CN107756830A - 一种适用于外场雷达罩损伤快速修复工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于外场雷达罩损伤快速修复工艺方法，包括步骤：检测雷达罩损伤修复材料的适用性和有效性、确定蜂窝夹芯结构试验件和雷达罩损伤打磨方式、确定蜂窝夹芯结构挖补试验件和雷达罩损伤部位修复预浸料的搭接量、雷达罩损伤部位修复表面处理、蜂窝夹芯结构试验件和雷达罩损伤修复预浸料固化、雷达罩损伤部位修复后表面处理。本发明不仅大大提高了雷达罩力学性能强度的恢复率，更有效地保证了雷达罩使用电性能的恢复和气动外形。

Description

一种适用于外场雷达罩损伤快速修复工艺方法

技术领域

本发明涉及结构修理技术领域，具体的说是一种适用于外场雷达罩损伤快速修复工艺方法。

背景技术

雷达罩蜂窝夹层结构修理过程需要经历结构损伤区域打磨去层、去除受损蜂窝芯、清洁、修补受损蜂窝芯、修补补片铺贴，封袋、固化等工序。针对外场修理过程中，如何实现修理质量可控和修理过程快速化，需要研究提出一种外场快速修复方法，在保障修理质量的情况下，能够实现修理设备便携化、修理过程快速化。

中国发明专利CN201310744494.X(公开日为2015年7月1日)公开了一种结构损伤快速修理方法，方法包括步骤：a)进行待修理表面的表面预处理，去除影响胶接质量的杂质，如漆层油污等；b)进行待修理表面的密封处理，使用密封剂对待修理表面的裂纹、间隙等空隙进行填充，保证在抽真空时不漏气；c)对待修理表面进行磷酸阳极化处理；d)制备复合材料补片，采用低温固化胶粘剂在复合材料热补仪提供的加温加压条件下进行固化。此发明使用复合材料补片对结构损伤进行修理，使用热补仪提供的温度、压力条件对修补胶接面进行固化，与传统方法相比具有增重少、成本低、易操作、高效等突出特点，缺点是该方法只是针对金属表面裂纹、缺陷的贴补修理方法，没有涉及蜂窝壁板结构深度损伤的挖补修理方法。

中国发明专利CN201510939999.0(公开日为2016年5月4日)公开了一种纸蜂窝夹层结构的修理方法，涉及结构维修领域。此发明包括步骤：a)打磨去除纸蜂窝夹层件凹陷脱粘、蒙皮鼓包缺陷区域表面的碳纤维层；b)用填料将损伤区域复原；c)通过铺贴浸胶碳纤维填充打磨去除的碳纤维层；d)使用热补仪抽真空对修补件进行一次固化；e)在零件修复区域表面铺贴三层浸胶碳纤维，在最上面再铺一层浸胶玻璃纤维；f)使用热补仪对修补件进行二次固化；g)去除蜂窝夹层件另一侧表面碳纤维层，再去除损伤蜂窝夹层，重新放置完好涂胶蜂窝夹层；h)修复因步骤g)而去除的碳纤维层；i)使用热补仪对修补件进行三次固化。此发明通过更换凹陷脱粘、蒙皮鼓包缺陷区域的纸蜂窝夹层，不需要在纸蜂窝夹层件内注入填料，避免因修理引起纸蜂窝夹层件重量增加以及局部刚性增强问题，同时操作方法简单，缺点是该修理方法只是针对蜂窝夹层结构的湿法修理方法，未涉及更适应于外场维修的干法修理方法，也未涉及需保证气动外形的曲面结构修理方法。

2010年出版的《航空维修与工程》第4期第39-41页公开了一种A320系列飞机雷达罩的结构损伤修理方法，该方法包括将雷达罩损伤区域的内、外蒙皮和蜂窝进行切割，打磨并清洁损伤区域，然后铺放外侧蒙皮、安装蜂窝夹芯塞、铺放内侧蒙皮，最后使用热压罐进行修理固化，缺点是该方法需要设计全尺寸模具，并需要热压罐来提供温度和压力条件，工艺过程复杂，操作繁琐，不适用于外场修理。

因此，针对雷达罩蜂窝夹层结构外场修复实现质量可控和修理过程快速化需求，通过分析蜂窝夹层结构损伤类型和外场硬件条件，明确蜂窝夹层结构修理工艺，重点是挖补修理所需的固化条件后，将面临需要解决如何实现修理固化所需温度、真空度条件，保证雷达罩曲面气动外形及完成快速化修理的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提出一种适用于外场雷达罩损伤快速修复工艺方法，解决雷达罩外场修复难题。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种适用于外场雷达罩损伤快速修复工艺方法，包括步骤：

S1)检测雷达罩损伤修复材料的适用性和有效性；

S2)蜂窝夹芯结构试验件和雷达罩损伤打磨；

S3)确定蜂窝夹芯结构挖补试验件和雷达罩损伤部位修复预浸料的搭接量；

S4)雷达罩损伤部位修复表面处理；

S5)蜂窝夹芯结构试验件和雷达罩损伤修复预浸料固化；

S6)雷达罩损伤部位修复后表面处理。

所述步骤S1)通过设计蜂窝夹芯结构试验件，根据雷达罩损伤形式，制作挖补修复试验件，测试侧压、弯曲及剪切力学性能，综合评估修补材料的适用性和有效性。

所述步骤S2)采用打磨设备进行斜接式打磨损伤区域。

所述步骤S3)蜂窝夹芯结构挖补试验件和雷达罩损伤部位修复预浸料的搭接量为12.5mm。

所述步骤S4)在雷达罩损伤部位修复表面附加一层胶膜，提高修复强度。

所述步骤S5)采用热补仪对修复预浸料进行抽真空和加热。

所述步骤S6)在雷达罩损伤部位修复后表面涂覆J-168胶粘剂，消除修复材料经热补仪加热固化中产生的针眼状缺陷，且保证雷达罩修复后气动外形。

本发明的有益效果是：本发明通过设计蜂窝夹芯结构挖补修理试验件，验证中温修复材料QW220A/3218适用性和有效性，克服了采用雷达罩本体高温材料修复工艺实施难度大且易加速本体材料老化的缺点，采用挖补胶接修理工艺，运用热补仪抽真空和加热固化一体化特点，提高了修复效率，且相对于传统的湿法修复工艺，本发明不仅大大提高了雷达罩力学性能强度的恢复率，更有效地保证了雷达罩使用电性能的恢复和气动外形。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的方法步骤图；

图2为本发明的试验件包封示意图；

图3为本发明的试验件制作温度压力曲线图；

图4为本发明的试验件搭接示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。

如图1所示的方法步骤图：

一种适用于外场雷达罩损伤快速修复工艺方法，包括步骤：

S1)检测雷达罩损伤修复材料的适用性和有效性；

S2)蜂窝夹芯结构试验件和雷达罩损伤打磨；

S3)确定蜂窝夹芯结构挖补试验件和雷达罩损伤部位修复预浸料的搭接量；

S4)雷达罩损伤部位修复表面处理；

S5)蜂窝夹芯结构试验件和雷达罩损伤修复预浸料固化；

S6)雷达罩损伤部位修复后表面处理。

所述步骤S1)在于通过设计蜂窝夹芯结构试验件，根据雷达罩损伤形式，制作挖补修复试验件，测试侧压、弯曲及剪切力学性能，综合评估修补材料的适用性和有效性。蜂窝夹芯结构试验件的试验步骤如下：

S11)雷达罩损伤机理分析：1)冲击损伤：雷达罩使用维护过程中，冲击损伤造成蒙皮与蜂窝芯分层、脱胶；2)湿热环境：湿热恶劣环境造成蒙皮与蜂窝芯分层、脱胶，环氧树脂基复合材料在湿热环境中吸水率高达15％，湿气进入空隙和分层中，在高温和冷热循环环境中，湿气膨胀会引起大面积脱粘等严重损伤；3)制造缺陷：制造过程中的未超标缺陷在使用过程中的扩展以及工艺质量不高造成雷达罩蒙皮与蜂窝芯脱粘，因此，制造工艺也是雷达罩蒙皮与蜂窝芯分层、脱胶的因素之一。

S12)修复材料质量控制：根据GJB2321-1995《雷达天线罩用蜂窝夹层结构纤维增强塑料通用规范》、HB7069-2007《环氧树脂/玻璃布预浸料规范》相关要求遴选适用于雷达罩修理材料。

S13)蜂窝夹芯结构试验件制作：参考雷达罩制造规范，制作蜂窝夹芯结构件。

如图2所示的试验件包封示意图：

底部模板经过脱模剂进行表面处理，上面铺有一层无孔隔离膜，隔离膜上放置蜂窝夹层结构试板，结构试板上再铺设一层无孔隔离膜，接着上面铺设两层玻璃纤维织物，再往上铺设一层相当于或重于N10的透气毡，最后在最外层包裹真空膜，真空膜的边缘到模板之间用密封条密封。

如图3所示的试验件制作温度压力曲线图：

根据袋内真空压力、热压罐压力的压力-时间曲线和制件温度的温度-时间曲线，制作试验件。

S14)蜂窝夹芯结构试验件性能检测：对固化后的试验件进行检测，检测合格的蜂窝夹层结构试板，才能用于后续的机加和性能试验。检测要求如下：a)外观观测采取目视法检查试验件，其表面应平整光洁、颜色一致，无凹坑、凸起和皱痕，层合板不能有明显的翘曲、扭曲；b)内部质量检测，通过无损探伤测试结果将与完好区域探伤结果进行对比，检测结果应不出现脱胶，内部分层等缺陷区域。

S15)蜂窝夹芯结构试验件加工：依据ASTM标准(ASTM D7246、ASTM C364、ASTMC393)，设计试验件类型、尺寸，如下表所示尺寸制作试验件：

其中侧压试验件尺寸为120*60*0.08mm,制造标准为ASTM C364；弯曲试验件尺寸为600*75*0.03mm，制造标准为ASTM D7246；剪切试验件尺寸为200*75*0.08mm，制造标准为ASTM C393。

表1 蜂窝夹层结构试验件构造

S16)蜂窝夹芯结构挖补试验件制作：针对蜂窝夹层结构单侧蒙皮脱粘，采用预浸料挖补胶接方式进行修理，如图4所示的试验件搭接示意图：

采用预浸料三层搭接在待修蒙皮脱粘处，每层搭接长度为12.5mm，从损伤切面过渡到蒙皮表面，总搭接长度为37.5mm。

检查修理铺层，修理后满足如下要求：

a)检测应该包括加热区域及距加热区域周围最少50mm宽的区域；

b)采用无损检测方法检查修理件的结构完整性。

对修理后的试验件进行力学性能(压缩、弯曲、剪切)测试，对失效形式进行分析，评价修复有效性，获取适用于蜂窝夹层结构复合材料修理工艺参数。

所述步骤S2)在于采用打磨设备进行斜接式打磨损伤区域。

所述步骤S3)中蜂窝夹芯结构挖补试验件和雷达罩损伤部位修复预浸料的搭接量为12.5mm。

所述步骤S4)中雷达罩的损伤修理步骤包括：

S41)通过声阻无损探伤检测确定雷达罩损伤位置和损伤形式；

S42)采用打磨工具去除损伤部位表面蒙皮,打磨方式为斜接式，搭接长度为12.5mm；

S43)根据损伤部位大小裁剪合适的胶膜和修复预浸料，并铺贴，且在损伤部位修补表面另铺一层胶膜以加强修复效果。

所述步骤S5)在于封装真空袋，采用热补仪对步骤S4)中的修复预浸料进行抽真空和加热固化。

所述步骤S6)在雷达罩损伤部位修复后表面涂覆J-168胶粘剂，消除修复材料经热补仪加热固化中产生的针眼状缺陷，且保证雷达罩修复后气动外形。

修复完毕后对其表面质量和内部进行进行检查，要求如下：a)修复区域表面光滑，无凸凹感，且与四周完好区域圆滑过渡；b)修复区域经声阻探伤检查无脱粘、分层等缺陷。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种适用于外场雷达罩损伤快速修复工艺方法，其特征在于：包括步骤：

S1)检测雷达罩损伤修复材料的适用性和有效性；

S2)蜂窝夹芯结构试验件和雷达罩损伤打磨；

S3)确定蜂窝夹芯结构挖补试验件和雷达罩损伤部位修复预浸料的搭接量；

S4)雷达罩损伤部位修复表面处理；

S5)蜂窝夹芯结构试验件和雷达罩损伤修复预浸料固化；

S6)雷达罩损伤部位修复后表面处理。

2.根据权利要求1所述的一种适用于外场雷达罩损伤快速修复工艺方法，其特征在于：所述步骤S1)通过设计蜂窝夹芯结构试验件，根据雷达罩损伤形式，制作挖补修复试验件，测试侧压、弯曲及剪切力学性能，综合评估修补材料的适用性和有效性。

3.根据权利要求1所述的一种适用于外场雷达罩损伤快速修复工艺方法，其特征在于：所述步骤S2)采用打磨设备进行斜接式打磨损伤区域。

4.根据权利要求1所述的一种适用于外场雷达罩损伤快速修复工艺方法，其特征在于：所述步骤S3)蜂窝夹芯结构挖补试验件和雷达罩损伤部位修复预浸料的搭接量为12.5mm。

5.根据权利要求1所述的一种适用于外场雷达罩损伤快速修复工艺方法，其特征在于：所述步骤S4)在雷达罩损伤部位修复表面附加一层胶膜，提高修复强度。

6.根据权利要求1所述的一种适用于外场雷达罩损伤快速修复工艺方法，其特征在于：所述步骤S5)采用热补仪对修复预浸料进行抽真空和加热。

7.根据权利要求1所述的一种适用于外场雷达罩损伤快速修复工艺方法，其特征在于：所述步骤S6)在雷达罩损伤部位修复后表面涂覆J-168胶粘剂，消除修复材料经热补仪加热固化中产生的针眼状缺陷，且保证雷达罩修复后气动外形。