復(fù)合材料制造技術(shù)在民航維修工程領(lǐng)域中的引入和應(yīng)用

摘要：根據(jù)我國復(fù)合材料深度維修技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了將復(fù)合材料制造技術(shù)引入其結(jié)構(gòu)維修工程，結(jié)合行業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了引進制造技術(shù)的意義及相關(guān)研發(fā)建議。國內(nèi)復(fù)合材料深度維修技術(shù)啟動于2010年前后，它主要集中在民用航空發(fā)動機機艙、雷達罩、艙門和舵面等方面，一方面需要依靠歐美國家的技術(shù)、工藝和人才的投入，另一方面大量的逆向工程，總體上表現(xiàn)出高度的依賴性和繼承性，創(chuàng)新知識薄弱，參考痕跡明顯，產(chǎn)品性能、生命周期難以達到OEM水平，無法充分理解設(shè)計邏輯，未能形成穩(wěn)定的戰(zhàn)略方向和清晰的產(chǎn)品線規(guī)劃，未能鍛煉經(jīng)驗豐富、儲備充足的核心開發(fā)者。相比歐美復(fù)合材料制造業(yè)和復(fù)合材料維修業(yè)共生、互利、共贏的良好密切關(guān)系，國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品行業(yè)并沒有充分溝通和合作，制造廠對企業(yè)維修理念了解甚少，維修廠家對系統(tǒng)制造技術(shù)了解甚少。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料制造技術(shù);民航維修工程;引用與應(yīng)用

增進相互了解和支持，希望將復(fù)合材料制造技術(shù)引入到工程領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)維修中，以MRO廠房為實施和應(yīng)用主體，結(jié)合生產(chǎn)工藝參數(shù)、連接強度計算方法、材料允許值設(shè)計、性能測試數(shù)據(jù)庫、分層設(shè)計原則與方法、疲勞耐久性設(shè)計、損傷容限設(shè)計、環(huán)境損傷效應(yīng)與防護設(shè)計、基于該技術(shù)的模具技術(shù)、以共固化/共粘接為核心的整體成型技術(shù)、新型罐成型成熟技術(shù)，厚板固化和變形控制是復(fù)合材料制造技術(shù)的共同結(jié)合點[1]。用制造技術(shù)促進維修行業(yè)的成熟和完整，以較低的學(xué)習(xí)成本、時間成本，開發(fā)、充分消化和理解空客、波音等先進的民用飛機復(fù)合材料制造理念，并反饋和優(yōu)化國內(nèi)相關(guān)制造技術(shù)，兩者的材料成本都得到了共同的提升，最終保證了良好的國產(chǎn)機隊的良好運行，減少了送修成本，為國產(chǎn)復(fù)合材料零部件提供了良好的維修工藝、現(xiàn)場支持和可修設(shè)計理論閱讀支持。

一.行業(yè)現(xiàn)狀

（一）航空器符合材料結(jié)構(gòu)應(yīng)用快速發(fā)展

先進復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用已經(jīng)變得越來越重要，飛機和飛機發(fā)動機等航空產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是先進性的重要標志之一。添加以碳纖維增強樹脂為代表的先進復(fù)合材料具有高比強度、高比剛度、剪裁設(shè)計和結(jié)構(gòu)整體成型等優(yōu)點，可降低飛機結(jié)構(gòu)重量10%～40%，降低結(jié)構(gòu)設(shè)計成本15%～30%，因此新型飛機的使用數(shù)量大大增加，應(yīng)用范圍也擴大到了主航母部隊結(jié)構(gòu)。以傳統(tǒng)民用飛機為例，雖然機身部件復(fù)合材料很少使用，但在其機艙結(jié)構(gòu)中大量采用纖維-樹脂復(fù)合材料和含鋁面罩蒙皮-鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)（后一種尺寸，在改裝領(lǐng)域也被視為一種復(fù)合結(jié)構(gòu)）。風艙前環(huán)具有連接消聲器板的消聲蒙皮和鋁蜂窩，以及蒙皮的碳纖維層壓結(jié)構(gòu)側(cè)的外部;風扇罩主要是碳纖維層壓結(jié)構(gòu)蒙皮，以及s碳纖維與蜂窩結(jié)合的框架支撐等;在后面部分，C涵洞為實心固定結(jié)構(gòu)，主要為鋁蒙皮-鋁蜂窩夾層結(jié)[2]。反推套筒由碳纖維層壓而成;外部蒙皮與鋁蜂窩框架形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，滑動門內(nèi)部穿孔消聲鋁蒙皮和鋁蜂窩粘合內(nèi)部消聲板;反推格柵為碳纖維粘合層壓結(jié)構(gòu)。

（二）復(fù)合材料結(jié)構(gòu)維修的重要性日益增強

制造業(yè)和飛機運營中的復(fù)合材料部件在損傷過程中不可避免的會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷或損壞，給飛行安全帶來隱患。隨著復(fù)合材料制造水平的不斷提高，復(fù)合材料零部件逐漸在飛機和發(fā)動機中得到普遍應(yīng)用，給民航維修行業(yè)帶來了新的挑戰(zhàn)。隨著波音787和空客A350作為“全復(fù)合結(jié)構(gòu)”飛機的替換表投入使用，復(fù)合結(jié)構(gòu)的維護已成為飛機運行的一個制約因素——新的安全環(huán)節(jié)和要素。飛機操縱面和發(fā)動機短艙等結(jié)構(gòu)發(fā)生在復(fù)合材料部件中，損壞也使飛機處于AOG狀態(tài)，復(fù)合材料維修周期遠長于系統(tǒng)航線更換周期，高昂的維護和停場成本使航空公司苦不堪言。因此，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)維修能力已成為各航空公司和MRO結(jié)構(gòu)維修的核心競爭力，為了獲得復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的綜合和獨立維修能力，全球范圍內(nèi)從科學(xué)技術(shù)研究發(fā)展到工業(yè)發(fā)展的競爭正如火如荼。

二.研發(fā)建議

（一）技術(shù)路徑

在維修企業(yè)中建立復(fù)合材料維修技術(shù)藝術(shù)交流平臺，在此基礎(chǔ)上，一方面與政府部門保持深入溝通，以獲取政治戰(zhàn)略資金支持;一方面，與OEM或一流廠商進行深入合作，共擔風險，并進行發(fā)展，及時根據(jù)需要與自身市場地位交換關(guān)鍵維護技術(shù)，實現(xiàn)工藝創(chuàng)新，提高自身行業(yè)地位和話語權(quán);另一方面，以商用飛機、軍工企業(yè)、科研院所技術(shù)團隊、軍民融合戰(zhàn)略/國產(chǎn)大型飛機項目為切入點，緊緊圍繞國際航空維修行業(yè)政策法規(guī)、發(fā)展方向，復(fù)合材料維修的管理理念和先進方法、前沿的技術(shù)理念、創(chuàng)新的服務(wù)模式等。

（二）技術(shù)引入方案要點

1.建立完善的復(fù)合材料損傷機制

對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損傷統(tǒng)計和分類進行了分析和適用性分析，對結(jié)構(gòu)損傷評估方法進行了驗證，對結(jié)構(gòu)維修技術(shù)進行了適用性分析和結(jié)論，維修實施過程和有效維修研究驗證試驗的內(nèi)容，以建立結(jié)構(gòu)損傷的分類方法和分類標準，包括外部荷載、環(huán)境條件、風熱燒蝕、應(yīng)力腐蝕，首先對高溫蠕變等損傷因素進行量化分析，從根本上完善復(fù)合材料的損傷機理，建立復(fù)合材料損傷模型數(shù)據(jù)庫，為損傷的去除和強度恢復(fù)提供理論依據(jù)[3]。

2.創(chuàng)建國內(nèi)飛機結(jié)構(gòu)維修手冊

打開《民用飛機復(fù)合材料結(jié)構(gòu)總體規(guī)劃研究維修手冊》，包括適航法規(guī)校準制定維修計劃和維修手冊要求以及結(jié)構(gòu)尺寸維修手冊內(nèi)容完整性要求分析，結(jié)構(gòu)尺寸維修手冊制定工作計劃和任務(wù)分工，手工分析配套條件，編制手冊、編制方法要求和編制流程等。民用航空器結(jié)構(gòu)安全性、經(jīng)濟性和持續(xù)適航性，建立國內(nèi)民用飛機結(jié)構(gòu)維修方案制定和結(jié)構(gòu)維修手冊編制流程和方法，完善維修手冊的編制流程，提高維修手冊的可用性，提高維修保障結(jié)構(gòu)的承載能力。

總結(jié)：隨著復(fù)合材料在民用航空中的應(yīng)用，隨著規(guī)模的不斷擴大，其結(jié)構(gòu)維護的重要性日益增強。本文結(jié)合我國復(fù)合材料維修能力的現(xiàn)狀，提出將復(fù)合材料制造技術(shù)引入民航維修工程領(lǐng)域的思路和研究開發(fā)進行探討，以其兩者共同促進，為保障國產(chǎn)機隊的良好運行，提高民航復(fù)合材料維修行業(yè)的技術(shù)實力和國際競爭力具有深遠意義。

參考文獻：

[1]李唐，李迪.飛機維修工程為民航發(fā)展保駕護航[J].航空維修與工程，2018（09）：36-38.

[2]李衛(wèi)民.基于CDIO的民航維修工程技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)定位[J].中國民用航空，2012（07）：35-37.

作者簡介：李樹宇，男，漢族 ?天津市靜海區(qū)，1993.5.14，本科，助理工程師，研究方向：民航飛機工程技術(shù)。