第十三章 结构可修理性设计
第一节 复合材料结构可修理性设计
结构修理与结构材料、设计准则、结构形式、结构承载和功能等诸多因素密切相关。其中，决定性因素是结构所用材料和结构设计准则。
一、结构修理的一般要求
飞机结构，不分金属结构还是复合材料结构，对结构修理的一般要求：
满足结构强度、稳定性要求，即恢复结构的承载能力，在压剪载荷下不失稳；
"满足结构刚度要求（包括挠度变形、气弹特性和载荷分布及传载路线等）；
满足耐久性要求（包括疲劳、腐蚀、环境影响等诸方面）；
恢复使用功能（包括燃油系统密封、雷击防护、隐身功能等）；
%修理增重小；操纵面等动部件满足质量平衡要求；
&气动外形变化要小，即保证原结构表面光滑完整；
’修理所用时间要短，以满足使用需要；
(修理费用成本要低。
即要求结构修理后对军机结构恢复达到结构完整性要求，对民机结构恢复达到
适航要求。理论上讲经修理的结构应该恢复到能承受设计载荷，实际上，对复合材料
结构强度、刚度一般能恢复到原结构的 " % &。飞机结构的损伤，根据损伤程度和损伤部位的重要性，可分为三类： 允许的损伤这类损伤不影响部件结构完整性和使用功能，可以暂时不修理，但
必须在规定的时间或飞行起落期限内进行永久性修理。
"可修理的损伤这类损伤对部件的结构完整性和使用功能有轻微的影响，并且会降低寿命，必须立即进行修理。如果一时无法进行永久性修理，可以先进行临时性修理，然后在规定的时间期限内再改换成永久性修理。
不可修理的损伤这类损伤对部件的结构完整性和使用功能有较大的影响，并且会明显降低寿命，应更换零件。 •’(’•
结构损伤尺度与结构修理范围关系，见图 " "。
图 " "结构损伤尺度与结构修理范围关系示意图
结构修理首先要确定损伤区范围。在确定部件的损伤范围时，通常遵循以下原
则： 通常把靠得非常近的两个或两个以上损伤区看作一个损伤区。 "如果靠得非常近的两个损伤区跨越两个不同的修理区域，则一般把它们看作
一个损伤区，并且，按照其中要求比较高的修理区域的要求进行处理。 如果一个损伤区跨越两个修理区域，则应该按照其中要求比较严格的修理区域的规定进行处理。至于修理方法的选择则取决于结构修理需求，以及可能提供的修理条件（分析能力、修理经验和修理材料、设备等）。
二、复合材料结构修理特点
（）复合材料结构缺陷 %损伤复合材料结构使用缺陷 %损伤大多由外来物冲击或恶劣环境因素造成的，形式多
种多样。属于结构修理的缺陷 %损伤形式，主要有： 表面划伤（含表面保护层损伤）； "分层； 冲击损伤； 蜂窝夹层结构损伤； %雷击损伤； &离散源损伤及弹击损伤； ’鸟撞损伤。复合材料多种损伤形式，要求相对应的无损检查手段，常用的无损检测方法有： 目视检查法检查损伤位置、损伤面积和损伤程度； "敲击法检查和确定脱胶和分层的范围； 超声法检查和确定脱胶和分层的范围，确定内部结构的位置； 软 &射线法检查和确定内部结构的损伤程度、潮气进入和污染的程度等。
•)(’•
（）复合材料缺陷 "损伤修理方法
碳纤维复合材料典型结构的修理方法，可以分为两类：非补片修理方法和补片修理方法。表 —列出了各种修理方法及其适用范围。随着新胶粘剂和新工艺的发展，修理的工艺过程也会有所变化，表中方法仅供参考。
表 %&复合材料缺陷 "损伤修理方法
修理方法 适用范围
非补片修理 树脂注射法混合物注射法 ..热处理法表面涂层法抽钉法 孔隙、小的分层、小的脱胶等小的凹陷、蜂窝蒙皮的损伤、蜂窝芯子的损伤除湿、干燥，去除蜂窝结构中的潮气密封、恢复表面保护层层合板内部的分层
补片修理 外搭接补片胶接法（贴补）外搭接补片螺接法（贴补）补片楔形胶接法（挖补） 可以修理 ’层的蒙皮，适用于外场修理可以修理 () * ))层厚、损伤区直径 ))++的蒙皮，适用于外场修理（临时性修理）可以修理 ’ * ))层厚、损伤区直径 ))++的蒙皮，不适用于外场修理
（）复合材料结构修理特点
损伤切断的纤维主要靠补片（贴补或挖补）来恢复纤维的连续承载能力。纤维是复合材料承载的主体，损伤切断的纤维，修理不可能将其重新接上。损伤应靠外搭接补片贴补或补片楔形斜削对接挖补，来恢复纤维的连续承载能力。这是复合材料修理与金属修理本质区别的主要之处。
"补片品种多。补片有金属钛板、铝板；层合板、预浸料板等。
补片采用机械连接固定，必须在结构设计规定允许时方可采纳。复合材料对孔应力集中敏感，损伤区周边制孔（一般为直径 ’++的孔）有时会引起结构承载能力下降或新的损伤。
补片固化或二次固化或胶接等工艺需要配套辅助材料和相关修理设备。 %修理所用树脂、预浸料等修补材料要求一定贮运条件，使用期和贮存期。 &设计没有考虑修理的部位，决不可轻意维修。
中国航空网 www.aero.cn
航空翻译 www.aviation.cn
本文链接地址：飞机检测与维修实用手册 2(55)
