民用飛機(jī)復(fù)合材料維修性設(shè)計要求初步探討

王潔萱

【摘 要】民用飛機(jī)各主要系統(tǒng)、零部件在設(shè)計研制過程中應(yīng)首先制定維修性設(shè)計要求。本文對民用飛機(jī)復(fù)合材料維修性設(shè)計要求展開研究，介紹了民用飛機(jī)復(fù)合材料使用現(xiàn)狀及復(fù)合材料結(jié)構(gòu)維修步驟，并在此基礎(chǔ)上對民用飛機(jī)復(fù)合材料維修性設(shè)計要求進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】復(fù)合材料；維修性；設(shè)計

【Abstract】In the design and development process，civil aircraft maintainability design requirements should be first developed for main systems and components.This paper studied on the maintainability design of composite materials of civil aircraft，introduced current situation of civil aircraft composite materials and composite material repair procedure，and discussed design of civil aircraft composite materials maintainability requirements.

【Key words】Composite materials；Maintainability；Design

0 引言

隨著新技術(shù)和新材料的應(yīng)用，在民用飛機(jī)維修性設(shè)計過程中，應(yīng)綜合考慮新技術(shù)、新材料對維修性的影響。對于新技術(shù)和新材料的維修性設(shè)計要求，應(yīng)綜合評估其維修過程中可能會出現(xiàn)的情況和采取的措施，在總體飛機(jī)維修性設(shè)計目標(biāo)與要求的前提下，分析和制定相應(yīng)的維修性設(shè)計要求。特別是在現(xiàn)代民用飛機(jī)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)大量使用復(fù)合材料，因此在制定維修性設(shè)計要求時應(yīng)該考慮相應(yīng)結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料維修性。

1 民用飛機(jī)復(fù)合材料使用現(xiàn)狀

近年來，低成本、高性能的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在民用飛機(jī)上得到了大量應(yīng)用?？湛虯380約25%由先進(jìn)輕質(zhì)復(fù)合材料制造，其中22%為碳、玻璃或者石英纖維增強塑料，3%為首次用于民用飛機(jī)的GLARE（一種玻璃纖維——鋁層壓板）。復(fù)合材料用于中央翼盒結(jié)構(gòu)、尾翼結(jié)構(gòu)、襟翼結(jié)構(gòu)、副翼結(jié)構(gòu)，擾流板結(jié)構(gòu)，機(jī)身上壁板、整流罩結(jié)構(gòu)等。

空客A350 飛機(jī)上將復(fù)合材料的用量提高到了 52%，在中央翼盒、外翼盒、垂尾、平尾、機(jī)身壁板、機(jī)身后承壓隔框、龍骨梁等結(jié)構(gòu)上大量采用碳纖維復(fù)合材料。

波音 787復(fù)合材料用量占全機(jī)重量 50%，使用了復(fù)合材料機(jī)翼、機(jī)身結(jié)構(gòu)。機(jī)翼前緣、發(fā)動機(jī)吊艙上應(yīng)用了TiGr 層板（碳纖維增強的鈦板）、耐高溫復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。

2 民用飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)維修步驟

通常采用目視、硬幣敲擊等方法來檢測民用飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在使用中出現(xiàn)的各種損傷。當(dāng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)受到損傷，可以進(jìn)行簡單維修、臨時維修或復(fù)雜維修。下面的流程圖給出了復(fù)合材料維修的關(guān)鍵步驟。

3 民用飛機(jī)復(fù)合材料維修性設(shè)計要求

民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)件復(fù)合材料在維修方面有別于一般常規(guī)材料，使用的工具設(shè)備也不同。因此在制定復(fù)合材料維修性設(shè)計要求的同時，應(yīng)以可靠性設(shè)計為中心，盡量避免對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的維修，同時還要考慮復(fù)合材料特有的維修工具設(shè)備和維修方法所需要的維修空間要求。此外，制定復(fù)合材料維修性設(shè)計要求應(yīng)考慮以下內(nèi)容：

1）檢查方法。民用飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)大面積損傷，應(yīng)將“敲擊檢查”法加入到檢查方法中。

2）檢查對象。修理補片的檢查和修理應(yīng)該從原結(jié)構(gòu)中獨立出來，作為一個單獨的檢查對象，執(zhí)行更嚴(yán)格的維修方案。

3）主動性預(yù)防維修。對使用復(fù)合材料的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件進(jìn)行定期檢查，以提前發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料損傷的征兆。

4）提高維修標(biāo)準(zhǔn)。從設(shè)備、工藝、維修操作空間、維修時間等方面入手，確保在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)維修活動中具有良好的可達(dá)性，方便維修，達(dá)到減少維修時間、提高維修效率、降低維修成本的目的。

4 結(jié)論

本文針對民用飛機(jī)復(fù)合材料維修性設(shè)計要求進(jìn)行了初步探討。介紹了民用飛機(jī)復(fù)合材料使用現(xiàn)狀，民用飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)維修步驟，最后對民用飛機(jī)復(fù)合材料維修性設(shè)計要求進(jìn)行了初步探討。但是由于復(fù)合材料在民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用較為復(fù)雜，導(dǎo)致復(fù)合材料維修性設(shè)計難度增加，因此如何合理的進(jìn)行民用飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)維修性設(shè)計，還需要后續(xù)更多的研究工作。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]