張小波 李志歆 高賽

摘要：在進行A320系列飛機鯊鰭小翼復合材料結(jié)構(gòu)修理時，根據(jù)適航法規(guī)要求采用完善的質(zhì)量驗證體系，涵蓋損傷檢測與評估、修理方式分析、質(zhì)量控制及驗證各個階段，并參照ASTM標準，利用隨爐樣件同袋固化的方式對維修部件的力學性能進行檢測，測試結(jié)果表明修理質(zhì)量良好。

關鍵詞：A320系列飛機;鯊鰭小翼;復合材料;質(zhì)量驗證;隨爐樣件

1 研究背景

南航沈陽維修基地復合材料修理項目組在對一架空客A320系列飛機鯊鰭小翼主結(jié)構(gòu)區(qū)域復合材料進行修復過程中，采用完整的質(zhì)量驗證體系，對修理件維修質(zhì)量進行了全方位的驗證。

2 驗證體系

依據(jù)《中國民用航空規(guī)章》第25部中對運輸類飛機適航標準的規(guī)定，參考D分部中設計與構(gòu)造的要求，最大程度地做到原未損結(jié)構(gòu)與修理后結(jié)構(gòu)的剛度匹配，所更換的修理材料盡可能地接近母體材料（見表1），從而避免重新計算構(gòu)件的整體動力性能，避免結(jié)構(gòu)載荷的重新分配，以滿足對變形和穩(wěn)定性的要求。

采用試驗支持的分析方法確定修理方案，利用試驗數(shù)據(jù)庫和分析來支持修理方案的設計，以保證復合材料結(jié)構(gòu)經(jīng)過永久性修理后具有承受設計極限載荷的能力，從而恢復到適航狀態(tài)。所使用材料滿足規(guī)章中適用性和耐久性的要求，加工工藝滿足規(guī)章中結(jié)構(gòu)必須始終完好的生產(chǎn)要求，膠接、熱處理工藝都按照批準的工藝規(guī)范嚴格執(zhí)行。

根據(jù)部件損傷情況制定了一系列維修質(zhì)量驗證方法，涵蓋了維修過程的各個環(huán)節(jié)，包括損傷檢測與評估、質(zhì)量控制及驗證，以保障鯊鰭小翼的維修質(zhì)量。

2.1 損傷檢測評估

部件損傷檢測評估主要包括以下兩個方面：

1） 通過敲擊檢查確定損傷的幾何性質(zhì)，包括損傷類型、尺寸、形式。

2） 精準定位損傷部位，包括在部件上的位置、鄰近的其他結(jié)構(gòu)元件或系統(tǒng)、鄰近的其他損傷和修理。

2.2 質(zhì)量控制措施

在質(zhì)量控制時，實施以下措施：

1） 對修理使用的復合材料和膠粘劑保留齊全的記錄，如在冷藏庫內(nèi)的存儲的時間、加熱的時間以及取出后在車間內(nèi)的時間，以保證其處于壽命期內(nèi)。

2） 檢測鋪貼操作中纖維取向的正確性。

3） 對修理過程中的固化循環(huán)進行全程監(jiān)控，以保證其符合技術條件。

4） 對螺栓連接的修理，確保全部孔無損傷，測定了孔的尺寸，并對組裝后的修理部分檢測了其緊固件的安裝情況。

5） 對于本次的重要修理，采用隨爐樣件進行質(zhì)量驗證。

6） 修理完成后，使用目視、敲擊、無損探傷等方式進行綜合檢測。

3 隨爐樣件測試

一般，航空復合材料結(jié)構(gòu)在成型之時會有對既定材料設計具有結(jié)構(gòu)表征的隨爐試件，并按照ASTM標準進行生產(chǎn)測試，最終用于表征產(chǎn)品的力學性能（拉伸、剪切、彎曲等）。因此，在進行復合材料維修結(jié)構(gòu)設計的同時，參考ASTM標準（BS EN 2561和BS EN 2565），設計符合該維修方法的等價的隨爐件制作標準，使其測試結(jié)果可用于評價維修結(jié)構(gòu)的力學質(zhì)量。

3.1 樣件制作

利用相同批次材料、相同人員、相同工藝制作隨爐樣件，修理件和隨爐樣件同袋在相同熱壓罐中固化，使隨爐樣件和鯊鰭小翼修理的固化過程最接近，最大程度保證隨爐樣件能夠真實反映鯊鰭小翼本身的修理質(zhì)量。

1） 下蒙皮修理隨爐樣件

參考BS EN 2561和BS EN 2565，制作了5個試驗樣件用于平行纖維方向的拉伸試驗。最小可接受的測試值平均為2980MPa，單值為2770MPa（參考AIMS-05-27-002B），圖1為下蒙皮平行纖維方向隨爐樣件的詳細尺寸及鋪層信息。

參考BS EN 2597和BS EN 2565，制作了10個試驗樣件用于垂直纖維方向的拉伸試驗。最小可接受的測試值平均為50MPa，單值為45MPa（參考AIMS-05-27-002B），圖2為下蒙皮垂直纖維方向隨爐樣件的詳細尺寸及鋪層信息。

2） 上蒙皮修理隨爐樣件

參考BS EN 2561和BS EN 2565，制作了5個試驗樣件用于平行纖維方向的拉伸試驗。最小可接受的測試值平均為2980MPa，單值為2770MPa（參考AIMS-05-27-002B），圖3為上蒙皮平行纖維方向隨爐樣件詳細尺寸及鋪層信息。

參考BS EN 2597和BS EN 2565，制作了10個試驗樣件用于垂直纖維方向的拉伸試驗。最小可接受的測試值平均為50MPa，單值為45MPa（參考AIMS-05-27-002B），圖4為上蒙皮垂直纖維方向隨爐樣件的詳細尺寸及鋪層信息。

3.2 隨爐樣件測試

按照BS EN 2597 Type B，對上下蒙皮試驗件進行拉伸試驗。拉伸測試結(jié)果顯示，兩塊蒙皮板的兩套共30件隨爐樣件的測試結(jié)果均符合方案的要求。試驗驗證的數(shù)據(jù)分析結(jié)果支持對鯊鰭小翼的修理設計，保證了修理有能力承受預期的載荷或具備能代替損傷鯊鰭小翼結(jié)構(gòu)的功能。

4 結(jié)論

針對A320系列飛機鯊鰭小翼復合材料結(jié)構(gòu)修理，采用較為完善的質(zhì)量驗證體系，涵蓋了損傷檢測與評估、質(zhì)量控制及驗證各個階段，并參照ASTM標準，采用隨爐樣件同袋固化的方式對維修部件的力學性能進行檢測，測試結(jié)果滿足要求。南航沈陽維修基地依靠自身實力完成了全球首例A320系列飛機鯊鰭小翼超規(guī)范修理及其質(zhì)量驗證，是我國在自主研發(fā)復合材料部件力學性能測定體系和機體復合材料結(jié)構(gòu)維修質(zhì)量驗證體系上的一次有意義的探索。