于克杰 李 艷

（空軍第一航空學(xué)院航空修理工程系，河南 信陽(yáng) 464000）

某飛機(jī)腹鰭安定面貫穿性損傷膠接修理

于克杰 李 艷

（空軍第一航空學(xué)院航空修理工程系，河南 信陽(yáng) 464000）

飛機(jī)腹鰭安定面是飛機(jī)重要的氣動(dòng)部件。針對(duì)一起飛機(jī)腹鰭安定面的貫穿性損傷進(jìn)行了分析，并根據(jù)損傷情況采用鑲補(bǔ)法實(shí)施了膠接修理，達(dá)到了預(yù)期的效果。

復(fù)合材料；蜂窩；貫穿性損傷

飛機(jī)腹鰭安定片是某型飛機(jī)的重要?dú)鈩?dòng)部件之一，其主要作用是保持飛機(jī)的橫向安定性，以及在飛機(jī)高速飛行過(guò)程中保持方向操縱穩(wěn)定性。該部件的特點(diǎn)是不參與飛機(jī)結(jié)構(gòu)受力，但是需要承受空氣動(dòng)力的作用，因而對(duì)飛機(jī)飛行來(lái)講是不可缺少的，一旦損傷必須及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。某型飛機(jī)腹鰭安定面采用的是蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)，蜂窩結(jié)構(gòu)的劃傷、分層、單側(cè)破壞在使用中較為常見(jiàn)，對(duì)于貫穿性破孔損傷較難遇到，修理起來(lái)有一定困難。本文介紹了某型飛機(jī)腹鰭安定面貫穿性破孔損傷膠接修理的方法。

1 損傷情況

在某型飛機(jī)地面維護(hù)過(guò)程中，由于機(jī)務(wù)人員違章操作造成飛機(jī)腹鰭安定片貫穿性穿孔損傷。外觀損傷檢查，可見(jiàn)在腹鰭安定片的中間部位有一穿透孔，穿孔進(jìn)口約呈圓形，最大直徑20 mm，出口呈不規(guī)則圓形，最大直徑23 mm，出口邊緣有輕微卷邊。腹鰭安定片是典型的蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)，蜂窩為GH-1玻璃布蜂窩芯材，通用六角形，面板為玻璃纖維（GFRP）層壓板，厚度1 mm，見(jiàn)圖1。整個(gè)蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)從安定面與機(jī)身連接部位到安定面的尖部呈楔形形狀。

圖1圖1 貫穿性穿孔示意圖Fig.1 Structure diagram of penetrating hole

2 修理分析

該安定片雖然不參與飛機(jī)結(jié)構(gòu)傳力，但在飛行過(guò)程中需要承擔(dān)空氣動(dòng)力的作用?？諝鈩?dòng)力從安定面尖部向根部順序傳遞，在傳遞過(guò)程中，安定面主要承受彎矩，而且根部承受的彎距最大。該部位設(shè)計(jì)上采用了高比強(qiáng)度、比剛度的蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)，大大提高了安定面的抗彎性能。從該處損傷的位置和孔徑上來(lái)看，穿孔的存在不僅削弱了安定面的抗彎性能，而且由于空氣動(dòng)力性能發(fā)生改變，流線型破壞，阻力增加，影響了飛機(jī)的操縱性。對(duì)照該型飛機(jī)修理有關(guān)規(guī)定，對(duì)該損傷的修理可采用階梯形挖補(bǔ)法進(jìn)行，以恢復(fù)其氣動(dòng)性能和結(jié)構(gòu)完整性。階梯形挖補(bǔ)法修理基本要求如下：

（1）恢復(fù)結(jié)構(gòu)的使用功能；

（2）基本恢復(fù)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度；

（3）修理后重量增加較??；

（4）不要增大損傷面積。

3 修理方法

由于損傷是貫穿性破孔，修理時(shí)可采用先修一側(cè)破孔，后修另一側(cè)破孔的方法進(jìn)行。

3.1 確定穿孔損傷尺寸

雖然僅從外觀上來(lái)看，穿孔損傷面積不大，但必須首先通過(guò)無(wú)損檢測(cè)的方法檢查孔周損傷情況，特別應(yīng)注意出口處的面板與蜂窩芯分層狀況。采用聲阻探傷儀檢查孔周邊的損傷情況，發(fā)現(xiàn)分層大都距孔邊3～4 mm以內(nèi)，因此可以把該穿孔損傷看成32 mm直徑的穿透孔，按照32 mm圓形穿透損傷來(lái)處理即可。

3.2 清除損傷部分

（1）切割損傷部分

在安定片的一側(cè)用彩筆畫出直徑32 mm的圓形損傷切割線和圓形打磨范圍區(qū)，打磨范圍區(qū)直徑約為180 mm。用保護(hù)膠帶將打磨區(qū)與未打磨區(qū)隔離開(kāi)。用氣動(dòng)圓形切割刀按照單側(cè)面板-蜂窩芯-另側(cè)面板的切割順序切掉損傷部分，見(jiàn)圖2。

圖2 切割前、后的截面Fig.2 Cross sections before and after cuting

（2）清潔修理表面

用150號(hào)砂紙打磨去除安定片一側(cè)的油漆層，另一側(cè)先不處理。注意打磨時(shí)必須順著表面纖維方向進(jìn)行，以免損傷纖維層。

（3）階梯打磨

利用氣動(dòng)專用軟砂片把除掉漆層的面板打磨成階梯型斜面，面板的玻璃纖維層有6層，按照每層階梯可搭接寬度10 mm打磨，之后清理掉修理區(qū)的磨屑。

3.3 修補(bǔ)材料的制作

（1）夾芯塞制作

一般需用與原蜂窩材料和形狀相同的蜂窩來(lái)制作填充夾芯塞。夾芯塞的直徑通常比孔洞尺寸小于（1～）mm，高度應(yīng)與原夾芯高度一致，并按照原夾芯的斜度進(jìn)行切割，以便適應(yīng)安定面的楔形變化。

（2）濕鋪層制作

選用預(yù)先涂有SY-146膠的預(yù)浸料濕鋪層，也可根據(jù)損傷部位所使用膠粘劑的情況，選用同型號(hào)的膠粘劑在玻璃纖維布上進(jìn)行雙面涂覆，膠層厚度以0.1～0.12 mm為宜。

（3）臨時(shí)墊塊制作

臨時(shí)墊塊用于堵塞穿孔暫時(shí)沒(méi)有打磨處理的一側(cè)，呈圓形，以恰好堵住穿孔另一側(cè)面板為最佳，材料以輕質(zhì)木塊為宜。尺寸形狀見(jiàn)圖3。

3.4 膠接前清洗并除濕

用丙酮清洗打磨好的梯形面板和穿孔周邊原結(jié)構(gòu)的夾芯部分，要求無(wú)油跡、污垢。將制作好的夾芯塞用丙酮浸泡，然后清除夾芯孔內(nèi)的污染物，保證夾芯孔內(nèi)壁干凈。用電吹風(fēng)烘干待修理區(qū)及夾芯塞，除濕后自然降至室溫。

圖3 臨時(shí)墊塊Fig.3 Temporary wood bung圖4 單側(cè)修理示意圖Fig.4 Adhesive bonding repair at one side of stabilizer

3.5 膠接

（1）固定夾芯塞

先在暫時(shí)不修補(bǔ)的一側(cè)，安裝臨時(shí)墊塊，采用膠帶紙將臨時(shí)墊塊固定在安定片面板上。

用厚度約0.5 mm的J-29泡沫膠帶包覆于蜂窩夾芯的周邊，然后將夾芯塞小心插入穿孔內(nèi)，當(dāng)位置合適時(shí)用電熱燈近距離直射加熱使之發(fā)泡并初步固化，溢出的泡沫膠應(yīng)清理干凈。

（2）粘接預(yù)浸料鋪層

按照打磨好的階梯形面板各層尺寸剪切制作各預(yù)浸料濕鋪層，粘貼前，先在修理區(qū)域涂一薄層SY-146膠液，然后從里向外逐層粘貼到打磨區(qū)內(nèi)。注意濕鋪層纖維方向需與原鋪層纖維方向一致，在粘接每一層時(shí)，用橡皮滾子在濕鋪層的分離薄膜上滾動(dòng)，以消除皺紋，趕走氣泡，注意滾動(dòng)壓力不宜過(guò)大，以免出現(xiàn)缺膠，參見(jiàn)圖4。

圖3 臨時(shí)墊塊Fig.3 Temporary wood bung圖4 單側(cè)修理示意圖Fig.4 Adhesive bonding repair at one side of stabilizer

最后，為增加強(qiáng)度，在最后一層預(yù)浸料上粘貼一層附加層，保證附加層每邊與面板搭接寬度至少20 mm。

3.6 固化和表面修整

夾芯塞和濕鋪層安裝完畢后，采用FHXL-1型復(fù)合材料修補(bǔ)儀對(duì)修理區(qū)進(jìn)行加溫、加壓固化。固化壓力、溫度和時(shí)間等參數(shù)根據(jù)膠粘劑的性能要求和固化方法設(shè)定。固化后，對(duì)修理表面進(jìn)行檢查和修整，打磨修理區(qū)邊緣至光滑。

3.7 安定片另一側(cè)的修理

穿孔的一側(cè)修理完成后，取下臨時(shí)墊板，按照同樣方法修理另一側(cè)即可。

最后，為保證膠接質(zhì)量，需要對(duì)修理區(qū)進(jìn)行超聲探傷檢查。

全部工作完成后，按規(guī)定進(jìn)行雙面涂層修復(fù)。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)飛機(jī)腹鰭安定面貫穿性穿孔損傷進(jìn)行分析研究，采用了階梯形挖補(bǔ)修理方法，取得了較好的效果，經(jīng)使用滿足了飛行要求。對(duì)于貫穿性蜂窩結(jié)構(gòu)修理需要特別注意的是修理過(guò)程一定要按照規(guī)定細(xì)心操作，加強(qiáng)過(guò)程檢查，防止造成返工。

[1]航空航天工業(yè)部科學(xué)技術(shù)研究院.復(fù)合材料設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:航空工業(yè)出版社,1990.

[2]楊乃賓,倪先平.直升機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2008.

[3]朱書華,等.復(fù)合材料層壓板階梯形挖補(bǔ)交接修理漸進(jìn)性損傷分析[J].復(fù)合材料學(xué)報(bào),2012(6):164-169.

[4]孟凡暻,等.復(fù)合材料膠接補(bǔ)強(qiáng)修補(bǔ)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)[J].飛機(jī)設(shè)計(jì),2002(3): 18-21.

[5]紀(jì)朝輝,等.挖補(bǔ)修理對(duì)復(fù)合材料層合板拉伸性能的影響[J].中國(guó)民航大學(xué)學(xué)報(bào),2013(31): 50-53.

[6]陳先有,等.航空復(fù)合材料結(jié)構(gòu)修理及應(yīng)用[J].新技術(shù)新工藝,2007(6):2.

Adhesive bonding repair of penetrating damage in abdominal stabilizer of a certain aircraft

YU Ke-jie,LI Yan
(The First Aeronautical Institute of Air Force,Xinyang,Henan 464000,China)

The abdominal stabilizer is an important part of an aircraft. This paper analysed the penetrating damage in abdominal stabilizer of a certain aircraft, used a respective inlay method of adhesive bonding repair and obtained satisfactory result. This repairing method sheds light on the repairment of penetrating injury in the honeycomb sandwich structure.

composite material;honeycomb;penetrating damage

TG494；V267+.4

B

1001-5922（2015）02-0063-03

2014-03-25

于克杰，教授。研究方向：飛機(jī)修理。E-mail：ykjshandongp@126.com。