王志平：國(guó)際先進(jìn)的復(fù)合材料修理技術(shù)能力隨著復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的用量及應(yīng)用部位的變化而發(fā)生著改變?？湛虯350飛機(jī)和波音787飛機(jī)開(kāi)創(chuàng)性地將先進(jìn)復(fù)合材料的用量提升到飛機(jī)總重量的50%以上，幾乎所有的主結(jié)構(gòu)材料均采用了復(fù)合材料。而之前空客A320、A330等機(jī)型復(fù)合材料用量?jī)H占結(jié)構(gòu)總重量的15%左右；波音777飛機(jī)中復(fù)合材料的重量約占11%，早期的波音747-100飛機(jī)中復(fù)合材料的重量?jī)H占1%。復(fù)合材料制造技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)也對(duì)復(fù)合材料的修理技術(shù)能力提出挑戰(zhàn)。航空器制造商在傳統(tǒng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)修理技術(shù)的基礎(chǔ)上，相繼開(kāi)發(fā)了更便捷、更有針對(duì)性的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的修理技術(shù)。以波音787復(fù)合材料結(jié)構(gòu)修理技術(shù)為例，波音787的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成和鋁結(jié)構(gòu)一樣可以用螺栓打補(bǔ)丁修理，飛機(jī)可以迅速返回執(zhí)行飛行計(jì)劃。另外，波音公司針對(duì)飛機(jī)服役過(guò)程中機(jī)身容易受到各種沖擊損傷的情況，設(shè)計(jì)了一種“快速?gòu)?fù)合材料修理”（QCR），可以修復(fù)承力結(jié)構(gòu)上的小型損傷區(qū)域。QCR即采用輕薄的預(yù)固化補(bǔ)片粘貼在損傷部位，提供暫時(shí)性修理，使飛機(jī)可繼續(xù)服役到下一個(gè)檢驗(yàn)期。一般來(lái)說(shuō)，在結(jié)構(gòu)的任何部位，在許用損傷容限內(nèi)，均可采用這種修理。在標(biāo)準(zhǔn)化方面，波音公司限定了787上結(jié)構(gòu)材料的種類(lèi)數(shù)量，從而方便修理商儲(chǔ)備修理材料。波音787結(jié)構(gòu)修理手冊(cè)涵蓋的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)修理更詳細(xì)、可操作性更強(qiáng)。

先進(jìn)復(fù)合材料修理技術(shù)正在發(fā)生很大的變革。事實(shí)上，大多數(shù)復(fù)合材料修理培訓(xùn)還只是一種非常普通的、粗略的介紹。希昂復(fù)合材料系統(tǒng)公司認(rèn)為，隨著復(fù)合材料在主體結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用日趨增多，按照流程進(jìn)行操作以及對(duì)無(wú)損檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行高技術(shù)的判讀，對(duì)于保證復(fù)合材料結(jié)構(gòu)完整性非常必要。目前，希昂復(fù)合材料系統(tǒng)公司正在考慮解決這一問(wèn)題，例如，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)情境的方法進(jìn)行模擬培訓(xùn)，在實(shí)驗(yàn)室為維修人員提供一些修理不恰當(dāng)或誤操作后的復(fù)合材料修理件，然后由維修人員討論并指出導(dǎo)致最終錯(cuò)誤的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重要原因。與此同時(shí)，英國(guó)吉?jiǎng)P恩集團(tuán)正在著手研制一種自動(dòng)化修理技術(shù)，該技術(shù)先用激光將每層復(fù)合材料中的樹(shù)脂熔化，剩下松動(dòng)的碳纖維用刷子刷掉，即可處理下一層復(fù)合材料。整個(gè)操作流程十分快捷，一名維修人員可同時(shí)操作多臺(tái)機(jī)器設(shè)備，效率很高。歐洲航空防務(wù)及航天公司一直在努力開(kāi)發(fā)飛機(jī)復(fù)合材料構(gòu)件自動(dòng)化修理技術(shù)，包括損傷檢測(cè)、表面準(zhǔn)備、修理補(bǔ)片制備、補(bǔ)片安裝及修理后質(zhì)量檢查。與此同時(shí)，德國(guó)宇航中心正在研究一種自動(dòng)樹(shù)脂注入修理技術(shù)，目的是進(jìn)一步開(kāi)發(fā)挖補(bǔ)修理能力，包括采用計(jì)算機(jī)控制打磨技術(shù)去除損傷、修補(bǔ)織物內(nèi)自動(dòng)注入樹(shù)脂及固化，尤其適用于曲面較大構(gòu)件損傷的修理，可以降低修理的復(fù)雜性。

王志平：從“九五”開(kāi)始，國(guó)內(nèi)的航空航天材料院所、民航以及部分高校就開(kāi)始系統(tǒng)研究復(fù)合材料損傷修理技術(shù)，對(duì)層合板的挖補(bǔ)、貼補(bǔ)修理和蜂窩夾層結(jié)構(gòu)損傷換芯修理進(jìn)行了深入研究，出版了《復(fù)合材料結(jié)構(gòu)修復(fù)指南》。但是，這些工作多結(jié)合各單位自身技術(shù)及應(yīng)用特點(diǎn)開(kāi)展，而且僅局限在軍用飛機(jī)復(fù)合材料的修理方面，并不完全適用于民機(jī)。

對(duì)于民用飛機(jī)的復(fù)合材料修復(fù)，只有民航系統(tǒng)對(duì)波音飛機(jī)和空客飛機(jī)復(fù)合材料損傷修理進(jìn)行過(guò)一些研究，但還沒(méi)有通過(guò)適航認(rèn)證的民機(jī)復(fù)合材料損傷修理的成套技術(shù)，復(fù)合材料的修理基本依賴(lài)國(guó)外技術(shù)支持，并且相當(dāng)一部分復(fù)合材料損傷還要送國(guó)外修理。我國(guó)民航維修領(lǐng)域有關(guān)復(fù)合材料的修理技術(shù)、設(shè)備（工具）、人才和經(jīng)驗(yàn)等方面都極其有限，在復(fù)合材料修理現(xiàn)場(chǎng)的絕大多數(shù)工具都是他國(guó)產(chǎn)品。

對(duì)此，我國(guó)航空維修領(lǐng)域的決策者們應(yīng)給予高度重視，要在航空維修領(lǐng)域大力普及復(fù)合材料基礎(chǔ)知識(shí)及正確的復(fù)合材料修理概念和模式；督促航空設(shè)計(jì)研究機(jī)構(gòu)加大復(fù)合材料損傷特點(diǎn)及損傷容限研究力度；要重視復(fù)合材料損傷檢測(cè)技術(shù)及設(shè)備的應(yīng)用研究；要開(kāi)發(fā)更為簡(jiǎn)便、高效的復(fù)合材料修理技術(shù)、設(shè)備。

王志平：復(fù)合材料的損傷檢測(cè)既是損傷評(píng)價(jià)的依據(jù)，也是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)修理的前提與基礎(chǔ)，在確定是否可修以及修理方案以前，必須對(duì)損傷部件進(jìn)行徹底的無(wú)損檢查，以確定損傷的類(lèi)型與程度。現(xiàn)有的飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)常用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)包括：

目視檢測(cè)法是使用最廣泛、最直接的無(wú)損檢測(cè)方法。它可以檢查出褪色、表面劃傷、裂紋、起泡、起皺、凹痕、富膠、貧膠等缺陷；敲擊檢測(cè)法是利用小錘或其他工具輕輕敲擊復(fù)合材料制件，通過(guò)辨聽(tīng)聲音差異來(lái)查找損傷，適用于檢測(cè)夾層結(jié)構(gòu)面芯脫粘、層合板分層以及脫膠等損傷，但受操作者的經(jīng)驗(yàn)影響較大；射線檢測(cè)法利用X射線成像原理檢測(cè)復(fù)合材料內(nèi)部損傷，特別適合于檢測(cè)夾層結(jié)構(gòu)的內(nèi)部損傷以及復(fù)合材料中的夾雜，對(duì)垂直于材料表面的裂紋也具有較高的檢測(cè)靈敏度和可靠性, 對(duì)樹(shù)脂聚集與纖維聚集也有一定的檢測(cè)能力, 也可測(cè)量小厚度復(fù)合材料鋪層中的纖維彎曲等缺陷，但對(duì)復(fù)合材料中最為常見(jiàn)的分層缺陷檢測(cè)比較困難，對(duì)平行于材料表面的裂紋射線檢測(cè)技術(shù)也不敏感；超聲檢測(cè)法是利用超聲波的反射情況來(lái)判定損傷的類(lèi)型、位置與深度等信息，可以用于檢測(cè)孔隙率、分層、脫膠、夾雜、疏松、裂紋等大部分損傷類(lèi)型，主要包括有脈沖反射法、穿透法、反射板法、共振法、阻抗法等，它們各有特點(diǎn)，可根據(jù)材料結(jié)構(gòu)的不同選用合適的檢測(cè)方法；渦流檢測(cè)法的基本原理是利用渦流探頭中線圈通以交變電流后，能夠在線圈附近的檢測(cè)試樣中產(chǎn)生渦流，該渦流又能產(chǎn)生一個(gè)交變反磁場(chǎng)，交變反磁場(chǎng)會(huì)改變線圈磁場(chǎng)，從而使流經(jīng)線圈中的電流也隨之改變，當(dāng)線圈上的電壓恒定，線圈中電流變化引起線圈阻抗變化，通過(guò)測(cè)量線圈阻抗的變化，就可以得到試樣內(nèi)部的缺陷信息；紅外成像檢測(cè)法：當(dāng)復(fù)合材料內(nèi)部存在損傷時(shí)，將改變其熱傳導(dǎo)特性，此時(shí)通過(guò)熱成像裝置就可顯示損傷的位置和大小。

王志平：根據(jù)不同的損傷類(lèi)型以及損傷部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，應(yīng)采用不同的結(jié)構(gòu)修理方法。典型的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)修理方法可分為機(jī)械連接修理與膠接修理方法：

機(jī)械連接修理方法。該方法是將補(bǔ)片通過(guò)機(jī)械連接蓋住損傷或缺陷區(qū)域完成修理的一種方法。補(bǔ)片即可用金屬板，又可用復(fù)合材料板。金屬板中多用鈦板和鋁板，連接方法多用螺接和鉚接，特別是單面鉚接。機(jī)械連接修理便于外場(chǎng)使用，方便快捷，但有應(yīng)力集中，有時(shí)會(huì)影響氣動(dòng)外形。臨時(shí)性修理應(yīng)用該法，條件具備時(shí)再將其拆去，改用膠接的永久性修理。

膠接修理方法。膠接修理法又可分為注射法、混合物填充法、貼補(bǔ)法、嵌入式補(bǔ)片修理法（挖補(bǔ)法）和夾層結(jié)構(gòu)修理。注射法一般用于修復(fù)層合板中的小分層（特別是邊緣分層）以及蜂窩夾芯中蒙皮與蜂窩芯脫膠等。該方法通過(guò)將流動(dòng)性較好的樹(shù)脂注入分層或脫粘的損傷區(qū)，采用常溫固化或加熱固化，以修理復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的損傷?；旌衔锾畛浞ㄅc注射法類(lèi)似，只不過(guò)填充物多為短切纖維-樹(shù)脂混合物。該方法一般用于修復(fù)小范圍的表面損傷以及緊固件孔損傷。貼補(bǔ)法是指在損傷結(jié)構(gòu)區(qū)域粘貼膠膜和補(bǔ)片，補(bǔ)片可以是預(yù)先固化好的復(fù)合材料層壓板，也可以是鈦、鋁等合金制作的金屬板。為了減小剝離應(yīng)力和剪應(yīng)力集中，補(bǔ)片邊緣常設(shè)計(jì)成楔形角度。嵌入式補(bǔ)片修理法（挖補(bǔ)法）是通過(guò)打磨或切割的方法清除復(fù)合材料損傷部位，再與預(yù)浸料補(bǔ)片或預(yù)浸漬的濕鋪層補(bǔ)片膠接，填補(bǔ)新材料的一種修理方法。根據(jù)去除損傷部位形狀的不同分為階梯法和斜接法。挖補(bǔ)法是較先進(jìn)的方法，適用范圍廣、恢復(fù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，而且外形恢復(fù)較好，是一種永久性修理方法。夾層結(jié)構(gòu)修理，夾層結(jié)構(gòu)是由上、下蒙皮通過(guò)膠膜或膠粘劑與芯子相連接的一種結(jié)構(gòu)，由于該結(jié)構(gòu)的蒙皮較薄，和芯子之間有明顯的膠接界面，所以在使用中常會(huì)發(fā)生蒙皮分層、板芯脫膠以及蒙皮損傷和芯子塌陷等缺陷。對(duì)于不同損傷程度，采用不同的修理方法。

王志平：未來(lái)五年，國(guó)內(nèi)航空維修將迎來(lái)飛速發(fā)展期，中國(guó)航空公司運(yùn)營(yíng)的客機(jī)和貨機(jī)總數(shù)將超過(guò)2850架，中國(guó)航空維修行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到450億元以上。新增維修技術(shù)人員需要在2.4萬(wàn)人以上。大力發(fā)展復(fù)合材料維修技術(shù)將會(huì)大幅度降低復(fù)合材料部件維修成本、提高維修效率，進(jìn)而減少飛機(jī)在廠時(shí)間，可為維修機(jī)構(gòu)及航空公司帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。