摘要：航空领域复合材料用量不断增加，复合材料结构维修研究相对滞后.本文概述并分析了航空复合材料结构维修技术的现状，并重点介绍了现阶段使用的航空复合材料结构修补技术；目视检查及无损检测定位损伤.综合考虑，确定维修区域和维修方法；维修后检测.
关键词：航空；复合材料；修补技术
一、航空复合材料结构的修补原则
1.1基本的修补原则
航空复合材料的基本修补原则主要包括了便捷性、时效性、经济效益以及使用性能的恢复等诸多方面。
具体来看，第一，需要修补之后的强度和硬度满足使用要求，同时还需要保障材料在结构性上的完整，无论是承载状况还是使用性能都能恢复到标准水平。第二，需要在修补的过程中要尽可能少影响机械整体结构、重量以及其他性能，控制在可接受的标准范围内。第三，还需要材料表明的平整性、光洁度以及完备性，这主要是为了保障航空设备的外形不发生变化，减少对设备的启动影响。第四，由于修补具有较强的操作性，同时不需要太多的器材和设备。第五，修补具有在经济效益是符合标准的，需要保障成本是处于可接受的范围内。
1.2结构性修补的原则
对于从事修补的技术人员来说，除开对于基本修补原则的注重之外，还需要对结构性修补原则引起重视。首先，需要保障修补通道的预设置，方便今后检修工作和强化工作的进行。其次，要对频繁损坏的位置进行设计方案上的优化。最后，还需要强化对组合构件的设计和应用，降低单一项目修补所带来的难度，及其对整体结构的影响。除此之外，还需要尽量减少对整体构建的置换和装卸，进一步避免安装所带来的时间成本。
二、航空复合材料结构的修补技术分类
2.1机械连接类
这类修补技术主要是通过连接或者铆接以达到相应的目的。一般来说，即是在修补位置外表采用螺栓或铆钉进行固定补片修补，即可保证损坏位置的载荷传递路线又能够恢复其功能，而其优点也显而易见，即不存在复杂操作，避免修补过程的冷藏加热，所以设备功能要求较低，最后修补连接件位置处理不需要太多需求，同时施工更加快捷，修补性能十分可靠。但是修补缺点也是不可忽视的，即如连接孔处过于应力集中；此外，采用机械连接修补技术还需要解决几个关键问题：
①补片采用的材质（一般采用钦合金、铝合金、不锈钢等纤维复合材料）、厚薄以及形态；②紧固件的材质（常用单面螺栓或抽芯铆钉）和类型；③紧固件的位置排布（间距一般为4~5D，孔边距为3D，保持和铆钉孔的间距）；④科学的打孔技术；⑤打孔对于整体结构的效果；⑥紧固件的安装、配置以及保存问题。
2.2胶接类
（1）贴补修补，其原理是通过胶接一些外部贴补片以完成结果的修补，但是贴补修补的使用范围比较窄，主要的运用范围进行在于一些平面位置的修补，同时是针对一些气动外形无关紧要的位置，而贴补补片的材料则可以选用钛、铝、不锈钢等材质的金属或者是碳/环氧、硼/环氧等类型的复合材料，而其中的胶接和共固化可以同步完成。最后，对于外贴补片的材料选择，优先选取与母体材质类似的预浸材料。
（2）挖补修补，主要是对于损伤部位的损坏处进行打磨完全的清理，再采用新的材料进行填充，而根据填充的方式不同，又可以将其划分为两类，即斜接填充和阶梯填充，即如斜接法，主要是将损坏位置进行二次修整，保证其呈现斜面状，然后采用新的材料进行补充，而对于基于胶接面的剪切则可以保证其匀称性，同时避免载荷偏离、剥离应力过小的问题，所以修补效果更好，特别是关于厚层合板方面的修补完全可以忽略厚度因素，就可以保证修补位置表面恢复光洁。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是相对于贴补法而言，这种修补往往存在工艺难度性，同时需要花费较长的周期，因为需要特定的环境以及设备，所以一般在修补厂或生产厂家比较多见；
（3）阶梯修补，与斜接修补类似，阶梯修补主要是将损坏位置修整为阶梯型，然后通过新的材料进行填充，而这种方法主要考验的是修补人员的水平，而且需要借助一些专业的器材，而修补的关键难度在于台阶的修整，需要技术和耐心并存，因为需要对于没有受损的材料进行清除，所以需要更多的风险，而阶梯修补在开始前首先需要对修补位置进行打磨，直到整个位置形成一个个宽度均匀的台阶，深达损坏位置即可。
2.3其他修补类
对于航空复合材料而言，除了其本身材料构成上的特殊性之外，还有其所运用领域的特殊性，综合下来，其易受损的状况也比普通金属材料要频繁的多。因此，该类材料的修补模式也和其他传统修补模式存在一定的差异性。其中发展和应用状况相对良好的主要是：电子束固化修补、光固化修补以及微波修复等等。这类修补模式往往具有相对较高的修补效率，通常适用于非补片式的修补需求，例如微波修补，则主要采用的是一种特殊的“胶接”方法，即在损坏地方加入微波吸收剂，然后强化该位置的磁导率，然后以特定的微波施加设备对修补位置导入微波，使之在较短的时间周期可以构建全新的高强度修复面，最终实现对于损伤位置的修补，恢复其使用性能。
三、航空复合材料结构的修补技术运用
复合材料结构的修补技术主要可以运用在航空领域，即如：某厂生产的直升机由于生产流程出现操作失误，进而导致材料受损，即材料蒙皮呈穿透裂伤，伤痕呈现梯形，长度约合16mm，同时与两边距离为83mm，如果根据受损问题以及特征，则可以选择胶接方法进行修复，而补片选择主要是要求其外观平坦，具有较强的粘结性，同时材料本身质量较小，所以采用3236/T300预浸料最为合适，即可保证对于复合材料结构的修复效果。另外，直升机本身对气动外形具有较高的要求，这些都需要通过修补流程的细化进行管控，诸如采用贴补法，就可以将这种不利的影响降至最低，详细的三个修补步骤如下。（航天不适用）
首先，根据结构表面进行判断，找出损坏区域，同时标明切除的位置以及坐标，以金刚石掏芯，找出相应的盲孔，然后以图纸为标准算出相应的深度，最后再将计算的深入减去0.11~0.12mm，得出实际的深度，另外如果掏盲孔存在一定难度，则可以采用掏芯钻头确定盲孔位置。另外，修补位置需要以金刚石作为切割材料完成扩孔打磨，最后在对其表面进行完整加工，即需要保证加工表面的倾斜程度符合要求；
其次，是对损伤区域进行修补，可把胶膜、预浸料及其挡板放置于修补位置上，然后预浸圈根据损坏位置的特征进行调整，本次修补采用的补片直径为66mm，纤维方向保持在-45°；
最后是成型操作，即基于室温进行真空抽取，压强约为0.09MPa左右，同时配合每分钟1.5℃的升温速率将温度提高至80℃，并且保留此温度1.5h，最后再将温度提升至120℃保持2h，再让其自然降温。
结语
随着时代的发展，航空复合材料的应用领域和前景也得到了进一步的显现，同时也催生航空复合材料结构修补产业和技术的发展和完善。然而，我国目前的航空符合材料及其修补的发展还相对较慢，与发达国家存在较大的差异。因此，需要国家加大对航空复合材料结构修补技术的支持和引导，尤其是对教育产业的引导和扶持，让更多的人可以有平台接触该知识，通过扩大教育基础加大高级技术人才对该领域研究的深入，为我国航空复合材料修补技术的发展提供坚实的基础。
参考文献：
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[3]马保全，周正干.航空航天复合材料结构非接触无损检测技术的进展及发展趋势[J].航空学报，2014，7：1787-1803.
论文作者:陈川
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/16
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