CN114379121B - 一种发动机反推平移门内筒前部蜂窝夹芯结构修复工艺 - Google Patents

一种发动机反推平移门内筒前部蜂窝夹芯结构修复工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种发动机反推平移门内筒前部蜂窝夹芯结构修复工艺,包括以下步骤:(1)去除损伤区域;(2)制作修理模具;(3)制作修理部件;(4)定位修理部件;(5)修理部件表面处理;(6)安装和固化修理部件。该工艺能兼顾消音效果和修复质量,还能维持成型表面的弧度、曲度和外形轮廓。

Description

一种发动机反推平移门内筒前部蜂窝夹芯结构修复工艺
技术领域
本发明属于飞机维修技术领域,具体涉及一种发动机反推平移门内筒前部蜂窝夹芯结构修复工艺。
背景技术
反推装置由C涵道、挡板门和平移门构成,飞机降落时,通过平移门的后移拉动挡板门组件并漏出排气格栅,拦截向后流动的高速外涵气流,使其折返到格栅中向斜前方喷出,产生向后的强大阻力,协助飞机减速制动。由于飞机结构构型的设计缺陷,V2500反推平移门内筒前部的蜂窝夹芯结构会直接遭受到高速气流的冲击剪切和气流中杂质的磨削,初期表现为局部打孔蒙皮与蜂窝结构之间的小面积脱粘,由于脱粘区域直接暴露于迎风面上并且该区域的蒙皮层会立即发生一定角度的弯曲变形,随着高速气流反复的冲击,将不断地拉扯相邻的树脂层及其邻近的结构使其剥落,最后,脱粘区域会快速扩展顺势将导致该区域结构的失效。
针对反推平移门内筒前部蜂窝夹芯结构的损伤,只有V2500SRM手册REPAIR070中给出了局部修补方法,并且可允许修复的最大损伤长度不超过6英寸,并且在修理位置上也有很高的要求:距离前部尖端打孔蒙皮边缘要少于0.3英寸,损伤必须要处于前部尖端位置。而平移门内筒前部蜂窝夹芯结构时长会发生小则几十英寸多则上百英寸的损伤,在现有的维修手册中无相应的修理,需要进行大面积扩展维修。在原始制造厂拒绝提供维修工艺和维修模具的情况下,故亟需探索出一种新型可靠的修复工艺来保障我们的工艺质量和扩大维修范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发动机反推平移门内筒前部蜂窝夹芯结构修复工艺,该工艺能兼顾消音效果和修复质量,还能维持成型表面的弧度、曲度和外形轮廓。
本发明的上述目的可以通过以下技术方案来实现:一种发动机反推平移门内筒前部蜂窝夹芯结构修复工艺,包括以下步骤:
(1)去除损伤区域:切割并去除发动机反推平移门内筒前部损伤区域的整张打孔蒙皮、局部蜂窝芯和局部实心蒙皮;
(2)制作修理模具:通过3D扫描发动机反推平移门内筒,制作用于支撑所述发动机反推平移门内筒的修理模具;
(3)制作修理部件:制作用于修复局部实心蒙皮的修理填片和加强片,以及用于修复局部蜂窝芯的蜂窝插块,首先将修理填片和加强片预成型至与原始实心蒙皮局部损伤区域轮廓相匹配和贴合,然后再将蜂窝插块预成型至与原始蜂窝芯局部损伤区域轮廓相同、与原始蜂窝芯的条带方向一致和邻近的蜂窝芯平齐;
(4)定位修理部件:选取新打孔蒙皮,将新打孔蒙皮预安装在位,对新打孔蒙皮进行预修整,并从发动机反推平移门内筒原有紧固件孔向新打孔蒙皮上转移钻制足够数量的定位紧固件孔并划窝以适于定位紧固件;
(5)修理部件表面处理:对修理填片、加强片进行磷酸阳极化表面处理,对平移门内筒前部损伤区域进行施涂AC-130溶液表面处理;
(6)安装和固化修理部件:将步骤(3)中的蜂窝插块铺设于蜂窝芯局部去除损伤区域,将步骤(4)中的整张新打孔蒙皮设于蜂窝芯上,将完成蜂窝芯和新打孔蒙皮修复的平移门内筒置于修理模具上,再将步骤(3)中的修理填片和加强片设于实心蒙皮局部去除损伤区域,然后将恢复原始结构的整个平移门内筒用真空袋包裹在修理模具上,封装好的平移门内筒连同修理模具一同放入热压罐中进行固化即可完成修复。
在上述发动机反推平移门内筒前部蜂窝夹芯结构修复工艺中:
优选的,步骤(1)中所述发动机反推平移门内筒的蜂窝夹芯结构从内到外依次由打孔蒙皮、蜂窝芯和实心蒙皮组成。
优选的,步骤(2)中所述修理模具包括与所述反推平移门内筒相适配的半圆筒体和设于所述半圆筒体下方的支撑架。
优选的,步骤(3)中所述修理填片的材料为AL2024-T3,Bare,0.020”THK.with0.5”。
优选的,步骤(3)中所述修理填片与实心蒙皮切口之间设有间隙,所述间隙的尺寸为0.030~0.060英寸。
设置间隙能起到热胀冷缩的作用。
优选的,步骤(3)中所述加强片的材料为AL2024-T3,Bare,0.032”THK.with0.5”。
优选的,步骤(3)中所述加强片设于所述修理填片靠近实心蒙皮切口处,所述加强片与所述修理填片与原实心蒙皮相搭接,搭接尺寸均为1.0英寸。
优选的,步骤(3)中所述蜂窝插块的材料为AL5052(Alt.AL5056)-1/8”-15-6.1和AL5052(Alt.AL5056)-3/8”-15-2.3;由于不同位置蜂窝材料不同,因此需要两种材料同时使用,进而可以修复到蜂窝芯回原始状态。
优选的,步骤(4)中所述新打孔蒙皮的材料为745-0028-501或745-0028-502,所述新打孔蒙皮边缘保留0.5~1.0英寸的余量。
新打孔蒙皮在左右平移门内筒上的材料不同,其中一个平移门(左侧平移门)内筒上打孔蒙皮的材料采用745-0028-501,另一个平移门(右侧平移门)内筒上打孔蒙皮的材料为745-0028-502。
优选的,步骤(5)中对修理填片、加强片进行磷酸阳极化(PAA)表面处理,对平移门内筒前部损伤区域进行施涂AC-130溶液(BOEGEL)表面处理,在24小时内施加BR-6747-1粘接底漆,并在250±10华氏度固化底漆60±10分钟,其中所述底漆的厚度为0.0002~0.0003英寸。
优选的,步骤(6)中相邻两蜂窝插块之间采用发泡胶进行胶接,所述发泡胶的材料为FM410-1,所述蜂窝插块与原有蜂窝芯周边的间隙为0~0.05英寸。
优选的,步骤(6)中所述新打孔蒙皮与所述蜂窝芯或蜂窝插块之间采用EA9658非支撑胶膜胶接。
优选的,步骤(6)中所述蜂窝芯与所述实心蒙皮、修理填片或加强片之间采用EA9658支撑胶膜胶接。
优选的,步骤(6)中热压罐固化的过程为:
(6.1)施加22~26英寸汞柱的真空度;
(6.2)在120~340华氏度时,采用1~8华氏度/分钟的升温速率继续升温;
(6.3)当主热电偶的部件温度达到150华氏度时,施用30~40psig热压罐压力;
(6.4)当热压罐压力达到8~10psig时,使真空袋通大气;
(6.5)最终在热压罐里固化温度为340~360华氏度,固化时间为60~90分钟。
优选的,步骤(6)中还需要进行拉伸试验件进行测试,以检测修复质量,测试包括:选取与修理填片和加强片相同材质的多个拉伸剪切测试样件,在PAA(磷酸阳极化)和Boegel(施涂AC-130溶液)表面处理之后使用EA9658支撑胶膜粘接,作为随炉样件进入热压罐中固化,然后进行拉伸试验测试,拉伸试验测试时,以每分钟940~1100磅的速率或每分钟0.030~0.050英寸的等效速度行程施加载荷,并同时在常温和300华氏度下进行;其中拉伸试验测试依据维修手册GE-SPM70-71-05。
针对现有技术中进行修复时,若按照手册的修复工艺,将蜂窝芯、打孔蒙皮等直接铺设在工件上,使用金属板作为简易的模具,使用加热毯和抽真空的方式进行加热和保持贴合,最后使用目视检查的方式检查修复结果;一方面,本发明是针对平移门前部蜂窝夹芯结构大范围脱胶的修复工艺,如果使用金属板作为模具和使用加热毯和抽真空的方式进行固化,不仅修复后的外轮廓难以保证并且针对大范围的损伤修复若使用加热毯的加热方式很难保证各个点受热均匀影响修复质量,容易再次发生脱胶现象。另一方面,此工艺未对修复结果进行任何的校验只是简单的目视检查,无法保证修复质量。
而本发明选用新的修复工艺,制作出反推平移门内筒整体模具,使用热压罐方式进行加热固化,最后对样件进行拉伸测试,从而能有效地维持成型表面的弧度、曲度和外形轮廓;另一方面,本发明工艺对样件进行拉伸测试,模拟工件实际的受力情况,从力学角度分析修复效果,使修复质量得以保证。
最重要的一点是,目前,现有技术中,没有实心蒙皮的修复方案,也没有相关的产品出售,蜂窝芯也是整块出售,因此,本发明修复工艺通过研发新产品(修理填片和加强片)取代现有技术中无法获取的实心蒙皮,通过研发蜂窝插块及其之间的连接关系来取代现有技术中无法获得的局部蜂窝芯修复产品,进而对发动机反推平移门内筒前部蜂窝夹芯结构进行修复。
本发明具有如下优点:
(1)本发明修复工艺可保障修理后反推平移门的可靠性,扩大平移门修理范围,大幅度降低其维修成本;
(2)本发明修复工艺展现了蜂窝夹芯结构扩大修理范围的维修能力,打破了原始制造厂对复合材料维修领域深度修理工艺的封锁,对V2500发动机反推平移门备件控制和缩短修理周期提供强有力支持;
(3)本发明工艺研发了实心蒙皮的替换材料、替换产品的结构和修复方案,以及蜂窝芯替换材料的结构和修复方案;
(4)本发明修复工艺采用PAA(磷酸阳极化)和BOEGEL(施涂AC-130溶液)表面处理程序,经PAA(磷酸阳极化)和BOEGEL(施涂AC-130溶液)处理后的铝合金板材粘接表面变得粗糙,浸润效果显著,去除了氧化物等松散结构,有效提高了边界层的强度,改善了铝合金的表面活性,促进了粘接过程中化学键的形成,使得粘接质量明显提升;
(5)本发明修复工艺在V2500反推复合材料蜂窝夹芯板结构受损修理过程中引入了修复质量检测方法,实现了工艺上的性能可靠,并且兼顾了使用效果、时间成本,明确了适用范围和操作细则。
附图说明
图1是本发明实施例1中的发动机反推平移门内筒结构示意图;
图2是本发明实施例1中的发动机反推平移门内筒前部蜂窝夹芯结构示意图;
图3是本发明实施例1中的修理填片和加强片的结构示意图;
图4是本发明实施例1中的蜂窝插块的结构示意图;
图5是本发明实施例1中发动机反推平移门内筒外侧面实心蒙皮修复示意图;
图6是本发明实施例1中的修理模具的结构图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例提供的发动机反推平移门内筒前部蜂窝夹芯结构修复工艺,包括以下步骤:
(1)去除损伤区域:切割并去除损伤的发动机反推平移门内筒前部(约占平移门总长度的1/3)整张打孔蒙皮、局部蜂窝芯和局部实心蒙皮,其中发动机反推平移门内筒呈半圆筒形结构(如图1所示),蜂窝夹芯结构从内到外依次由打孔蒙皮1、蜂窝芯2和实心蒙皮3组成,如图2所示;
(2)制作修理模具:通过3D扫描的方法获得了用于支撑发动机反推平移门内筒的模具制作所需的尺寸参数,通过研究复合材料模具制作的标准工艺,确定了模具制作所需的常规材料信息、固化参数和检测工艺,最终,制作出修理所需要的修理模具4,修理模具包括与反推平移门内筒相适配的半圆筒体和设于半圆筒体下方的支撑架,如图6所示;
(3)制作修理部件:制作修理填片5(如图3中左图所示)、加强片6(如图3中右图所示)、蜂窝插块(如图4所示)和20个拉伸剪切测试样件,通过指压的方式使修理填片5和加强片6预成形至与修理区域的轮廓相匹配和贴合,加工或打磨蜂窝插块使其与修理区域的轮廓相同、与原有蜂窝芯的条带方向一致和邻近的蜂窝芯平齐;
(4)定位修理部件:获取新打孔蒙皮,将新打孔蒙皮预安装在位,对新打孔蒙皮进行预修整,此时不要完全修整打孔蒙皮,从内筒原有的紧固件孔向新打孔蒙皮上转移钻制足够数量的定位紧固件孔并划窝以适于定位紧固件;
(5)修理部件表面处理:首先对修理填片、加强片和10个拉伸剪切测试样件进行PAA(磷酸阳极化)表面处理,然后对平移门本体粘接区域和另10个拉伸剪切测试样件进行Boegel(施涂AC-130溶液)表面处理;
(6)安装和固化修理部件:依次将胶膜、发泡胶、替换的蜂窝插块、新打孔蒙皮、填片以及加强片安装就位(具体步骤包括将步骤(3)中的蜂窝插块铺设于蜂窝芯局部去除损伤区域,将步骤(4)中的整张新打孔蒙皮设于蜂窝芯上,将完成蜂窝芯和新打孔蒙皮修复的平移门内筒置于修理模具上,再将步骤(3)中的修理填片和加强片设于实心蒙皮局部去除损伤区域,实心蒙皮的修复过程见图5),然后将整个平移门内筒和所有拉伸剪切样件用真空袋包裹在粘接模具上,封装好的平移门内筒连同模具一同放入热压罐中进行固化;
(7)检测修复质量:选用拉伸试验件进行测试,在PAA(磷酸阳极化)和Boegel(施涂AC-130溶液)表面处理之后使用胶膜粘接,作为随炉样件进入热压罐中固化,将具有固定矩形横截面的平板试验件安装在测试夹具中,并沿同一方向加载单调张力载,并记录载荷数值,并用应变位移传感器监测试样应变,直至材料失效,通过数据记录曲线以及断裂失效载荷,可确定材料拉伸强度、极限拉伸应变和拉伸弹性模量,记录材料失效时的力学强度,测试结果如表1所示,具体测试依据维修手册GE-SPM70-71-05。
其中:
步骤(3)、(5)和(6)中所述的填片材料为AL2024-T3,Bare,0.020”THK.with 0.5”。
步骤(3)中所制作的填片要保证与蒙皮切口为0.030~0.060英寸的间隙。
步骤(3)、(5)和(6)中加强片材料为AL2024-T3,Bare,0.032”THK.with0.5”。
步骤(3)中所制作的加强片要保证分别与修理填片与原实心蒙皮为1.0英寸的搭接。
步骤(3)和(6)中蜂窝插块材料优选为AL5052(Alt.AL5056)-1/8”-15-6.1和AL5052(Alt.AL5056)-3/8”-15-2.3。
步骤(3)中所制作的蜂窝插块与原有蜂窝芯周边的间隙优选为0~0.05英寸。
步骤(3)、(5)和(7)中拉伸剪切测试样件规范为AL2024-T3,BARE,0.063”THK.。
其中拉伸剪切测试样的材料与加强片和修理填片相同,只是厚度比加强片和修理填片厚一些,由于是用于检测胶膜的粘结效果,与厚度无关,因此拉伸剪切测试样采用材料相同但厚度略后的板材即可。
步骤(4)和(6)中左右侧平移门前部新打孔蒙皮件号分别为745-0028-501和745-0028-502。
步骤(4)中修整新打孔蒙皮时要保证边缘保留优选为0.5~1.0英寸的余量。
步骤(5)中PAA(磷酸阳极化)和BOEGEL(施涂AC-130溶液)处理后优选为24小时内施加BR-6747-1粘接底漆(优选为0.0002~0.0003英寸厚)并在优选为250±10华氏度固化底漆优选为60±10分钟。
步骤(6)中所述的胶膜件号为EA9658,与打孔蒙皮接触的蜂窝面上安装EA9658非支撑胶膜;其他区域(实心蒙皮)粘接面上施加EA9658支撑胶膜。
步骤(6)中所述的发泡胶材料为FM410-1,用于蜂窝与蜂窝之间的胶接。
步骤(6)中所述的热压罐固化流程为:
A.施加为22-26英寸汞柱的真空度;
B.在为120-340华氏度时升温率为1-8华氏度/分钟;
C.当主热电偶的部件温度达到150华氏度时,施用为30-40psig热压罐压力;
D.当热压罐压力达到为8-10psig时,使真空袋通大气;
E.最终在热压罐里固化温度优选为340-360华氏度,固化周期为60-90分钟。
步骤(7)中所述的拉伸试验件测试,以每分钟940~1100磅的速率或每分钟0.030~0.050英寸(每分钟优选为0.76~1.27毫米)的等效速度行程施加载荷。
步骤(7)中所述的拉伸试验件测试,要同时在常温和300华氏度(约149摄氏度)下进行,相应的测试值要求见下表1。
表1拉伸试验测试结果
Figure BDA0003372792460000081
从表1中可以看出,室温以及149摄氏度时的平均失效应力均大于要求应力,满足要求。
上面列举一部分具体实施例对本发明进行说明,有必要在此指出的是以上具体实施例只用于对本发明作进一步说明,不代表对本发明保护范围的限制。其他人根据本发明做出的一些非本质的修改和调整仍属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种发动机反推平移门内筒前部蜂窝夹芯结构修复工艺,其特征是包括以下步骤:
(1)去除损伤区域:切割并去除发动机反推平移门内筒前部损伤区域的整张打孔蒙皮、局部蜂窝芯和局部实心蒙皮;
(2)制作修理模具:通过3D扫描发动机反推平移门内筒,制作用于支撑所述发动机反推平移门内筒的修理模具;
(3)制作修理部件:制作用于修复局部实心蒙皮的修理填片和加强片,以及用于修复局部蜂窝芯的蜂窝插块,首先将修理填片和加强片预成型至与原始实心蒙皮局部损伤区域轮廓相匹配和贴合,然后再将蜂窝插块预成型至与原始蜂窝芯局部损伤区域轮廓相同、与原始蜂窝芯的条带方向一致和邻近的蜂窝芯平齐;
(4)定位修理部件:选取新打孔蒙皮,将新打孔蒙皮预安装在位,对新打孔蒙皮进行预修整,并从发动机反推平移门内筒原有紧固件孔向新打孔蒙皮上转移钻制足够数量的定位紧固件孔并划窝以适于定位紧固件;
(5)修理部件表面处理:对修理填片、加强片进行磷酸阳极化表面处理,对平移门内筒前部损伤区域进行施涂AC-130溶液表面处理,在24小时内施加BR-6747-1粘接底漆,并在250±10华氏度固化底漆60±10分钟,其中所述底漆的厚度为0.0002~0.0003英寸;
(6)安装和固化修理部件:将步骤(3)中的蜂窝插块铺设于蜂窝芯局部去除损伤区域,将步骤(4)中的整张新打孔蒙皮设于蜂窝芯上,将完成蜂窝芯和新打孔蒙皮修复的平移门内筒置于修理模具上,再将步骤(3)中的修理填片和加强片设于实心蒙皮局部去除损伤区域,然后将恢复原始结构的整个平移门内筒用真空袋包裹在修理模具上,封装好的平移门内筒连同修理模具一同放入热压罐中进行固化即可完成修复;
步骤(6)中还需要进行拉伸试验件进行测试,以检测修复质量,测试包括:选取与修理填片和加强片相同材质的多个拉伸剪切测试样件,在磷酸阳极化和施涂AC-130溶液表面处理之后使用EA9658支撑胶膜粘接,作为随炉样件进入热压罐中固化,然后进行拉伸试验测试,拉伸试验测试时,以每分钟940~1100磅的速率或每分钟0.030~0.050英寸的等效速度行程施加载荷,并同时在常温和300华氏度下进行。
2.根据权利要求1所述的发动机反推平移门内筒前部蜂窝夹芯结构修复工艺,其特征是:步骤(1)中所述发动机反推平移门内筒从内到外依次由打孔蒙皮、蜂窝芯和实心蒙皮组成;步骤(2)中所述修理模具包括与所述反推平移门内筒相适配的半圆筒体和设于所述半圆筒体下方的支撑架。
3.根据权利要求1所述的发动机反推平移门内筒前部蜂窝夹芯结构修复工艺,其特征是:步骤(3)中所述修理填片的材料为AL2024-T3, Bare, 0.020“ THK. with 0.5”;步骤(3)中所述修理填片与实心蒙皮切口之间设有间隙,所述间隙的尺寸为0.030~0.060英寸。
4.根据权利要求1所述的发动机反推平移门内筒前部蜂窝夹芯结构修复工艺,其特征是:步骤(3)中所述加强片的材料为AL2024-T3, Bare, 0.032“THK. with 0.5”;步骤(3)中所述加强片设于所述修理填片靠近实心蒙皮切口处,所述加强片分别与所述修理填片与原实心蒙皮相搭接,搭接尺寸均为1.0英寸。
5.根据权利要求1所述的发动机反推平移门内筒前部蜂窝夹芯结构修复工艺,其特征是:步骤(3)中所述蜂窝插块的材料为AL5052-1/8”-15-6.1和AL5052 -3/8”-15-2.3。
6.根据权利要求1所述的发动机反推平移门内筒前部蜂窝夹芯结构修复工艺,其特征是:步骤(4)中所述新打孔蒙皮的材料为745-0028-501或745-0028-502,所述新打孔蒙皮边缘保留0.5~1.0英寸的余量。
7.根据权利要求1所述的发动机反推平移门内筒前部蜂窝夹芯结构修复工艺,其特征是:步骤(5)中对修理填片、加强片进行磷酸阳极化表面处理,对平移门内筒前部损伤区域进行施涂AC-130溶液表面处理。
8.根据权利要求1所述的发动机反推平移门内筒前部蜂窝夹芯结构修复工艺,其特征是:步骤(6)中相邻两蜂窝插块之间采用发泡胶进行胶接,所述发泡胶的材料为FM410-1,所述蜂窝插块与原有蜂窝芯周边的间隙为0~0.05英寸;步骤(6)中所述新打孔蒙皮与所述蜂窝芯或蜂窝插块之间采用EA9658非支撑胶膜胶接;步骤(6)中所述蜂窝芯与所述实心蒙皮、修理填片或加强片之间采用EA9658支撑胶膜胶接。
9.根据权利要求1所述的发动机反推平移门内筒前部蜂窝夹芯结构修复工艺,其特征是步骤(6)中热压罐固化的过程为:
(6.1)施加22~26英寸汞柱的真空度;
(6.2)在120~340华氏度时,采用1~8华氏度/分钟的升温速率继续升温;
(6.3)当主热电偶的部件温度达到150华氏度时,施用30~40 psig热压罐压力;
(6.4)当热压罐压力达到8~10 psig时,使真空袋通大气;
(6.5)最终在热压罐里固化温度为340~360华氏度,固化时间为60~90分钟。
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