《飞机结构腐蚀与防护》课件-补强修理

补强修理飞机结构腐蚀与防护澳大利亚研究中心自70年代起提出用复合材料修复F-111战斗机金属部件。国外深入探讨了热固化复合材料补片胶接修补技术，并成功应用于军民用飞机和舰船修复。相关国家开发了金属基体表面处理工艺及设备，研制了高性能胶黏剂和复合材料补片材料，制定了标准化工艺和检测技术。90年代，我国将该技术应用于某型飞机平尾腐蚀修复。引入/CONTENTS目录飞机结构修理技术01金属补片补强修理02复合材料补片补强修理03飞机结构修理技术PART01一、飞机结构修理技术在飞机结构受损后，为确保其安全继续运行，必须迅速实施修补技术。目前，飞机结构的修补技术主要包括以下几种：修理技术局部修补技术主要适用于较小的损伤和故障，例如补焊、填塞、掏孔等。这种修补方法旨在维持原有结构的完整性，同时减少修理所需的时间和成本。一、飞机结构修理技术1.局部修补修理技术复合修补技术通过结构覆盖或填充材料来修复飞机结构。该技术不仅能修复肉眼可见的故障，还能处理不可见的缺陷，具有高效、快捷、重量轻和使用寿命长等优点。一、飞机结构修理技术2.复合修补修理技术金属结构修补技术专注于修复金属结构的损坏，如填补、熔接等。该方法以其高强度和可靠性著称，但实施过程中可能涉及较高的时间和成本投入。一、飞机结构修理技术3.金属结构修补修理技术全面修补技术应用于飞机全面性结构损伤的情况。该修补方式需要对整个结构进行拆卸、更换或翻新，是修补技术中最为复杂的一种。一、飞机结构修理技术4.全面修补修理技术金属补片补强修理PART02二、金属补片补强修理金属补片补强修理工艺因其良好的可实施性和简便的操作流程，被广泛采用。根据其与待修部位的连接方式，可分为机械连接和胶接两大类。其中，机械连接虽应用广泛，但易导致应力集中，可能引发新的结构损伤；而胶接修理因其在复杂形状和双曲面区域的不适用性，实际应用相对较少。二、金属补片补强修理在实施过程中，为确保修理效果，金属补片的材料应尽可能与被加强件的材料保持一致，若存在差异，则必须采取有效的绝缘隔离措施。当补片材料与被加强件材料相同时，补片厚度应与构件厚度相等或略厚；若材料不同，补片的刚度和强度需与构件相匹配。二、金属补片补强修理补片的形状和大小应基于被加强件的形状确定，一般优先选用八角形或圆形补片。在形状变化处，应确保圆角半径足够大；同时，建议将补片四周设计成斜削形状，至少在整个厚度上倒角45°，以减少应力集中。补片的纤维方向应与拉应力方向一致，以提高修补效果。二、金属补片补强修理在设计补片与构件的连接时，应优先考虑对称连接，最好采用两片厚度相等的补片对称地连接到构件的两侧，以避免产生附加的偏心弯曲应力和变形。同时，应尽量选用同一种紧固件进行连接，以确保连接的稳定性和可靠性。二、金属补片补强修理在高应力区域，补片与构件的连接应满足静连接强度的要求。铆接时，建议采用湿连接以提高连接质量。此外，补片与原构件的界面应涂敷密封剂或防护涂层，以防止腐蚀。装配完成后，施用缓蚀剂是防腐蚀的最后一道防线，常用的缓蚀剂包括水置换型和重型两种类型。复合材料补片补强修理PART03三、复合材料补片补强修理对于纤维增强复合材料的修复，主要采用以下三种方法：贴补法、挖补法以及螺接外补强板法贴补法主要适用于对气动外形要求不甚严格的结构挖补法则因其施工难度较高、修理周期较长，导致在外场条件下难以实施。螺接外补强板法不仅适用于内场和外场环境，且该方法具有显著的优势：在施加适当的拧紧力矩后，螺纹连接为层合板提供了横向约束，从而有效地抑制了预先存在的分层现象的扩散。三、复合材料补片补强修理复合材料补片胶接技术，作为一种20世纪80年代末兴起并正逐步普及的飞机金属结构腐蚀损伤修复技术，相较于传统的机械连接或金属补强板胶接修复方法，展现出显著优势。三、复合材料补片补强修理复合材料以其卓越的综合性能，包括高比强度、高比刚度、轻质、卓越的疲劳性能和耐腐蚀性能，使得修复后的结构在气动外形保持、密封性、防腐蚀性方面表现优异，同时结构增重极少。此外，复合材料具备设计灵活性和成型便捷性，可通过铺层设计优化修复区域的应力分布，适用于各种复杂形状结构件的修复，具有高度的针对性和适应性。如图所示，某型飞机的金属副油箱即采用了复合材料补片胶接技术进行修复。此技术无需使用紧固孔和紧固件，不仅提高了修复效率，还避免了机械连接可能带来的新损伤，有助于改善应力集中和载荷分布，提升被修复结构的耐久性和损伤容限特性。三、复合材料补片补强修理某型飞机副油箱的腐蚀损伤修理三、复合材料补片补强修理在针对飞机重要受力构件和耐久性设计关键件进行轻度损伤修复时，若更换构件成本高昂或缺乏更合适的修复方法，复合材料补片胶接技术可作为一种有效选择。该技术对修理部位良好的开敞性要求，确保了修复工艺的质量和后续检查的便利性。三、复合材料补片补强修理主要修理过程大致分为七步：三、复合材料补片补强修理在过去的十年里，国内研究单位针对金属腐蚀损伤复合材料的修补设计与分析、腐蚀损伤修补前的原位表面处理技术、典型腐蚀坑的原位填充技术，以及复合材料的修补固化工艺等方面，进行了详尽而系统的研究，并在实验室模拟环境下，对大量模拟损伤试样进行了验证试验。三、复合材料补片补强修理研究结果表明，所开发的金属腐蚀损伤原位修理技术显著提升了腐蚀损伤试样的静强度和疲劳特