中有37架飞机的前机身大粱区域有裂纹，曾用螺接铝板、裂纹端钻止裂孔的办法进行修理， 但钻孔和螺接恶化了该区域的受力情况，7月即发现有17架飞机裂纹继续扩展，效果不佳。以后采用复合材料补片进行胶接修理，补片在83-96kPa、12O℃下固化了9O分钟，修理效果良好，应力集中降低了15～20%，提高了疲劳寿命。机群的其他破坏和损伤等均将采用此法进行修理。

    3．B767机身龙骨大梁的腐蚀修理

    B767机身龙骨粱使用4年后发生严重腐蚀，在长达近1米的距离上，钉孔周围严重腐蚀，7075一T6材料腐蚀掉1／3，使连接钉易脱落，已超过了渡音的修理规范。采用常规修理要换龙骨粱，耗时费力。用本方法修理仅需两人花8小时即可完成，用复合材料代替了原破坏片的金属承载，恢复了原设计，修复后经两年多的飞行．检查完好无损。

    修理方法的技术要点

    “贴补”修理方法的技术要点和技术关键大致有如下几点：

    1．修理选材

    修理时材料体系的选用是首当其冲的问题，其中主要的是纤维体系、树脂体系和胶粘剂的选择。迄今为止国外多采用硼纤维环氧体系复合材料，其优点是强度高、刚性好；热膨胀系数相对高，与金属部件的热匹配性能好，可以降低固化后的残余热应力；导电性低．便于使常规的涡流无检测技术与金属接触电化学腐蚀性能较碳纤维复合材料为好。但纤维成本较高，硼复合材料加工困难。经验表明，碳／环氧复合材料也有同样好的修理效果，其主要问题是强度和刚度不如硼／环氧复合材料。我国发展应用该项技术以采用碳／环氧复台材料为好，一是有基础，一是成本低。树脂体系多用环氧，分室温固化和高温固化两种体系，但承载较大的重要结构件的修理一般要用到高温固化体系。胶粘剂的选用和树脂有类似的情况。其关健是胶接的持久性能及严酷环境条件下的疲劳性能。外场如用低温固化胶则方便许多，因高温胶的加热速率和高温高压在外场难于实现。固化后还会导致较高的残余热应力。

    2 修理设计

    对要修理的原结构的受力特点、传力路线和应用应变要有比较清楚的分析和了解，对损伤破坏的情况和范围设其对结构完整性的影响也要有比较清楚的分析和了解。在此基础上才能正确地选择修理方案，进行正确的修理设计，确定复合材料补片的几何参数和铺层取向等。在设计过程中要用到有限元分析技术和软件，特别是有关复合材料力学和结构设计的知识。

    3．修理工艺

    胶接修理的关键是保证胶接件的胶接强度和耐久性，特别是环境条件下的耐久性，在这里修理工艺起着至关重要的作用。修理可分为室温固化和高温固化两种类型，无论进行何种修理．其技术关键主要有以下两项：

    1)胶接件的表面处理

    待修部件表面处理的情况影响着胶接的效果，大多数的常规表面处理都涉及到酸洗或阳极化工艺，这在外场是无法使用的，即使使用也很复杂。在国外多采用先用溶剂进行清洗，再进行表面机械喷砂，最后用硅烷偶合剂进行处理，效果很好。

    2)固化时的压力和温度以及温度场的控制

    用复合材料技术修理金属飞机结构有一个很大的特点和难点，即整个飞机的金属骨架传热很快，这不同于复合材料结构，因此温度的施加和温度场的控制都比较困难，关键是要随时监控固化时的温度分布以保证均匀的胶接。为此需要设计一个多通道的温度控制装置，开发温度控制软件，随时给出温度分布的显示。

    4．试验验证和无损检测

    对该修理方法的效果要进行必要的试验验证，要进行必要的质量监控，抽做某些试验。这些试验可能包括疲劳试验，湿热腐蚀等环境条件下的耐久性试验，损伤容限评定试验等。观察修复后的结构是否满足适航性要求和结构完整性要求。对试验件和修后的结构都要进行裂纹等损伤破坏增长和扩展的检测。该技术多用涡流探伤的无损检测方法，据说用涡流探伤方法可以检测出补片下裂纹等损伤的增长情况， 外场亦方便使用。

    综上所述．在该技术中材料体系，包括胶粘剂的选用、合理的修理设计、胶接表面处理、温度场的旆加和控制，将形成关键的技术环节。

    采用该技术既可修理军机，也可修理民机，既可修理飞机的金属结构，又可修理飞机的复合材料结构，也可修理其他的工业民用设备以及应用日益广泛的复合材料制品，已显示出了广阔的应用前景。