CN115257017A - 一种飞机起落架梁裂纹的复合材料贴补修理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种飞机起落架梁裂纹的复合材料贴补修理方法，属于飞机修理技术领域。本发明采用磁力吸引的方法，有效解决了半封闭区域内起落架梁裂纹修理过程中的加压问题；根据起落架梁的受力情况和工作环境，设计开发起落架梁裂纹修理的材料体系，该材料体系有效降低了裂纹的扩展速率，满足在煤油环境中工作；本发明将磁力吸引和吹热空气进行了组合，实现了飞机油箱内部裂纹修理区域加温和加压的需要。

Description

一种飞机起落架梁裂纹的复合材料贴补修理方法
技术领域
本发明属于飞机修理技术领域，涉及一种飞机起落架梁裂纹的复合材料贴补修理方法。
背景技术
起落架梁为飞机的重要承力部件，在服役使用过程中出现裂纹，为保证飞机的使用安全，有必要对起落架梁裂纹进行修理。由于起落架梁位于飞机油箱内部，仅能通过维修口盖抵达起落架梁修理区域，修理区域的可达性差、操作空间小；其次，起落架梁修理过程中，修理区域需进行加温、加压，由于起落架梁修理区域位于飞机油箱内部，可达性差、操作空间小，传统夹持工具无法对修理区域进行加压；第三，起落架梁修理区域在飞机油箱内部，修理区域空间狭小，修理过程中存在油气爆炸隐患，需有效解决修理区域定向加热问题。目前航空装备复合材料修理技术领域尚无该方面设备装置和方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种飞机起落架梁裂纹的复合材料贴补修理方法，以便飞机起落架梁出现裂纹时，及时对起落架梁裂纹进行修理，降低裂纹扩展速率，保证飞机服役使用安全。
本发明的技术方案是：
一种飞机起落架梁裂纹的复合材料贴补修理方法，包括以下步骤：
(1)起落架梁修理区域裂纹检查：采用涡流检测方法和着色渗透检测方法对起落架梁修理区域进行检测，依次采用这两种方法来确定裂纹长度和位置信息，并以着色渗透检测长度作为最终检测结果。
(2)起落架梁裂纹修理用材料选用：根据起落架梁受力情况、裂纹扩展情况、静力和疲劳试验情况选用修理材料；复合材料补片选用T300级碳纤维增强QY8911双马来酰亚胺树脂，在胶接面上铺一层EW100A玻璃纤维增强QY8911双马来酰亚胺树脂；胶粘剂选用耐煤油、高剥离强度、适于粘接金属和非金属、中低温固化的J-349-1结构胶。
(3)起落架梁修理区域油气浓度控制：清洗起落架梁修理区域空间内的煤油，降低煤油浓度，对煤油浓度进行检测不超过一级报警点的25％LEL。
(4)起落架梁修理区域防护：使用无孔隔离膜、医用胶布等将起落架梁修理区域与其它非修理区域进行隔离，在起落架梁修理区域锐三角区域塞上细平布。
(5)起落架梁修理区域表面附着物清查：将起落架梁修理区域胶接面上的密封胶、漆层等进行清除。
(6)复合材料补片验装：根据起落架梁修理区域外形，确定复合材料补片的胶接面、0°铺层方向、外形、大小等，并进行裁切；修整复合材料补片外形，并对复合材料补片边缘进行倒角。
(7)胶接面表面处理：清除起落架梁修理区域胶接面表面的阳极化层并打磨粗糙，对复合材料补片胶接面进行轻微打磨处理，使用120#航空洗涤汽油和丙酮分别对起落架梁修理区域和复合材料补片胶接面进行擦拭直至无污染，胶接面表面处理后2h内完成贴补修理。
(8)J-349-1结构胶配制和刮涂：按照技术说明书要求配制J-349-1结构胶；在复合材料补片胶接面均匀刮涂一层J-349-1结构胶，保证无贫胶、富胶和气泡等缺陷。
(9)复合材料补片胶接和起落架梁修理区域加压：将刮涂J-349-1结构胶的复合材料补片胶接在起落架梁修理区域；磁铁和铁质压板组成加压装置，其中铁质压板置于复合材料补片上，磁铁置于起落架梁底部，采用磁力吸引原理将复合材料补片加压在起落架梁修理区域上，通过调整加压装置及复合材料补片位置，确定最佳贴补位置。
(10)固化修理：使用热补仪，控制热风机通过送风管对起落架梁修理区域进行加热；升、降温速率控制在2℃/min，升温至80℃后，保温3h后降至40℃以下后，自然冷却降温。
(11)固化后处理：对胶接固化修理区域进行目视和超声波检查；检查完毕后，在复合材料补片上先后刷涂H01-101H清漆和H06-1020H-D抗静电底漆，在复合材料补片四周残留的J-349-1结构胶上刷涂一层HM109-1密封剂。
本发明的有益效果：本发明采用磁力吸引的方法，有效解决了半封闭区域内起落架梁裂纹修理过程中的加压问题；根据起落架梁的受力情况和工作环境，设计开发起落架梁裂纹修理的材料体系，该材料体系有效降低了裂纹的扩展速率，满足在煤油环境中工作；本发明将磁力吸引和吹热空气进行了组合，实现了飞机油箱内部裂纹修理区域加温和加压的需要。
附图说明
图1是本发明起落架梁复合材料贴补修理示意图。
图2是本发明复合材料补片示意图；其中(a)为正视图，(b)为剖视图。
图3是本发明热电偶布置示意图。
图4是本发明加热固化曲线。
图中：1-磁铁；2-起落架梁；3-复合材料补片；4-铁制压板；5-热电偶；6-筋条；7-热风机；8-压缩空气；9-地面电源；10-热补仪。
具体实施方式
以下结合实施例和附图进一步解释本发明的具体实施方式，但不用于限定本发明。
参见图1，一种飞机起落架梁裂纹的复合材料贴补修理方法，步骤如下：
(1)起落架梁修理区域裂纹检查：采用涡流检测方法对起落架梁修理区域进行初探，发现疑似裂纹响应信号时对其长度进行测量；然后，采用着色渗透检测法再次确认裂纹长度，并以着色渗透检测长度作为最终检测结果。
(2)起落架梁裂纹修理用材料选用：
根据起落架梁受力情况、裂纹扩展情况、静力和疲劳试验情况选用修理材料；复合材料补片选用T300级碳纤维/QY8911双马来酰亚胺树脂预浸料，铺层为[45/0/0/-45/0/0/90/0]s，在胶接面上增加玻璃纤维EW100A/QY8911双马来酰亚胺树脂预浸料铺层；胶粘剂选用耐煤油、高剥离强度、适于粘接金属和非金属、中低温固化的J-349-1结构胶。
(3)起落架梁修理区域油气浓度控制：对起落架梁修理区域空间内的煤油进行清洗，直至无油渍，采用送风的方式降低油气浓度。使用RBBJ-T便携式气体检测报警仪检测至少3个区域的油气浓度，不超过一级报警点25％LEL，必要时向油箱内吹送冷风，降低油气浓度，直至满足修理要求。
(4)起落架梁修理区域防护：使用无孔隔离膜、医用胶布等将起落架梁修理区域与其它区域进行隔离，在起落架梁修理区域锐三角区塞上细平布。
(5)起落架梁修理区域表面附着物清除：用铲刀将起落架梁修理区域的密封胶清除；优先使用中性脱漆剂清除修理区域表面漆层，当中性脱漆剂无法将漆层清除，可用酸性清洗剂继续清除，漆层清除完毕后立刻将清洗剂清洗掉。用反光镜配合手持灯具进行检查，不允许修理区域残留密封胶和漆层。
(6)复合材料补片验装：第一，确定复合材料补片的胶接面(玻璃布铺层面)和碳纤维铺层0°方向，根据起落架梁修理区域外形，确定复合材料补片的外形和大小，复合材料补片示意图见图2；第二，对验装完毕的复合材料补片进行外形修整，保证复合材料补片边缘与起落架梁、筋条R角边缘不接触，保证复合材料补片胶接面与起落架梁腹板面贴合；第三，对复合材料补片进行倒角处理，倒角区域光滑过渡；验装完成后的复合材料补片四周不允许出现分层、劈裂等损伤。
(7)胶接面表面处理：采用60～120目砂纸去除胶接面的阳极化层并打磨粗糙，提高复合材料补片和修理区域的粘接强度，经打磨处理表面应平整并露出金属光泽；复合材料补片胶接面采用300目砂纸沿碳纤维0°铺层方向进行轻微打磨处理，注意不要伤及纤维。
(8)起落架梁修理区域杂质清理：第一，将起落架梁修理区域的粉尘、碎屑等杂质使用吸尘器清理掉；第二，用120#航空洗涤汽油浸湿平纹绸自上而下单向擦拭起落架梁修理区域和复合材料补片胶接面，切忌平纹绸重复利用，待平纹绸表面无黑迹及明显粘附物后晾置10～15min至完全挥发；第三，用丙酮浸湿平纹绸自上而下单向擦拭起落架梁修理区域和复合材料补片胶接面，切忌平纹绸重复利用，待平纹绸表面无黑迹及明显粘附物后晾置10～15min至丙酮完全挥发。胶接面表面处理后2h内完成贴补修理。
(9)J-349-1结构胶配制和刮涂：按照技术说明书要求配制J-349-1结构胶；在复合材料补片的胶接面均匀刮涂一层J-349-1结构胶，保证无贫胶、富胶和气泡等缺陷。
(10)起落架梁修理区域加压：将刮涂J-349-1结构胶的复合材料补片3胶接在起落架梁2修理区域；采用磁力吸引原理，磁铁1和铁质压板4组成加压装置，其中铁质压板4置于复合材料补片3上，磁铁1置于起落架梁底部，从而将复合材料补片3加压在起落架梁修理区域上，通过调整加压装置及复合材料补片位置，确定最佳贴补位置。利用内窥镜或反光镜进行检查，保证复合材料补片边缘与起落架梁、筋条R角边缘不接触，复合材料补片胶接面与起落架梁腹板面贴合。
(11)热电偶布置：按图3位置布置热电偶5，并用压敏胶带固定。
(12)固化修理：固化前，使用透气毡将修理区域进行填充保温；使用HCS9200B热补仪10，控制HCS-2041热风机7通过送风管对起落架梁修理区域进行加热；HCS-2041热风机7吹风口与起落架梁修理区域之间保持一定距离(约200mm)，避免距离过近导致加热温度不均；升、降温速率控制在2℃/min，升温至80℃后，保温3h后降至40℃以下后，自然冷却降温；按平均温度进行温度控制，借助热补仪对热电偶温度进行采集记录，固化曲线见图4。
(13)固化后处理：
对起落架梁修理区域可见部位进行目视检查，复合材料补片四周应挤出胶瘤，不允许出现起泡、裂痕、空洞、色泽不一致等异常；采用超声探伤方法对修理后胶接质量进行检查，不允许有粘接缺陷。
检查完毕后，在复合材料补片表面刷涂一层H01-101H清漆后，再涂一层H06-1020H-D抗静电底漆。对复合材料补片四周残留J-349-1结构胶刷涂一层HM109-1密封剂进行隔离，防止结构胶与燃油直接接触。

Claims (3)

1.一种飞机起落架梁裂纹的复合材料贴补修理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)起落架梁修理区域裂纹检查：采用涡流检测方法和着色渗透检测方法对起落架梁修理区域进行检测，依次采用这两种方法来确定裂纹长度和位置信息，并以着色渗透检测长度作为最终检测结果；
(2)起落架梁裂纹修理用材料选用：复合材料补片选用T300级碳纤维增强QY8911双马来酰亚胺树脂，在胶接面上铺一层EW100A玻璃纤维增强QY8911双马来酰亚胺树脂；胶粘剂选用耐煤油、高剥离强度、适于粘接金属和非金属、中低温固化的J-349-1结构胶；
(3)起落架梁修理区域油气浓度控制：清洗起落架梁修理区域空间内的煤油，降低煤油浓度，对煤油浓度进行检测不超过一级报警点的25％LEL；
(4)起落架梁修理区域防护：使用无孔隔离膜、医用胶布将起落架梁修理区域与非修理区域进行隔离，在起落架梁修理区域锐三角区域塞上细平布；
(5)起落架梁修理区域表面附着物清查：将起落架梁修理区域胶接面上的密封胶、漆层进行清除；
(6)复合材料补片验装：根据起落架梁修理区域外形，确定复合材料补片的胶接面、0°铺层方向、外形和尺寸，并进行裁切；修整复合材料补片外形，并对复合材料补片边缘进行倒角；
(7)胶接面表面处理：清除起落架梁修理区域胶接面表面的阳极化层并打磨粗糙，对复合材料补片胶接面进行轻微打磨处理，使用120#航空洗涤汽油和丙酮依次对起落架梁修理区域和复合材料补片胶接面进行擦拭直至无污染，胶接面表面处理后2h内完成贴补修理；
(8)J-349-1结构胶配制和刮涂：配制J-349-1结构胶；在复合材料补片胶接面均匀刮涂一层J-349-1结构胶，保证无贫胶、富胶和气泡；
(9)复合材料补片胶接和起落架梁修理区域加压：将刮涂J-349-1结构胶的复合材料补片胶接在起落架梁修理区域；磁铁和铁质压板组成加压装置，其中铁质压板置于复合材料补片上，磁铁置于起落架梁底部，采用磁力吸引原理将复合材料补片加压在起落架梁修理区域上，通过调整加压装置及复合材料补片位置，确定最佳贴补位置；
(10)固化修理：使用热补仪，控制热风机通过送风管对起落架梁修理区域进行加热；升、降温速率控制在2℃/min，升温至80℃后，保温3h后降至40℃以下后，自然冷却降温；
(11)固化后处理：对胶接固化修理区域进行目视和超声波检查；检查完毕后，在复合材料补片上先后刷涂H01-101H清漆和H06-1020H-D抗静电底漆；在复合材料补片四周残留的J-349-1结构胶上刷涂一层HM109-1密封剂进行隔离，防止结构胶与燃油直接接触。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(6)的具体操作为：第一，确定复合材料补片的胶接面和碳纤维铺层0°方向，根据起落架梁修理区域外形，确定复合材料补片的外形和大小；第二，对验装完毕的复合材料补片进行外形修整，保证复合材料补片边缘与起落架梁、筋条R角边缘不接触，保证复合材料补片胶接面与起落架梁腹板面贴合；第三，对复合材料补片进行倒角处理，倒角区域光滑过渡；验装完成后的复合材料补片四周不允许出现分层、劈裂损伤。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述热风机的吹风口与起落架梁修理区域之间保持200mm间距。
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