第十三章 結(jié)構(gòu)可修理性設(shè)計(jì)
第一節(jié) 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可修理性設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)修理與結(jié)構(gòu)材料、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)承載和功能等諸多因素密切相關(guān)。其中，決定性因素是結(jié)構(gòu)所用材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。
一、結(jié)構(gòu)修理的一般要求
飛機(jī)結(jié)構(gòu)，不分金屬結(jié)構(gòu)還是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，對結(jié)構(gòu)修理的一般要求：
滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性要求，即恢復(fù)結(jié)構(gòu)的承載能力，在壓剪載荷下不失穩(wěn)；
"滿足結(jié)構(gòu)剛度要求（包括撓度變形、氣彈特性和載荷分布及傳載路線等）；
滿足耐久性要求（包括疲勞、腐蝕、環(huán)境影響等諸方面）；
恢復(fù)使用功能（包括燃油系統(tǒng)密封、雷擊防護(hù)、隱身功能等）；
%修理增重小；操縱面等動部件滿足質(zhì)量平衡要求；
&氣動外形變化要小，即保證原結(jié)構(gòu)表面光滑完整；
’修理所用時間要短，以滿足使用需要；
(修理費(fèi)用成本要低。
即要求結(jié)構(gòu)修理后對軍機(jī)結(jié)構(gòu)恢復(fù)達(dá)到結(jié)構(gòu)完整性要求，對民機(jī)結(jié)構(gòu)恢復(fù)達(dá)到
適航要求。理論上講經(jīng)修理的結(jié)構(gòu)應(yīng)該恢復(fù)到能承受設(shè)計(jì)載荷，實(shí)際上，對復(fù)合材料
結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度一般能恢復(fù)到原結(jié)構(gòu)的 " % &。飛機(jī)結(jié)構(gòu)的損傷，根據(jù)損傷程度和損傷部位的重要性，可分為三類： 允許的損傷這類損傷不影響部件結(jié)構(gòu)完整性和使用功能，可以暫時不修理，但
必須在規(guī)定的時間或飛行起落期限內(nèi)進(jìn)行永久性修理。
"可修理的損傷這類損傷對部件的結(jié)構(gòu)完整性和使用功能有輕微的影響，并且會降低壽命，必須立即進(jìn)行修理。如果一時無法進(jìn)行永久性修理，可以先進(jìn)行臨時性修理，然后在規(guī)定的時間期限內(nèi)再改換成永久性修理。
不可修理的損傷這類損傷對部件的結(jié)構(gòu)完整性和使用功能有較大的影響，并且會明顯降低壽命，應(yīng)更換零件。 •’(’•
結(jié)構(gòu)損傷尺度與結(jié)構(gòu)修理范圍關(guān)系，見圖 " "。
圖 " "結(jié)構(gòu)損傷尺度與結(jié)構(gòu)修理范圍關(guān)系示意圖
結(jié)構(gòu)修理首先要確定損傷區(qū)范圍。在確定部件的損傷范圍時，通常遵循以下原
則： 通常把靠得非常近的兩個或兩個以上損傷區(qū)看作一個損傷區(qū)。 "如果靠得非常近的兩個損傷區(qū)跨越兩個不同的修理區(qū)域，則一般把它們看作
一個損傷區(qū)，并且，按照其中要求比較高的修理區(qū)域的要求進(jìn)行處理。 如果一個損傷區(qū)跨越兩個修理區(qū)域，則應(yīng)該按照其中要求比較嚴(yán)格的修理區(qū)域的規(guī)定進(jìn)行處理。至于修理方法的選擇則取決于結(jié)構(gòu)修理需求，以及可能提供的修理?xiàng)l件（分析能力、修理經(jīng)驗(yàn)和修理材料、設(shè)備等）。
二、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)修理特點(diǎn)
（）復(fù)合材料結(jié)構(gòu)缺陷 %損傷復(fù)合材料結(jié)構(gòu)使用缺陷 %損傷大多由外來物沖擊或惡劣環(huán)境因素造成的，形式多
種多樣。屬于結(jié)構(gòu)修理的缺陷 %損傷形式，主要有： 表面劃傷（含表面保護(hù)層損傷）； "分層； 沖擊損傷； 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)損傷； %雷擊損傷； &離散源損傷及彈擊損傷； ’鳥撞損傷。復(fù)合材料多種損傷形式，要求相對應(yīng)的無損檢查手段，常用的無損檢測方法有： 目視檢查法檢查損傷位置、損傷面積和損傷程度； "敲擊法檢查和確定脫膠和分層的范圍； 超聲法檢查和確定脫膠和分層的范圍，確定內(nèi)部結(jié)構(gòu)的位置； 軟 &射線法檢查和確定內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損傷程度、潮氣進(jìn)入和污染的程度等。
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（）復(fù)合材料缺陷 "損傷修理方法
碳纖維復(fù)合材料典型結(jié)構(gòu)的修理方法，可以分為兩類：非補(bǔ)片修理方法和補(bǔ)片修理方法。表 —列出了各種修理方法及其適用范圍。隨著新膠粘劑和新工藝的發(fā)展，修理的工藝過程也會有所變化，表中方法僅供參考。
表 %&復(fù)合材料缺陷 "損傷修理方法
修理方法 適用范圍
非補(bǔ)片修理 樹脂注射法混合物注射法 ..熱處理法表面涂層法抽釘法 孔隙、小的分層、小的脫膠等小的凹陷、蜂窩蒙皮的損傷、蜂窩芯子的損傷除濕、干燥，去除蜂窩結(jié)構(gòu)中的潮氣密封、恢復(fù)表面保護(hù)層層合板內(nèi)部的分層
補(bǔ)片修理 外搭接補(bǔ)片膠接法（貼補(bǔ)）外搭接補(bǔ)片螺接法（貼補(bǔ)）補(bǔ)片楔形膠接法（挖補(bǔ)） 可以修理 ’層的蒙皮，適用于外場修理可以修理 () * ))層厚、損傷區(qū)直徑 ))++的蒙皮，適用于外場修理（臨時性修理）可以修理 ’ * ))層厚、損傷區(qū)直徑 ))++的蒙皮，不適用于外場修理
（）復(fù)合材料結(jié)構(gòu)修理特點(diǎn)
損傷切斷的纖維主要靠補(bǔ)片（貼補(bǔ)或挖補(bǔ)）來恢復(fù)纖維的連續(xù)承載能力。纖維是復(fù)合材料承載的主體，損傷切斷的纖維，修理不可能將其重新接上。損傷應(yīng)靠外搭接補(bǔ)片貼補(bǔ)或補(bǔ)片楔形斜削對接挖補(bǔ)，來恢復(fù)纖維的連續(xù)承載能力。這是復(fù)合材料修理與金屬修理本質(zhì)區(qū)別的主要之處。
"補(bǔ)片品種多。補(bǔ)片有金屬鈦板、鋁板；層合板、預(yù)浸料板等。
補(bǔ)片采用機(jī)械連接固定，必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定允許時方可采納。復(fù)合材料對孔應(yīng)力集中敏感，損傷區(qū)周邊制孔（一般為直徑 ’++的孔）有時會引起結(jié)構(gòu)承載能力下降或新的損傷。
補(bǔ)片固化或二次固化或膠接等工藝需要配套輔助材料和相關(guān)修理設(shè)備。 %修理所用樹脂、預(yù)浸料等修補(bǔ)材料要求一定貯運(yùn)條件，使用期和貯存期。 &設(shè)計(jì)沒有考慮修理的部位，決不可輕意維修。
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