某飞机腹鳍安定面贯穿性损伤胶接修理

于克杰 李 艳

（空军第一航空学院航空修理工程系，河南 信阳 464000）

某飞机腹鳍安定面贯穿性损伤胶接修理

于克杰 李 艳

（空军第一航空学院航空修理工程系，河南 信阳 464000）

飞机腹鳍安定面是飞机重要的气动部件。针对一起飞机腹鳍安定面的贯穿性损伤进行了分析，并根据损伤情况采用镶补法实施了胶接修理，达到了预期的效果。

复合材料；蜂窝；贯穿性损伤

飞机腹鳍安定片是某型飞机的重要气动部件之一，其主要作用是保持飞机的横向安定性，以及在飞机高速飞行过程中保持方向操纵稳定性。该部件的特点是不参与飞机结构受力，但是需要承受空气动力的作用，因而对飞机飞行来讲是不可缺少的，一旦损伤必须及时进行修复。某型飞机腹鳍安定面采用的是蜂窝夹芯结构，蜂窝结构的划伤、分层、单侧破坏在使用中较为常见，对于贯穿性破孔损伤较难遇到，修理起来有一定困难。本文介绍了某型飞机腹鳍安定面贯穿性破孔损伤胶接修理的方法。

1 损伤情况

在某型飞机地面维护过程中，由于机务人员违章操作造成飞机腹鳍安定片贯穿性穿孔损伤。外观损伤检查，可见在腹鳍安定片的中间部位有一穿透孔，穿孔进口约呈圆形，最大直径20 mm，出口呈不规则圆形，最大直径23 mm，出口边缘有轻微卷边。腹鳍安定片是典型的蜂窝夹芯结构，蜂窝为GH-1玻璃布蜂窝芯材，通用六角形，面板为玻璃纤维（GFRP）层压板，厚度1 mm，见图1。整个蜂窝夹芯结构从安定面与机身连接部位到安定面的尖部呈楔形形状。

图1图1 贯穿性穿孔示意图Fig.1 Structure diagram of penetrating hole

2 修理分析

该安定片虽然不参与飞机结构传力，但在飞行过程中需要承担空气动力的作用。空气动力从安定面尖部向根部顺序传递，在传递过程中，安定面主要承受弯矩，而且根部承受的弯距最大。该部位设计上采用了高比强度、比刚度的蜂窝夹芯结构，大大提高了安定面的抗弯性能。从该处损伤的位置和孔径上来看，穿孔的存在不仅削弱了安定面的抗弯性能，而且由于空气动力性能发生改变，流线型破坏，阻力增加，影响了飞机的操纵性。对照该型飞机修理有关规定，对该损伤的修理可采用阶梯形挖补法进行，以恢复其气动性能和结构完整性。阶梯形挖补法修理基本要求如下：

（1）恢复结构的使用功能；

（2）基本恢复其结构强度和刚度；

（3）修理后重量增加较小；

（4）不要增大损伤面积。

3 修理方法

由于损伤是贯穿性破孔，修理时可采用先修一侧破孔，后修另一侧破孔的方法进行。

3.1 确定穿孔损伤尺寸

虽然仅从外观上来看，穿孔损伤面积不大，但必须首先通过无损检测的方法检查孔周损伤情况，特别应注意出口处的面板与蜂窝芯分层状况。采用声阻探伤仪检查孔周边的损伤情况，发现分层大都距孔边3～4 mm以内，因此可以把该穿孔损伤看成32 mm直径的穿透孔，按照32 mm圆形穿透损伤来处理即可。

3.2 清除损伤部分

（1）切割损伤部分

在安定片的一侧用彩笔画出直径32 mm的圆形损伤切割线和圆形打磨范围区，打磨范围区直径约为180 mm。用保护胶带将打磨区与未打磨区隔离开。用气动圆形切割刀按照单侧面板-蜂窝芯-另侧面板的切割顺序切掉损伤部分，见图2。

图2 切割前、后的截面Fig.2 Cross sections before and after cuting

（2）清洁修理表面

用150号砂纸打磨去除安定片一侧的油漆层，另一侧先不处理。注意打磨时必须顺着表面纤维方向进行，以免损伤纤维层。

（3）阶梯打磨

利用气动专用软砂片把除掉漆层的面板打磨成阶梯型斜面，面板的玻璃纤维层有6层，按照每层阶梯可搭接宽度10 mm打磨，之后清理掉修理区的磨屑。

3.3 修补材料的制作

（1）夹芯塞制作

一般需用与原蜂窝材料和形状相同的蜂窝来制作填充夹芯塞。夹芯塞的直径通常比孔洞尺寸小于（1～）mm，高度应与原夹芯高度一致，并按照原夹芯的斜度进行切割，以便适应安定面的楔形变化。

（2）湿铺层制作

选用预先涂有SY-146胶的预浸料湿铺层，也可根据损伤部位所使用胶粘剂的情况，选用同型号的胶粘剂在玻璃纤维布上进行双面涂覆，胶层厚度以0.1～0.12 mm为宜。

（3）临时垫块制作

临时垫块用于堵塞穿孔暂时没有打磨处理的一侧，呈圆形，以恰好堵住穿孔另一侧面板为最佳，材料以轻质木块为宜。尺寸形状见图3。

3.4 胶接前清洗并除湿

用丙酮清洗打磨好的梯形面板和穿孔周边原结构的夹芯部分，要求无油迹、污垢。将制作好的夹芯塞用丙酮浸泡，然后清除夹芯孔内的污染物，保证夹芯孔内壁干净。用电吹风烘干待修理区及夹芯塞，除湿后自然降至室温。

图3 临时垫块Fig.3 Temporary wood bung图4 单侧修理示意图Fig.4 Adhesive bonding repair at one side of stabilizer

3.5 胶接

（1）固定夹芯塞

先在暂时不修补的一侧，安装临时垫块，采用胶带纸将临时垫块固定在安定片面板上。

用厚度约0.5 mm的J-29泡沫胶带包覆于蜂窝夹芯的周边，然后将夹芯塞小心插入穿孔内，当位置合适时用电热灯近距离直射加热使之发泡并初步固化，溢出的泡沫胶应清理干净。

（2）粘接预浸料铺层

按照打磨好的阶梯形面板各层尺寸剪切制作各预浸料湿铺层，粘贴前，先在修理区域涂一薄层SY-146胶液，然后从里向外逐层粘贴到打磨区内。注意湿铺层纤维方向需与原铺层纤维方向一致，在粘接每一层时，用橡皮滚子在湿铺层的分离薄膜上滚动，以消除皱纹，赶走气泡，注意滚动压力不宜过大，以免出现缺胶，参见图4。

图3 临时垫块Fig.3 Temporary wood bung图4 单侧修理示意图Fig.4 Adhesive bonding repair at one side of stabilizer

最后，为增加强度，在最后一层预浸料上粘贴一层附加层，保证附加层每边与面板搭接宽度至少20 mm。

3.6 固化和表面修整

夹芯塞和湿铺层安装完毕后，采用FHXL-1型复合材料修补仪对修理区进行加温、加压固化。固化压力、温度和时间等参数根据胶粘剂的性能要求和固化方法设定。固化后，对修理表面进行检查和修整，打磨修理区边缘至光滑。

3.7 安定片另一侧的修理

穿孔的一侧修理完成后，取下临时垫板，按照同样方法修理另一侧即可。

最后，为保证胶接质量，需要对修理区进行超声探伤检查。

全部工作完成后，按规定进行双面涂层修复。

4 结论

通过对飞机腹鳍安定面贯穿性穿孔损伤进行分析研究，采用了阶梯形挖补修理方法，取得了较好的效果，经使用满足了飞行要求。对于贯穿性蜂窝结构修理需要特别注意的是修理过程一定要按照规定细心操作，加强过程检查，防止造成返工。

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Adhesive bonding repair of penetrating damage in abdominal stabilizer of a certain aircraft

YU Ke-jie,LI Yan
(The First Aeronautical Institute of Air Force,Xinyang,Henan 464000,China)

The abdominal stabilizer is an important part of an aircraft. This paper analysed the penetrating damage in abdominal stabilizer of a certain aircraft, used a respective inlay method of adhesive bonding repair and obtained satisfactory result. This repairing method sheds light on the repairment of penetrating injury in the honeycomb sandwich structure.

composite material;honeycomb;penetrating damage

TG494；V267+.4

B

1001-5922（2015）02-0063-03

2014-03-25

于克杰，教授。研究方向：飞机修理。E-mail：ykjshandongp@126.com。