微波固化技术在飞机复合材料维修中的应用的概述

微波固化技术在飞机复合材料维修中的应用的概述

    复合材料以其质轻、高强、高刚、耐腐蚀等优点，成为民用飞机结构材料的生力军。先进民用飞机在结构中大量地使用了复合材料，主要部位有：整流包皮、副翼、发动机机罩、阻力板、扰流器、起落架舱门、水平和垂直尾翼、方向舵及其他主要及次要承力结构件等。复合材料非比寻常的物理特性和可设计性，以及近年来生产成本的降低，加速了飞行器结构选材从金属材料向复合材料转变的进程。复合材料的应用具有可使飞机结构减重10％一4o％、结构设计成本降低15％～30％的优势。面对较高的燃油价格和越来越严格的污染物排放标准，复合材料能使飞机减重的优点显得尤为重要。~tlB777飞机复合材料用量已占整机结

构重量的l1％。B787飞机主要结构件全部采用复合材料，结构重量中复合材料占到了50％。从民用飞机使用复合材料的情况来看，复合材料在飞机上的用量和应用部位已成为衡量飞机结构先进性的重要指标之一。飞机复合材料结构在鸟撞、雷击、弹伤以及维护或操作不当情况下，非常容易发生损伤，如分层、缺口、裂纹、破孔和断裂等。这些损伤会显著降低飞机复合材料的静、动态承载性能，严重时会直接威胁飞机的安全。传统的机械修理方法是把金属补强板用铆接或螺接的方法在损伤部位进行局部补强。这种修理方法的突出缺点是结构重量增加很多，并且由于在修理过程中需要对原结构开孔，会形成新的应力集中源，导致结构提前开裂破坏。胶结修理技术由于具有结构增重小、成型性能好、抗疲劳和耐腐蚀性能好、修理时间短、成本低等优点，在飞机复合材料结构维修中得到了应用，并取得了良好的经济效益。然而，一般的胶结修理，在固化过程中存在传热速度慢、温度梯度大、固化不均匀和固化速度低缺陷，从而导致修补设备复杂、维修环境要求苛刻，难以实现快速、高质量的维修需要。

    微波是一种电磁波，波长为1～1000率为0．3～300 GHz。自19世纪末，赫兹证实电磁波的存在，1936年美国N-q~．South Worth证实电磁波可以在空心的金属管中传输以来，微波技术已应用于材料、废物处理、电子、食品加工、化工、医药、环境保护、家庭生活和军事等领域。近年，在飞机复合材料结构胶结修理中导入微波固化技术，不仅可有效提高维修质量，缩短维修周期，而且体现出节能、环保等诸多优点。其作为绿色工艺的手段之一而受到人们的广泛重视。