飞机复合伙料结构损伤、检测方法及损伤修理

从复合股料加工制造、装置利用的过程中，可以将复合股料的毛病分为制造毛病和利用毛病：

1）制造损伤毛病：

不合格的材料、不适当的工装、不恰当的铺贴顺序、夹杂、禁绝确的固化制度、不适当的加工过程、违反操作规程、禁绝确的装置、工具的掉落、污染等。

2）利用损伤毛病：

工具的掉落（水平构造的上表面）、冰雹（上表面、前缘和侧面）、跑道碎石（起落架附近及其后面的下表面，尾部）、地面车辆和设备（险些所有的外表面）、化学暴露（暴露于燃油、液压油、除冰液等液体中的构造）、掩护操作（可拆卸的壁板和构造）、磨损（活动面）、雷击（机头和尾部、前缘和后缘）、火焰（舱内及发动机周边构造）、鸟撞（机头和前缘）、涡轮发动机叶片脱落（靠近发动机 的构造）、雨蚀（机头和前缘）、湿热循环（所有的构造，特殊是靠近热源的构造）、氧化退化（靠近热源的构造）。

2.飞机复合股料构造损伤检测

现在针对飞机复合股料构造损伤检测的有效且常用的办法紧张有目视检测、敲击、超声波、X 射线、涡流、红外线成像检测等。
复合股料构造损伤的实际检测区域，该当包含以构造表面损伤区域长轴两边至少扩大100mm后的长度作为直径的圆形检测区域，该区域为最小检测区域。

表1.不同类型构造检测方法的选择

表2.不同毛病检测方法的选择

目前的质量考验方法不能检测出所有的毛病类型（如超声波考验不可能检测到无意中遗留在铺贴铺层中间的一片预浸料背衬膜）。
在实际的考验过程中，须要结合机构材料、尺寸、形状、制作工艺等方面，选择多种检测手段结合利用。

表3复合股料不同毛病类型的检测方法

3.飞机复合股料构造损伤检测方法3.1目视检讨

预防性维修大纲中，目视检讨是一种主要的维修事情类型，是最大略、本钱最低的无损检讨方法，紧张用于检讨创造复合股料构造表面的冲击损伤和过热、雷击等损伤。
据统计，目视检讨事情占机务掩护事情量的80%以上。

对一样平常的目视检讨项目，在工卡上每每仅写明对某一项目的检讨，但从飞机掩护手册的检讨准则以及预防性维修的初衷来看，在不须要打开额外检讨口盖的情形下，只要方便靠近，需对与指定检讨项目附近的区域进行一样平常目视检讨，查看是否有明显的毛病。

区域检讨是一种对飞机指定区域中所有可见部分进行一样平常目视检讨的综合检讨任务，工卡对检讨项目的描述每每比较笼统，这时，事情者更须要明确所要检讨的区域范围。
进行区域检讨时，关键是把握住手册指定的检讨区域编号和检讨口盖，区域编号明确了目视检讨事情的位置和范围，检讨口盖指明了靠近检讨区域的路子，把握了这两者即可以对所要检讨的区域范围有一个复苏的认识。

图1. 热损伤目视检讨

在目视检讨中创造问题或疑似问题，都必须借助进一步的鉴定手段对毛病进行等级判断，这些手段包含精确的检测方法、掩护手册、MEL、厂家增援等。
然后，按照手册规定的标准对毛病进行处理，使飞机恢复原有的可靠性水平。
特殊须要把稳的是，对付一些暂时无法完成修复，须要监控运行的毛病，必须建立监控记录，直至完成修复。

表4.职员对检出率的影响

3.2敲击检测

敲击检测是胶接构造的最快捷和有效的检测方法之一，广泛运用于蜂窝夹芯构造、板板胶接构造的外场检测，检测速率快，准确性高。
敲击检测分为：硬币敲击（Coin Tapping）和专用工具敲击，如敲击工具和自动敲击检测工具。
敲击法可有效地检测2mm厚复合股料层板和10mm直径的脱粘、脱层等损伤，并且该方法尤实在用于蒙皮构造，蜂窝构造的损伤检测。
人工敲击法虽然本钱低、速率快，但依赖于操作者主不雅观履历，人为成分大。

为了提高检测效率，肃清人为成分发展出了自动敲击法。
其事理是通过采集剖析敲击后的振动旗子暗记，与无损伤区域的频谱特色进行比较来识别损伤。
自动敲击法设备大略，本钱低，利用简便、快速精确，不受周围环境影响，可以用于航资质料的生产和修复现场，但它无法检测眇小损伤，如裂纹。

图2. 敲击检测实例

采取硬币、敲击棒或者敲击锤敲击复合股料构造表面时，未分层或者未脱胶区域的声音比较清脆，而分层或者脱胶区域的声音则比较沉闷。
敲击法检测构造是否存在分层或者脱胶时，哀求周围环境比较安静。
不同厚度也会导致敲击的声音不同，而且每次检讨移动的尺寸不能大于许可损伤限定的1/3。
当复合股料构件铺层数超过3层之后，敲击检讨结果并不一定可靠。
因此，敲击法适用于铺层数不超过3层的层合板分层损伤检测。
但是，复合股料构件的雷击损伤检测不受铺层数的影响。

图3. 蜂窝构造敲击检测结果

3.3超声检测

超声波检测法是依据定向辐射超声波束至毛病界面上产生反射，或使透过的能量低落等事理，通过丈量回波的韶光、透过波强度变革而指示的一种毛病（损伤）检测方法。
该方法的优点是：超声波穿透能力较大，例如在钢中的有效探测深度可达1米以上；对平面型毛病如裂纹、夹层等，探伤灵敏度较高，并可测定毛病的深度和相对大小；可用于复合股料构造的分层、脱胶等损伤或毛病的检测，尤其适宜层压板内部分层检讨。

超声波探伤的种类很多，按探伤事理可分为脉冲反射法、穿透法和共振法；按显示办法可分为A型幅度、C型断面、C型平面和立体成像显示等。
个中，C扫描由于显示直不雅观、检测速率快，已成为翱翔器零件等大型复合股料构件普遍采取的检测技能。
A扫描检测可逐点覆盖检测构造件的所有检测面，设备大略，履行方便，但检测可靠性低，紧张取决于检测者的技能水平，目前在外场的复合股料超声检测多数采取人工超声波A扫描检测。

3.3.1超声A扫描

A扫描是波形显示，在示波器屏幕上横坐标代表超声波在被检测材料中的传播韶光或传播间隔，纵坐标代表反射波的强度（幅值），根据反射波的强度大致估计毛病的严重程度，根据反射波在横轴的位置人工打算有缺点的位置。
操作职员须要根据示波器上的波形，将毛病的大致范围标记在工件上。

基于A扫的毛病剖断办法，当在一个钢工件中存在一个毛病，由于这个毛病的存在，造成了毛病和钢材料之间形成了一个不同介质之间的交界面，交界面之间的声阻抗不同，当发射的超声波碰着这个界面之后，就会发生反射,反射回来的能量又被探头接管到，在显示屏幕中横坐标的一定的位置就会显示出来一个反射波的波形，横坐标的这个位置便是毛病在被检测材料中的深度。

图4.毛病的A扫描剖断办法

3.3.2超声B扫描

与A扫描比较，B扫描的结果相比拟较直不雅观，B扫描是将反射波旗子暗记的相对位置显示在一张图上。
在B扫描的图像上，检测职员可以看到样品不同位置的反射波旗子暗记。

图5. B扫描显示办法

3.3.3超声C扫描

超声C扫描法最常用的有打仗式超声脉冲反射法、水浸式超声脉冲反射法和喷水式超声脉冲穿透法。
打仗式和水浸式超声脉冲反射法是根据超声波在材料中传播时，碰着不连续性产生的反射回波或材料底面产生的底面回波的幅度、相位、传播韶光的变革对材料质量进行评定；喷水式超声脉冲穿透法将发射探头和吸收探头分别安置在被检件的两侧，超声波由一个探头发射，穿过被检件进入另一个探头，根据透射波强度的变革对材料质量进行评定。

图6. C扫描显示办法

图7.碳纤维增强树脂基复合股料分层毛病超声C扫描图

图8.玻璃纤维增强树脂基复合股料分层毛病超声C扫描图

图9.毛病位置及C扫描图像

根据实际检测需求，超声C扫描的设备可以根据检测需求进行设计，如广东汕头超声电子株式会社超声仪器分公司开拓的适用于复合股料的大面积快速C扫描检测系统。

图10.滚轮探头及表面冲击复合股料检测

3.4射线摄影法

目前射线检测紧张采取胶片摄影法，其事理是当X射线照射被检工件时，由于毛病区域与基体间的密度存在差异，从而使损伤区域对射线接管率与正常区域不同，通过比较两者间的差异可以判别损伤位置。
射线检测对复合股猜中的孔隙、夹杂(特殊是金属夹杂)具有良好的检出能力。
并且可以供应直不雅观的检讨图像结果。
但它不能检出与射线垂直方向上的裂纹，并且设备繁芜，操作职员须经安全防护，必须经由干系专业培训。

飞机维修中，X射线紧张用于检讨蜂窝夹心构造的蜂窝芯是否有积水。
此外，X射线还可用于检讨实心铺层内部裂纹、断裂以及雷击、外部冲击导致的蜂窝芯损伤，检讨实心铺层内部裂纹或者断裂时，开裂面必须平行于X射线的照射方向。

图11.X射线检测蜂窝积水

打算机断层扫描成像(CT)技能也被广泛用于复合股料的无损检测。
其事理在于不同物质对辐射的接管能力不同，因此可根据辐射在被测物体中的减弱和接管特性，不雅观察辐射在被测物体中的衰减规律来剖析和判断材料中的毛病。
以X射线在材料内不同的衰减系数为根本，采取数学方法经打算机处理，从而重现每个断层图像的方法。
它能够显示出每一个断层上的构造和组份的分布情形，可以战胜一样平常X射线检测造成的影像重叠和模糊，利用CT扫描技能可在一定范围内精准检出损伤尺寸。
同 X 射线一样，CT 在检测时也须要足够能量穿透材料，但不同的是对薄的材料敏感度较低。
CT 险些对被测物体的形状没有限定，而且当代工业 CT 的穿透能力很强，可以检测密度较高的物体。
CT 还具有空间分辨力和密度分辨力高（常日小于 0.5%），较大的动态检测范围（1~106），可呈现直不雅观的3D图形，在足够的穿透能量下，险些不会受到被测物体构造的影响。
但其设备弘大繁芜，不适宜外场利用。

3.5红外热成像无损检测技能

红外热成像无损检测技能剖析被检工具的红外辐射特性，当被检工件内部存在毛病或损伤时，将改变其表面温度分布，通过红外热成像可检出损伤位置。
该方法尤实在用于厚度较薄复合股料的检测，可检出分层、脱粘、夹杂等，结果直不雅观，快速、精准、可靠，效率高。
但它哀求材料表面热传导率高。

红外热成像无损检测技能又可以分为主动式与被动式，其紧张差异在于是否采取主动掌握的热勉励办法，以在材料内部产生温度梯度。
热勉励目的是将能量注入到检测工具，使得检测工具毛病处与无毛病位置产生温差，并反应到材料的表面。
主动式红外热成像无损检测技能目前紧张运用于飞机铝蒙板内部堕落毛病探测和复合股料层间界面冲击损伤探测。

3.6无损检测技能有关标准

HB 7825-2007 复合股料制件无损检测比拟试块制作与哀求；

GB/T 38537-2020 纤维增强树脂基复合股料超声检测方法 C扫描法；

GJB 1038.1A-2004 纤维增强复合股料无损考验方法 超声波考验

GJB 1038.2A-2004 纤维增强复合股料无损考验方法 X射线摄影考验

4.飞机复合股料构造损伤修理

按照飞机复合股料构造损伤的严重程度，可将其分为许可、可修理和不可修理三种损伤。

可许可损伤是指不影响构造性能或完全性的轻微损伤，界定构造件可许可损伤的范围和标准（例如详细的尺寸和条件等）应由相应机型的构造修理手册中给出。
对可许可损伤，应根据详细情形确定是否修理。
如果许可损伤有扩展的可能性导致构造的剩余强度低落并引起设计寿命的低落，应该在哀求的时限内完成修复。
常日对可许可损伤做大略的修理，以防损伤进一步扩展。
可修理损伤是指损伤的严重程度超过了容许损伤的范围，致使构造的强度、刚度等性能低落而加强的损伤。
不可修理损伤是指超出可修理范围极限的损伤，对此只能改换丢失的原复合股料构件。