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摘要：飞机表面复合材料紧固件外部处理工艺的研究和应用，对紧固件保护具有重要应用价值，对此基于当前紧固件腐蚀环境和防护任务，通过研究大量的民用飞机复合材料紧固件表面处理工艺准则，详细介绍了紧固件外部处理工艺在紧固件基础防护、紧固件材料装配防护以及紧固件积液区防护三个方面的应用措施和应用效果。事实证明，应用复合材料紧固件外部处理工艺，可以有效减少紧固件腐蚀性，提高其服役安全性，从而保证飞行安全。
关键词：飞机表面；紧固件；复合材料；基础防护
0引言
随着我国航空航天技术的飞速发展，我国飞机制造工艺也在不断发展和革新。现阶段，为了保证飞机飞行安全，我国大型民用飞机的表面均具备复合材料紧固件设计。这一设计可以对飞机整体结构的完整性，以及飞行气压的平衡性起到重要作用。相对于传统材料制备的紧固件，复合材料紧固件外部处理工艺不仅具有传统紧固件表面处理防护的通用要求，同时还需要具备自身独有的设计考量。目前我国制备飞机表面紧固件较为成熟的工程材料一般为B787和A350两种型号。有关部门针对以上两种复合材料的腐蚀机理和对应防护工艺，已经展开了深入研究，并开始应用较为完备的工艺，对我国飞机表面复合材料紧固件外部处理具有重要的应用价值。针对这一情况，从基础防护层次出发，结合当前飞机表面复合材料的防护任务，详细研究了负荷材料紧固件外部处理工艺的实际应用，其内容包括应用范围和应用效果，目的在于客观阐述，当前飞机表面负荷材料紧固件处理工艺的实际优势性，旨在为后续研究提供一定研究理论[1]。
1复合材料紧固件外部处理工艺的应用
1.1在紧固件基础防护中的应用
飞机表面复合材料紧固件外部处理工艺，在紧固件基础防护中的应用主要包括腐蚀环境分区以及材料相容性的划分。根据研究显示，现阶段我国飞机表面所用的复合材料紧固件，其表面腐蚀一般为化学腐蚀。化学腐蚀与腐蚀环境的周围密封度由直接关系，所以相应的外部处理工艺以及后续保护措施也应该与当前环境特征建立联系。电化学腐蚀取决于，当前复合材料紧固件，所使用的装配连接结构材料自身电位差的大小，也就是复合材料之间的相容性。从防止化学腐蚀以及电化学腐蚀表面防护的目的出发，应用紧固件外部处理工艺，可以对当前紧固件腐蚀环境分区，以及对结构材料相容性构成的负荷材料表面，进行基础防护。飞机表面复合材料紧固件外部处理工艺，可以基于当前紧固件所暴露的腐蚀环境特点，对其进行环境分区，一般分区为四个，如表1所示[2]。
表1环境分区示意表
根据表1数据可以清晰的看出，以上四个分区，从A区到C区，其环境越来越恶劣，也越来越容易引起飞机表面复合材料紧固件的腐蚀和破损，所需要的处理工艺和防护措施要求也更高。而复合材料紧固件结构一般由碳纤维增强符合材料（CFRP）、钛合金、铝合金以及腐蚀合金的协同制备。这些材料具有明显的差异化点位，其相容性也具有一定变化[3]。不同变化结构的材料相容性会导致连接抗体，所以针对复合材料不同的连接结构，需要选择不同的防护，应用复合材料紧固件处理工艺，可以对其进行有效区分和防护。复合材料紧固件装配表明防护的一般原则为，材料相容的零件可以直接进行连接，而材料不容的零件，需要采用隔离措施，通过一些列表面处理，使其达到相容后，在进行连接。一般的处理工艺为通过加设多层底漆，面漆以及密封剂等非金属材料或者利用玻璃布进行隔离，然后进行练级。此外，处理工艺一般包括密封技术的应用，对于紧固外部处理材料的贴合面进行保护，以免受到环境侵蚀。根据材料的相容性，可以对常见材料进行分组，其结果如表2所示。
表2处理工艺材料分组
1.2在紧固件材料装配防护中的应用
根据上文内容可以明确，飞机表面复合材料紧固件，存在不同材料装配问题，材料相容性不同，需要进行工艺处理。复合材料整体紧固件典型不同电位之间的装配和连接，需要应用外部处理工艺，进行隔离表面防护。其防护原则为，复合材料和铝合金结构进行紧固件装配是，需要采用树脂进行边缘密封，不管复合材料表面有没有明显的破碎纤维层，都需要对其进行有效隔离。隔离工作主要包括贴合面的密封、填角以及密封填缝。应用紧固件外部处理工艺，可以对紧固件表面采用取湿暗账的隔离措施，其纤维层的铺设范围，则根据之前对紧固件环境的分区进行确定。复合材料紧固件整体的装配，需要基于大量永久性的外部小型固件，虽然各固件表面均有大量的防护涂层，但是为了在服役期间整体的表面安全性，紧固件表面处理工艺，还会对紧固件端部进行有效的补充装配防护[4]。该装配防护主要考虑紧固件自身结构与材料的实际相容性，主要包括进行各层的连接，一般选择耐腐蚀合金和钛合金作为主要连接材料。其具体的处理原则是，紧固件底部材料与连接层材料必须具有大面积相容性，且紧固件的端部，需要进行特殊防护，不可以出现裸露情况。紧固件边缘位置，可以适当加强密封措施。
1.3紧固件积液区防护中的应用
紧固件积液区，一般处于飞机表面负荷材料紧固件的内部，因为大气液化或者飞机油箱接触等原因，形成永久留存的表面燃油或者其他积液。因为长期处于液体浸泡中，紧固件积液区的复合材料相比较其他区域，更需要进行特殊保护。一般来说，对于积液区所有的复合炭纤维结构表面，均需要进行纤维层镀化，无法镀化的区域，可以采用有机加边和树脂封包。封包的范围一般为：所有铝合金贴合面100毫米内的区域。底漆的选择根据实际环境，进行针对性处理[5]。
2结束语
复合材料整体油箱表面的防护设计，需要综合考虑不同处理工艺的结构环境分区，风险腐蚀的大小以及材料结构的相容性。紧固件处理工艺的应用，可以从紧固件表面防护、装备中的表面防护以及各项基础应用中，进行多次防护措施。与传统紧固件不同，复合材料紧固件整体外部处理工艺，需要额外考虑两个因素，即异电位材料之间的装配适应性和连接中出表面漆层外的实际隔离结构。一般情况下，会选择玻璃纤维层的各类材料进行隔离措施。对于复合材料积液区的修复需要进行额外防护，紧固件底部的防护也是整体防护中，最重要的内容之一。
参考文献：
[1]舒明杰，李云仲，刘翀.轻型运动飞机复合材料生产制造工艺研究[J].科学技术创新，2017（6）：7-7.
[2]何凯，李成龙，龚志红，等.航空复合材料构件精确制造技术探讨及应用[J].航空制造技术，2017，528（9）：101-105.
[3]张凯.飞机复合材料维修中非常规固化技术的有效运用[J].山东工业技术，2016（18）：293-293.
[4]尹俊杰，李曙林，杨哲，等.含紧固件复合材料层压板雷击后损伤及力学性能退化试验[J].复合材料学报，2018，35（5）：1131-1138.
[5]张术国，梁森，梁天锡，等.大阻尼高刚度复合材料仪表板的设计结构与工艺研究[J].航空制造技术，2016，509（14）：56-60.
论文作者:杨立东,王芳,王翀,王文全
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/18
标签：紧固件论文; 复合材料论文; 防护论文; 表面论文; 材料论文; 工艺论文; 飞机论文; 《基层建设》2019年第5期论文;