CN114211784A - 一种直升机蒙皮弹孔修复工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直升机蒙皮弹孔修复工艺，属于直升机蒙皮抢修领域。所述工艺包括对受损蒙皮部位的弹孔预处理、碳纤维补片的选取及预处理、胶粘剂的选取及配比、固化工艺的优化及对修复部位的整形等。应用本发明的维修工艺可以极大的缩短蒙皮修复的时间和修复的复杂程度，从而提高在特殊情况下飞机的使用效率，提高飞机的质量稳定性，增加飞机的战场存活率。
Description
技术领域
本发明涉及直升机蒙皮抢修领域，具体涉及一种直升机蒙皮弹孔修复工艺。
背景技术
战争时期,飞机蒙皮上很多种不规则损伤的应急修理，一般需要先经过切割、整修成圆孔后粘接修补。修补所用的补片一般为与飞机蒙皮材料相同的金属材料，修补后的贴合性、时效性与复合材料作为补片相比会有所下降。而在这一领域方面，国际上的的复合材料修复一般应用于民航飞机，对军机修复的研究十分有限，且多用于裂纹修复，并不适用于抢修，如何将修复技术更好的应用到军机的弹孔修复上是目前面临的一大问题。
因此，本发明提供了一种直升机蒙皮弹孔修复工艺，该工艺方法可应用复合材料去修复直升机中弹时留下的弹孔，同时该工艺能有效的缩短传统工艺的修复时间,实现战场抢修从而争取宝贵的作战时间。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，本发明将复合材料修复技术应用到直升机维修上，现提出一种直升机蒙皮弹孔修复工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种直升机蒙皮弹孔修复工艺，包括如下步骤：
步骤1.弹孔预处理：将受冲击导致发生形变的部位以击穿孔中心至发生形变的边缘为半径成圆形切下，并将切下后形成的切孔边缘进行打磨，打磨后切孔截面呈倒梯形；确定蒙皮待修复域，所述待修复域用于粘贴补片一；
步骤2.补片制备：根据蒙皮待修复域尺寸制备补片一；依据切孔尺寸制备圆形补片二，并对补片二边缘进行打磨，打磨后的补片二截面形状与切孔截面形状相同；
步骤3.将表面及侧面涂抹胶粘剂的补片二，置于切孔中，补片二与切孔形成的缝隙区也采用胶粘剂填充，然后在待修复域上通过胶粘剂粘贴补片一；
步骤4.胶粘剂固化：采用分步固化法固化胶粘剂。
进一步地，所述步骤1还包括对待修复域的蒙皮进行表面预处理：选择200～1500目的砂纸将蒙皮待修复域内喷漆打磨干净，然后对待修复域暴露出的金属部分进行保护处理，完成后用丙酮擦干。
进一步地，所述步骤2的补片一呈以切孔直径的1.5～2.5倍为边长，切孔中心为中心的圆角矩形。
进一步地，所述步骤2的圆形补片二的直径比切孔直径小2～4mm，补片二的厚度为蒙皮厚度的80％～90％。
进一步地，所述步骤3中涂抹在补片二外表面，切孔及补片二的缝隙区的胶粘剂为混合胶一，所述混合胶一为质量比5～6：3：1～2的结构胶与碳纤维短切丝和碳粉混合物；涂抹在待修复蒙皮与补片一之间的胶粘剂为为混合胶二，所述混合胶二为质量比为1：8～10的碳粉与结构胶的混合物。
进一步地，所述结构胶为EA9309.3型结构胶。
进一步地，所述步骤4的分步固化法为：(1)均匀升温至55～65℃；(2)5分钟内均匀升温至75～85℃；(3)保温110～130分钟；(4)15～25分钟恢复温度至室温、压强至标准大气压。
进一步地，所述补片一、二选用采用碳纤维预浸料，纤维铺层按0°/45°/-45°/90°铺层。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提供一种直升机蒙皮弹孔修复工艺，能够明显缩短修补时间，简化修补过程，提高修补效率，修复的补片采用碳纤维预浸料，胶粘剂采用结构胶和碳粉(以及碳纤维短切丝)的混合胶，具有较好的贴合性、时效性和耐用性。
附图说明
图1为蒙皮弹孔修复的切孔示意图；
图2为步骤1处理后的切孔截面示意图；
图3为补片一的主视结构示意图；
图4为补片二的主视结构示意图；
图5为补片二的径向截面示意图；
图6为步骤3涂抹胶粘剂后切孔示意图；
图7是未破损的飞机蒙皮母板拉伸载荷-位移曲线；
图8是破损的飞机蒙皮母板拉伸载荷-位移曲线；
图9是破损的飞机蒙皮母板修补后经粗磨处理的拉伸载荷-位移曲线；
图10是破损的飞机蒙皮母板修补后经细磨处理的拉伸载荷-位移曲线；
附图标记：1-弹孔；2-切孔；3-补片一；4-混合胶一；5-补片二；6-混合胶二；7-切孔外表面预处理后的待修复蒙皮。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
本发明提供一种直升机蒙皮弹孔修复工艺，包括如下步骤：
步骤1.弹孔预处理：
首先观察受损弹孔1，找到受损部位变形轮廓，用记号笔将其轮廓画清，将受冲击导致发生形变的部位以击穿孔中心至发生形变的边缘为半径成圆形标记，利用风笔和电磨等工具延标记轮廓将其切下，切孔2如图1所示；
用铅笔在所切割轮廓范围外向外延展至切孔直径的1.5倍为边长标记出蒙皮待修复域，即补片一的轮廓，用于粘贴补片一，由于圆角矩形的抗剪力要好于圆形和矩形，本实施例中选择圆角矩形；选择1000目砂纸将待修复蒙皮内外两侧喷漆打磨干净，用风笔对切孔边缘进行处理，处理后切孔外侧的截面呈倒梯形(上底面长度大于下底面长度的等腰梯形)；采用吹砂枪对待修复蒙皮进行再处理，然后进行5分钟磷酸阳极化处理(也可采用例如氧化处理等化学处理方法或其它电化学处理方法进行处理)，处理后的切孔截面如图2所示(图中方位上为外侧、下为内侧)。
步骤2.补片制备：
根据蒙皮待修复域尺寸制备补片一3(图3)，补片一为边长为切孔直径的1.5倍的正方形，将正方形四个角处理成圆角，最终补片一为圆角正方形；
制备圆形补片二5(图4)，补片二的直径比切孔直径小4mm，补片二的厚度为蒙皮厚度的90％；
补片一、二采用碳纤维预浸料(CF3011)(根据不同使用要求也可使用硼纤维、芳纶等)，铺层方面，所用纤维铺层按0°/45°/-45°/90°铺层；
利用风笔将补片二轮廓边缘切面处理，处理后的补片二截面形状为倒梯形(图5)；用电磨处理补片表面，使其与补片一和机身的连接能力进一步提高(这里打磨方向可根据修复本体的打磨情况选择不同的打磨角度)，最后，用丙酮清洗其表面擦干后备用。
步骤3.涂抹胶粘剂：
取质量比为6：3：1适量的EA 9309.3型结构胶与3mm～9mm的碳纤维短切丝和碳粉进行充分混合，制成混合胶一4，碳纤维短切丝具有轻质、高强、高模、耐腐蚀、导电、屏蔽性能好、吸波性高等特点，因此，加入适量纤维丝可以提高修补质量；取质量比为8：1的9309.3型胶与碳粉进行混合，制成混合胶二6，碳粉可以增加其流动性，可使结构胶充分填充缝隙。
将表面(靠近补片一一侧的)及侧面涂抹混合胶一的补片二，置于切孔中，补片二与切孔形成的缝隙区也采用混合胶一填充，然后在切孔外侧的待修补域上通过混合胶二粘贴补片一；涂抹胶粘剂后切孔如图6所示。
步骤4.胶粘剂固化：固化工艺方面，用热补仪进行固化，真空处理；
(1)在8分钟内均匀的提高温度至60℃；(2)在第8分钟至第13分钟间均匀的提高温度至80℃；(3)保持此状态至第133分钟；(4)至第150分钟恢复温度至室温、压强至标准大气压。
在第(2)阶段，预浸料和胶粘剂平缓固化；在第(3)阶段，通过提高固化温度来提高预浸料和胶粘剂的固化度。
步骤5.打磨、涂层：固化工艺后，对蒙皮表面和固化后的复合材料交汇处多余的树脂和非理想的工艺外形进行修整打磨，使其基本符合蒙皮破损前的外形结构，降低维修所带来的流体性能损失。
先用200目砂纸进行粗打磨，待外形基本合格后用1000砂纸进行一般打磨，最后用1500目砂纸进行细打磨，完成对蒙皮表面的修整打磨。一切外形修整完毕后，对修整过的蒙皮表面进行喷漆、涂层工艺(具体工艺按照蒙皮修理要求进行处理)，以降低维修所带来的隐身性能损失。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于：
补片I边长为切孔直径的2倍；补片II的厚度为蒙皮厚度的80％，直径比切孔直径小2mm；胶粘剂I由EA 9309.3型结构胶与与碳纤维短切丝和碳粉按照质量比5：3：2进行充分混合制得；胶粘剂II由EA 9309.3型结构胶与碳粉按照质量比10：1充分混合制得；其余处理与修复方式与实施例1相同。
此外，本实施例的固化工艺为：
(1)在8分钟内均匀的提高温度至65℃；(2)在第8分钟至第13分钟间均匀的提高温度至85℃；(3)保持此状态至第123分钟；(4)至第148分钟恢复温度至室温、压强至标准大气压。
实施例1的飞机蒙皮修复前后，拉伸试验测试结果如图7～10所示：
可以看出，未破损的飞机蒙皮母板最大拉伸载荷为54017N；破损后蒙皮最大拉伸载荷为18900N；单面修补后，对修补处粗磨，粗磨后试件最大拉伸载荷为53897N，为母板强度的99％以上，破损部位是胶接部分；粗磨后对修补处细磨，细磨后试件最大拉伸载荷35622N，为母板强度的66％，其破损部位是胶接部分。因此粗磨的修补效果要好于细磨，考虑到长期使用抢修可选用粗磨。
以上技术方案阐述了本发明的技术思路，不能以此限定本发明的保护范围，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上技术方案所作的任何改动及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种直升机蒙皮弹孔修复工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1.弹孔预处理：将受冲击导致发生形变的部位以击穿孔中心至发生形变的边缘为半径成圆形切下，并将切下后形成的切孔边缘进行打磨，打磨后切孔截面呈倒梯形；确定蒙皮待修复域，所述待修复域用于粘贴补片一；
步骤2.补片制备：根据蒙皮待修复域尺寸制备补片一；依据切孔尺寸制备圆形补片二，并对补片二边缘进行打磨，打磨后的补片二截面形状与切孔截面形状相同；
步骤3.将表面及侧面涂抹胶粘剂的补片二，置于切孔中，补片二与切孔形成的缝隙区也采用胶粘剂填充，然后在待修复域上通过胶粘剂粘贴补片一；
步骤4.胶粘剂固化：采用分步固化法固化胶粘剂。
2.根据权利要求1所述的一种直升机蒙皮弹孔修复工艺，其特征在于，所述步骤1还包括对待修复域的蒙皮进行表面预处理：选择200～1500目的砂纸将蒙皮待修复域内喷漆打磨干净，然后对待修复域暴露出的金属部分进行保护处理，完成后用丙酮擦干。
3.根据权利要求1所述的一种直升机蒙皮弹孔修复工艺，其特征在于，所述步骤2的补片一呈以切孔直径的1.5～2.5倍为边长，切孔中心为中心的圆角矩形。
4.根据权利要求1所述的一种直升机蒙皮弹孔修复工艺，其特征在于，所述步骤2的圆形补片二的直径比切孔直径小2～4mm，补片二的厚度为蒙皮厚度的80％～90％。
5.根据权利要求1所述的一种直升机蒙皮弹孔修复工艺，其特征在于，所述步骤3中涂抹在补片二外表面，切孔及补片二的缝隙区的胶粘剂为混合胶一，所述混合胶一为质量比5～6：3：1～2的结构胶与碳纤维短切丝和碳粉混合物；涂抹在待修复蒙皮与补片一之间的胶粘剂为混合胶二，所述混合胶二为质量比为1：8～10的碳粉与结构胶的混合物。
6.根据权利要求5所述的一种直升机蒙皮弹孔修复工艺，其特征在于，所述结构胶为9309.3型结构胶。
7.根据权利要求1所述的一种直升机蒙皮弹孔修复工艺，其特征在于，所述步骤4的分步固化法为：所述步骤4的分步固化法为：(1)均匀升温至55～65℃；(2)5分钟内均匀升温至75～85℃；(3)保温110～130分钟；(4)15～25分钟恢复温度至室温、压强至标准大气压。
8.根据权利要求1所述的一种直升机蒙皮弹孔修复工艺，其特征在于，所述补片一、二选用采用碳纤维预浸料，纤维铺层按0°/45°/-45°/90°铺层。
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