CN204802103U - 一种复合材料蒙皮的缝合修理结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合材料蒙皮的缝合修理结构，包括设置在复合材料蒙皮损伤区域外侧的外贴补片，所述复合材料蒙皮损伤区域的内侧设有内贴补片，所述内贴补片的几何形状与所述外贴补片的几何形状为相似形，且所述内贴补片的面积大于所述外贴补片的面积，所述内贴补片的几何中心与所述外贴补片的几何中心重合，所述内贴补片和外补片分别与复合材料蒙皮通过缝线相连，缝线的布置按照与所述外补片自内向外扩散交错分布；所述内贴补片和外补片在缝合修理后进行表面涂层密封处理。本实用新型采用“内外贴补”方式和“改进的锁式缝合”类型修理复合材料蒙皮，复合材料蒙皮修理区可以达到强度、刚度、寿命和气动外形要求。

Description

一种复合材料蒙皮的缝合修理结构

技术领域

本实用新型涉及一种复合材料蒙皮的缝合修理技术。

背景技术

降低飞机的结构重量成为当前飞机设计的关键。在保证飞机性能的前提下，结构重量减轻1％，可以减轻飞机总重3～5％。而复合材料优良的比刚度、比强度、耐腐蚀性和抗疲劳性等特点，在军用飞机和民用客机上越来越受重视。在民用飞机中，A350XWB为加强竞争力，将复合材料应用比例从A350的39％增至52％，而波音787的机身结构的复合材料用量也达到了总结构重量的50％。在军用飞机中，A400M军用运输机复合材料用量达35％～40％，F22战斗机复合材料用量达35％，而F35多用途战斗机复合材料用量达35％～40％，虎式直升机复合材料用量达80％。

随着复合材料在飞行器上的大量使用，飞机复合材料蒙皮会不可避免地由雷击、鸟撞、划擦和人为原因等造成多种损伤，这些损伤会影响到飞机的安全性和适航性。因此对飞机复合材料蒙皮进行修补的技术研究显得尤为重要。

目前国内外对复合材料蒙皮的修理方法有胶接、铆接和胶铆混合修理。首先，胶接修理虽实用简单，但明显存在易受环境和大载荷等影响的缺陷。其次，铆接修理虽能传递较大载荷，但需要预开孔，这样易造成强度下降和引起应力集中。胶铆混合修理虽有所改善以上胶接和铆接的不足，但不能从根本上解决开孔和环境等造成的削弱结构强度、电化学腐蚀和易产生剥离的影响。

在复合材料蒙皮1损伤不深的情形下，采用缝合修补可解决化学和电偶腐蚀问题，明显提高复合材料蒙皮的层间断裂韧性和层间剪切强度，在复合材料蒙皮厚度方向上的抗冲击损伤容限得以大大增强，有利于阻止损伤扩展。

实用新型内容

本实用新型主要针对复合材料蒙皮的人为撞击等造成的损伤较深，但又不用通孔形式将损伤区完全去除的情形，采用缝合修理方式，一方面克服传统胶接或铆接修理的不足，使复合材料蒙皮修理区可以达到刚度、强度和寿命要求；另一方面，蒙皮缝合修理后还可满足气动性要求。

为了解决上述技术问题，本实用新型一种复合材料蒙皮的缝合修理结构，包括设置在复合材料蒙皮损伤区域的内侧的内贴补片，复合材料蒙皮损伤区域的外侧的外贴补片，所述内贴补片和外贴补片与复合材料蒙皮均通过缝线相连，其特征在于，所述内贴补片的几何形状与所述外贴补片的几何形状为相似形，且所述内贴补片的面积大于所述外贴补片的面积；所述内贴补片的几何中心与所述外贴补片的几何中心重合。

本实用新型一种复合材料蒙皮的缝合修理结构，所述的缝线的布置按照与所述外补片自内向外扩散交错分布，缝合角度为0°、45°和90°的一种；所述内贴补片和外贴补片在缝合修理后进行表面涂层密封处理。

本实用新型一种复合材料蒙皮的缝合修理结构，所述的内贴补片和外贴补片的几何形状为圆形、矩形和椭圆形中的一种。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用在复合材料蒙皮的损伤区域同时设有用于缝线连接的外贴补片和内贴补片，将两块补片一里一外同时地缝合连接在复合材料蒙皮的损伤区域，与现有的胶接修理或铆接修理相比，解决了电化学和电偶腐蚀问题，且能明显提高复合材料蒙皮的层间断裂韧性和层间剪切强度，使复合材料蒙皮厚度方向上的抗冲击损伤容限得以大大增强，有利于阻止损伤扩展。

附图说明

图1(a)是根据本实用新型复合材料蒙皮矩形补片缝合修理结构的立体图；

图1(b)是图1(a)所示复合材料蒙皮矩形补片缝合修理结构的侧视图；

图2是根据本实用新型复合材料蒙皮圆形补片缝合修理结构的立体图；

图3是复合材料蒙皮缝合修理结构中“改进的锁式缝合”的缝线示意图。

图中：1-复合材料蒙皮，2-内贴补片，3-外贴补片，4-缝线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

如图1至图3所示，本实用新型一种复合材料蒙皮的缝合修理结构，包括设置在复合材料蒙皮1内侧的内贴补片2，复合材料蒙皮1外侧的外贴补片3，所述补片2和补片3之间与复合材料蒙皮1有缝线4，所述复合材料蒙皮1损伤区域的内侧设有内贴补片2，所述内贴补片2的几何形状与所述外贴补片3的几何形状为相似形，且所述内贴补片2的面积大于所述外贴补片3的面积。所述内贴补片2的几何中心与所述外贴补片3的几何中心重合。

本实用新型采用“内外贴补”方式和“改进的锁式缝合”类型，将内贴补片2和外贴补片3分别与复合材料蒙皮1均通过缝线4连接，所述的缝线4的布置按照与所述外补片3自内向外扩散交错分布，缝合角度为0°、45°和90°的一种；所述的内贴补片2和外贴补片3的几何形状为圆形、矩形和椭圆形中的一种；另外，本实用新型中缝线4的大小和缝合密度的选择要考虑其承载能力与复合材料蒙皮1自身的刚度和强度相适应，缝线4选择与符合复合材料蒙皮1不发生电化学腐蚀的材料制作。

尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (3)

1.一种复合材料蒙皮的缝合修理结构，包括设置在复合材料蒙皮(1)损伤区域的内侧的内贴补片(2)，复合材料蒙皮(1)损伤区域的外侧的外贴补片(3)，所述内贴补片(2)和外贴补片(3)与复合材料蒙皮(1)均通过缝线(4)相连，其特征在于，所述内贴补片(2)的几何形状与所述外贴补片(3)的几何形状为相似形，且所述内贴补片(2)的面积大于所述外贴补片(3)的面积，所述内贴补片(2)的几何中心与所述外贴补片(3)的几何中心重合。

2.根据权利要求1所述复合材料蒙皮的缝合修理结构，其特征在于，所述的缝线(4)的布置按照与所述外补片(3)自内向外扩散交错分布，缝合角度为0°、45°和90°的一种；所述内贴补片(2)和外贴补片(3)在缝合修理后进行表面涂层密封处理。

3.根据权利要求1所述的一种复合材料蒙皮的缝合修理结构，其特征在于，所述的内贴补片(2)和外贴补片(3)的几何形状为圆形、矩形和椭圆形中的一种。