直升機復(fù)合材料的使用與維護

1、直升機復(fù)合材料的使用與維護先進的復(fù)合材料由于其性能優(yōu)于鋁合金等材料 , 因此在航空 領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 復(fù)合材料部件的使用維護變得越 來越重要 ,由于疲勞開裂、熱退化、磨損、外來物撞擊 , 直升機復(fù) 合材料構(gòu)件在使用中會出現(xiàn)各種不同的損傷 , 因而應(yīng)當(dāng)重視復(fù)合 材料的維護和損傷修復(fù)。1 影響復(fù)合材料使用的主要因素 復(fù)合材料在直升機上的應(yīng)用除了要考慮強度和剛度及穩(wěn)定 性外,還需考慮環(huán)境條件及熱應(yīng)力影響 , 并做好防腐蝕、防雷擊、 抗沖擊等工作。1.1 環(huán)境條件復(fù)合材料在使用中會遇到各種環(huán)境條件的影響 , 環(huán)境條件。 一般可分為以下四種。(1) 力學(xué)條件 : 加速度、沖擊、振動、聲音等。

2、(2) 物理條件 : 壓力、溫度、濕度等。(3) 氣象條件 : 風(fēng)雨、冰雪、日光等。(4) 大氣條件 : 放射線、霉菌、鹽霧、風(fēng)沙等。 力學(xué)、物理條件主要影響結(jié)構(gòu)強度、 剛度及與材料力學(xué)性能 有關(guān)的因素 , 氣象、大氣條件會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)腐蝕、磨損及與材料理 化性能有關(guān)的因素變化。1.2 熱應(yīng)力碳纖維復(fù)合材料與金屬零件相連接是必不可少的 , 當(dāng)使用溫 度不同于連接裝配溫度時 , 熱膨脹系數(shù)之間的差異就會引起連接 處翹曲。采用熱膨脹系數(shù)較小的鈦合金與復(fù)合材料相連接, 可減少熱應(yīng)力。1.3 防腐蝕碳纖維復(fù)合材料與金屬零件之間存在電容差 , 使其對大部分 金屬都有很強的電化學(xué)腐蝕作用 , 因而需要采用某種

3、形式的隔離 措施以防腐蝕 , 如裝配螺栓和鉚釘 , 在金屬與碳纖維復(fù)合材料表 面之間加一層薄的玻璃纖維層等。1.4 防雷擊碳纖維復(fù)合材料是半導(dǎo)體 , 受雷擊的的損傷比金屬構(gòu)件更為 嚴重。當(dāng)碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件位于雷擊影響區(qū)域時 , 需要采取防 護措施,如加鋁箔、 網(wǎng)狀表面層和噴涂金屬層等。 另外,裝金屬邊 界元件可以減小損傷程度。1.5 抗沖擊 碳纖維復(fù)合材料的抗沖擊性能很差。沖擊會引起損傷 , 影響 材料的性能 , 降低強度 , 導(dǎo)致局部失穩(wěn)并進一步分層。1.6 邊界效應(yīng)在復(fù)合材料層合板自由邊界附近存在邊界層 , 邊界層區(qū)域?qū)?度近似等于層合板厚度。 在該區(qū)域 ,存在層間應(yīng)邊 , 邊界效應(yīng)主要

4、 引起分層 , 導(dǎo)致層合板破壞。2 復(fù)合材料構(gòu)件故障檢測方法無損檢測技術(shù)被廣泛應(yīng)用在故障檢測中 , 檢查復(fù)合材料操作 缺陷的方法主要有以下幾點。2.1 目視檢查法 檢查結(jié)構(gòu)件的外觀質(zhì)量。包括壓痕、皺紋、劃痕、毛刺、穿 孔、肉眼可見和表面裂紋以及可見和分層等缺陷。 目視檢查可以 發(fā)現(xiàn)撞擊損傷、壓痕、擦傷、邊緣分層、邊緣脫膠、裂紋 , 堅固 件操作、雷擊和燒傷等損傷。2.2 敲擊法 利用敲擊時發(fā)出的聲音來判斷復(fù)合材料構(gòu)件損傷部位和面 積, 常用于檢查旋翼蒙皮開膠分層等故障。檢驗工具是硬幣、木 棒、尼龍棒或帶有彈性手把的尼龍小餌縋。敲擊端可以制成510mm勺半球形觸頭。檢驗時用這批工具輕輕叩擊待測工

5、件，如果復(fù)合材料層合板或夾層板中存在分層 , 叩擊的音響與完好結(jié)構(gòu)不 同, 分層區(qū)的聲音自然頻率低。敲擊法用于檢測分層、脫膠、基 本軟化和某些裂紋。2.3 射線檢測 通過檢測損傷與無損傷部位對射線的吸收能力差異判定損傷區(qū)域的大小。射線檢測可以檢測出構(gòu)件的裂紋 ,也可以檢測目 視不能到達的內(nèi)部裂紋。對地撞擊、雷擊等可目視損傷 , 可以采 用射線法確定損傷程度。2.4 超聲波檢測對于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的分層和脫膠損傷。 采用超聲波檢測是最有效的方法。大部分超聲波探傷儀使用A掃描和C掃描,它是利用壓電傳輸元件將超聲脈沖傳入結(jié)構(gòu)中 , 遇到損傷或缺陷產(chǎn)生界 面反射 , 或者引起聲速和能量衰減的變化 , 利用

6、這一特性達到檢 測損傷的目的。 這種方法可以檢測出孔隙含量、 分層、層間疏松、 膠接劑氣孔和疏松、裂紋及夾雜等。2.5 聲發(fā)射檢測通過特定的加載程序 , 用聲響變化檢測復(fù)合材料主受力件在 加載情況下的內(nèi)部損傷情況。3 復(fù)合材料構(gòu)件的修理3.1 修理原則一是等強度修理。二是構(gòu)件修理后的性能及耐久性不變。 三是戰(zhàn)時需要的臨時性短壽命修理。3.2 對于損傷的結(jié)構(gòu)修補的要求(1) 修補后的結(jié)構(gòu)強度和剛度 , 應(yīng)該恢復(fù)到使用條件下的設(shè) 計許用值。(2) 恢復(fù)結(jié)構(gòu)的耐久性要求。(3) 恢復(fù)結(jié)構(gòu)的使用功能 , 或者使用功能降低最小。(4) 結(jié)構(gòu)修補后重量增加最少不于直升機控制面的修補 , 重 量一定要滿足氣

7、動平衡要求。(5) 修補時間要盡量少 , 縮短停飛時間。(6) 修補中使用的設(shè)備和工具要少。4 使用與維護注意事項(1) 外場維護中分解下的零構(gòu)件必須輕放 , 不可隨意亂丟 , 更 不可長期浸泡在油料及雨水中。(2) 重新安裝復(fù)合材料零件時 , 托板螺母孔上的螺釘不宜擰 得太緊。(3) 要防止尖銳的東西劃傷或碰傷復(fù)合材料零構(gòu)件表面 , 更 允許用錘敲擊復(fù)合材料零構(gòu)件。(4) 給復(fù)合材料零構(gòu)件鉆孔時 , 在其反面必須用硬木塊或膠 木墊住 , 以防鉆孔力量過大導(dǎo)致復(fù)合材料表面分層或抽絲。(5) 復(fù)合材料零構(gòu)件排故需鉚接金屬零件時 , 必須在兩者之間貼一層厚度為0.080.11mm的玻璃布，以防零件腐蝕。(6) 復(fù)合材料使用了進口的鉚釘和高鎖螺栓 , 不允許以其它 鉚釘代用 , 拆裝時必須符合技術(shù)規(guī)范。(7) 復(fù)合材料破損時 , 不能擅自修補 , 必須通知廠家作出技術(shù) 處理后方可使用。(8) 為了減少損失 , 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損壞時應(yīng)及時修補 , 避免潮 氣及腐蝕性介質(zhì)進入結(jié)構(gòu)內(nèi)部。(9) 在飛行及地面維護過程中 , 應(yīng)避免外來物撞擊及冰雹風(fēng) 沙的襲擊。(10) 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)表面的漆層損壞時應(yīng)及時修補。(11) 由于復(fù)合材料對溫度很敏感 ,在維護中應(yīng)防止烈日暴曬注意高