DA42NG飞机复合材料三四级损伤修理流程分析

卿昕

摘      要：DN42NG飞机由奥地利钻石飞机公司设计制造，机身、机翼、安定面、操纵舵面等结构均为复合材料，某校大量采购了DN42NG飞机作为中教机使用，随着飞机运行量的增加，各分院的DA42NG飞机已经出现飞机表面漆层甚至复合材料划伤，裂纹，破孔等损伤，并且随着飞机运行量的进一步增加，由于鸟击、碰撞等外来物撞击带来的损伤及日常飞行训练造成的损伤将会继续增加，因此针对DA42NG飞机三四级损伤修理的流程进行分析和研究有重要意义。

关  键  词：复合材料 打磨 飞机三四级损伤 铺层 固化 喷漆

中图分类号：V267.4

Analysis of the Process of Repairing the Three-and Four-Level Damage of the Composite Materials of DA42NG Aircraft

QING Xin

Civil Aviation Flight University of China ， Deyang， Sichuan Province， 618300 China

Abstract： The DN42NG aircraft was designed and manufactured by Diamond Aircraft Corporation in Austria， and its fuselage， wings， stabilizers， control surfaces and other structures were composite materials. A university purchased a large number of DN42NG aircraft as intermediate trainers. With the increase of aircraft operating capacity， DA42NG aircraft in each school has already appeared scratches， cracks， holes and other damage on the surface paintcoat and even composite materials of aircraft， and with the further increase of aircraft operating capacity， the damage caused by foreign object impacts such as bird strikes and collisions and routine flight training will continue to increase， so it is of great significance to analyze and study the process of repairing the three-and four-level damage of DA42NG aircraft.

Key Words：Composite material; Grinding; Three-and four-level damage of aircraft; Lamination; Curing; Paint spraying

隨着我国航空领域的不断发展，复合材料因为其重量轻，比强度高和耐磨损等优点逐渐代替金属成为航空器制造业的新宠，它带来的是燃料消耗的减少和更舒适的驾乘体验，因此其使用的量的多少也成为衡量一种飞机先进性的重要参考标准。

某院采购的DA42NG飞机目前作为中教机的多主力机型，飞行总小时数及起落次数逐日递增，与之伴随而来的是出现各种各样的问题，并且鸟击事件也已经发生了数起，均造成了漆层及复合材料不同程度的损伤，因为DA42NG飞机全机身由复合材料组成，在日后复合材料三四级修理将会成为常态化。因此如何快速高效的完成复合材料三四级修理，对保障学院正常飞行训练将变得尤为重要[1]。

1  飞机受损区域打磨前的准备工作

工作人员在进行打磨之前，一定要穿好防护服，防护服必须密封颈部，袖子和脚踝，且必须戴防护手套，必要时经常更换，使用合适的面罩保护脸部和肺部，始终佩戴护目镜保护眼睛。如果肌肤不慎接触了复合材料粉尘，必须用干净的流水进行冲洗。打磨后的纤维粉尘一旦进入人体内 ，将对身体造成不可逆的损伤。在混合及涂刷树脂时要注意，必须使用手套，且要注意避免树脂接触暴露在外的皮肤，因为树脂是有毒物质，会造成皮肤疾病。

2 飞机受损区域的打磨过程

2.1  打磨前损伤区域表面的准备

找到受损区域，将受损区域表面的杂物及污渍清洁干净，确保无油脂、灰尘、硅酮和其他不明液体等杂质，并在可见损伤的最长轴单边至少扩大100mm的圆形区域进行详细的目视检查，必要时使用电筒等工具进行辅助[2]。

2.2  打磨流程

2.2.1 对受损区域的漆面进行打磨

使用80～120目砂纸，用直角风磨等工具打磨损伤区域漆面及腻子层，由于直角风磨转速较高，因此工作人员打磨时一定要缓慢，且力道要轻柔，砂纸不能与待打磨面角度过大，否则会快速形成一个下凹的月牙形坑洞，严重的可能会误伤下部的纤维层，导致判断纤维层受损情况困难，甚至造成更纤维层深层次的损伤。

如果打磨掉漆层（包括腻子）以后，发现内部纤维层未受损伤，应当立即停止更深度的打磨，仅将被破坏的漆层及腻子层打磨掉，并且以损伤的最长轴单边扩大5cm磨掉面漆，形成新旧漆层搭接区域即可。

2.2.2 对受损区域纤维层进行打磨

当打磨掉漆层及腻子层以后，发现内部纤维层有凹坑、裂纹或者发白（纤维层发生脱层）现象时，要使用80～120目砂纸，用风磨等工具打磨纤维层的损伤区域，去除损坏/松散的纤维层，彻底清除损伤。

打磨时要注意成阶梯打磨，每层阶梯要根据打磨的纤维层种类，使层与层边缘保留一定的距离，以作为搭接区，如图1所示，不同种类的纤维层所需的搭接距离可能一致可能不一致，因此在打磨梯度时一定要注意，否则会导致最后修理不合格。打磨纤维层时要特别留意玻璃纤维层，因其硬度较碳纤维低，所以要特别小心[3]。

应该注意的是在打磨时，要将吸尘器的吸尘口放置在风磨边上，一边进行打磨一边吸走由于打磨而产生的大部分纤维粉尘和油漆粉尘，此举一是为了让工作人员更清楚地观察打磨进度，二是能有效的避免工作人员将粉尘吸入体内。

2.2.3 清洁打磨区域

打磨完成后，应当用吸尘器和毛刷将打磨处及周边区域大部分粉尘等杂物清除，然后用丙酮彻底清洁打磨区域，保证没有一点粉尘或杂物残留。

2.2.4 打磨完成后的检查

打磨完成后，用手轻轻触摸，打磨区域是无毛刺的，光滑的，仅有因为打磨区域呈阶梯状而带来的凹凸感，然后对照每层纤维层的种类所对应的搭接尺寸，用直尺等计量设备测量，保证每层纤维层的搭接尺寸复合要求。

3  飞机受损区域的纤维层铺层

3.1  待铺层区域的准备

再次使用丙酮清洁待铺层区域，然后用干净的擦拭纸将多余的丙酮清理掉，检查确保修理区域的清洁和干燥，此时不要再用手触碰待修理区域，因为手上的灰尘等颗粒物可能在层压过程中起到隔离剂的作用，导致空腔。在修理区域周围贴上胶带，以免周围的结构被树脂等修理材料污染。

3.2 铺设纤维层

3.2.1  制作红膜-纤维布-红膜三明治结构

（1）将红膜平铺在待修理区域，沿每层打磨区域用记号笔在红膜上笔勾勒出不同大小的圆，并沿圆形记号将红膜修剪下来，得到对应不同梯度纤维层大小的红膜。

（2）将不同大小的红膜平铺到相对应纤维层种类的纤维布上，沿红膜边缘修剪出大小一致的纤维布，修剪后的纤维布纤维链无断裂或损伤，且无污染。

（3）用干净的塑料杯将树脂及固化劑按照要求的比例进行混合搅拌，形成树脂混合物，该树脂混合物一定要在规定时间内使用，否则就会凝固，无法渗透纤维布。

（4）在工作台上铺设一张较大面积的红膜，在红膜上刷上一层树脂，涂刷面积比修剪下的纤维布面积略大即可。

（5）将准备好的纤维布平铺在刷了树脂的红膜上，再用刷子在纤维布上均匀地刷上树脂，再覆盖一层红膜，该红膜面积也要略大于纤维布，并且该红膜用记号笔画一个十字，十字的走向要与纤维布的编织方向一致，以便纤维布被树脂浸润后辨别纤维布的编织方向。

（6）用刮板或推滚在红膜上刮推，使树脂浸渍进入纤维布中，同时赶走气泡和多余树脂，消除纤维织布的皱纹。注意不要使压力过大，否则会出现贫胶。如果有必要，添加更多的树脂。

3.2.2  铺层

（1） 直接在修理区域铺层。

第一，先铺设最内层的纤维层（最大的纤维布修理层）。从制作好的三明治结构的一侧取下红膜（该侧为未标记十字记号的一侧），让三明治结构拿掉红膜的一面对着修理区表面，铺放修理层，使三明治结构中的纤维布的纤维方向符合铺层要求，且与原铺层方向一致，搭接尺寸合适。这时标记好的十字记号能有效的帮助我们辨别纤维布的编织方向。

第二，用滚轮或刷子等工具，在铺上的纤维层的红膜上推压滚动，以消除纤维层的皱纹，赶走中间的气泡，取下该三明治结构上表面的红膜。

第三，再用上述步骤铺放第2层纤维层，从大到小依次向外层铺设（最外层纤维布最小），直到所有纤维布层都到位。最后形成的铺层如图2所示。

（2）  预先层压。

第一，按直接在修理区域铺层相反的顺序在红膜上铺层。先铺设最外层的纤维布层（最小的纤维布修理层）。从制作好的三明治结构的一侧取下红膜，然后让三明治结构拿掉红膜的一面对着另一块红膜，铺放纤维层，同时使纤维层的纤维方向符合铺层要求，并与原铺层方向一致。

第二，用滚轮或刷子等工具，在修理层的红膜上推压滚动，以消除纤维层中的皱纹，赶走中间的气泡。取下该三明治层上表面的红膜。

第三，用上述步骤铺放第2层修理层，从小到大依次向内层铺设（最内层纤维布最大），直到所有纤维布层都到位。

第四，沿铺好层叠的纤维布补片外围剪下红膜，此时铺层补片形成一个新的三明治结构，将铺层补片一侧红膜取下，连带另一侧红膜小心地放置在飞机结构上，确保纤维布的纤维方向正确，搭接合适。

第五，使用滚轮和刮片去除多余的树脂，最后小心地从铺层补片上取下红膜。最后形成的铺层如图2所示[4]。

4  飞机受损区域铺层后的固化

4.1  固化前的准备

（1） 在铺好的铺层上盖上面积大于铺层面积的撕离布，用刷子将树脂涂抹到撕离布上，使撕离布完全浸润，并赶走当中的气泡。

（2） 在修补区域覆盖一层有孔膜，用高温胶带固定住在，有孔膜应比修补区域略宽。

（3） 接着在有孔膜上方铺设一层吸胶布，吸胶布尺寸应与铺层区域尺寸相同，必须比有孔膜小，以防进行抽真空时铺层边缘的树脂流到吸胶布上。

（4） 覆盖一层无孔膜。

（5） 放置电热毯，并在电热毯下的对角放置两个热电偶，便于热补仪测量加热温度。电热毯尺寸应小于无孔膜。

（6） 铺设真空袋，尺寸略大于吸胶布。在真空袋周围铺一圈密封胶条，在密封胶条包围区域的对角各放置一个抽真空气管连接座，连接热补仪抽真空管路和测压管路。如图3[5]所示。

4.2 固化流程

4.2.1  预固化

对铺层区域进行加热，加热温度为20～25℃，持续时间为12个小时，这样就完成了预固化。

4.2.2  后固化

第一，对铺层区域进行加热，加热温度为65～75℃，持续时间6个小时，这样就完成了后固化的第一阶段。

第二，对铺层区域进行加热，加热温度为80～85℃，持续14小时，这样就完成了后固化的第二个阶段。

5  飞机受损区域固化完成后的喷漆流程

拆除覆盖于修补区域的吸胶布、有孔膜等物品，将撕离布揭开，用砂纸打磨由于多余的树脂造成的修补区域表面的凸起，使其表面略低于其他未修补区域[6]。

确保喷涂区域完全清洁无污染后，在修理区域刮涂厚薄合适腻子，腻子层一定要均匀无气孔。待腻子固化后，用320目砂纸轻轻打磨至表面光滑且和未修理区域平稳过渡，无台阶感。大面积喷漆时则需要在修理区域涂防静电漆。防静电漆固化后，用320目砂纸轻轻打磨，尽可能少的磨掉防静电漆，注意不要磨穿边缘漆层。接着在均匀的喷涂厚薄合适的面漆层，待面漆完全固化后，修理结束。

6  结语

本文针对DA42NG飞机复合材料三四级修理的整个流程进行了梳理分析，提出了其中每个阶段的注意事项，能有效的提高工作人员在进行DA42NG飞机复合材料三四级修理时的效率。但目前某院所有的DA42NG型飞机飞行小时数最高只有3000多小时，因此并未出现大量的复合材料损伤，进行实物维修次数还较少。不过随着飞行小时数的增加，复合材料会出现损伤的现象会越来越多，进行实物维修的次数會同步增加，对本文项目的研究会更进一步。

参考文献

[1] [1] 罗裕富.DA-42NG型飞机复合材料修理简析[J].科技风，2018（23）：212-213.

[2] [2] 舒明杰，王雪明，刘翀等.通用飞机复合材料夹层结构损伤修理研究[J].纤维复合材料，2023，40（1）：27-32.

[3] [3] 陈建.层压板胶接挖补修理应用研究[J].民用飞机设计与研究，2019（3）：60-63.

[4] [4] 陈露薇.飞机复合材料夹层结构穿透性损伤修理工艺分析[J].中国设备工程，2023（10）：94-96.

[5] [5] 闫登杰. 复合材料层合板结构损伤的挖补修理热固化工艺研究[D].德阳：中国民用航空飞行学院，2023.

[6] [6] 汤海龙，雷社昌.基于某型飞机整流罩的复合材料修理技术研究[J].高科技纤维与应用，2022，47（3）：57-61.