微波固化技術在飛機復合材料維修中的應用的概述

    復合材料以其質輕、高強、高剛、耐腐蝕等優(yōu)點，成為民用飛機結構材料的生力軍。先進民用飛機在結構中大量地使用了復合材料，主要部位有：整流包皮、副翼、發(fā)動機機罩、阻力板、擾流器、起落架艙門、水平和垂直尾翼、方向舵及其他主要及次要承力結構件等。復合材料非比尋常的物理特性和可設計性，以及近年來生產(chǎn)成本的降低，加速了飛行器結構選材從金屬材料向復合材料轉變的進程。復合材料的應用具有可使飛機結構減重10％一4o％、結構設計成本降低15％～30％的優(yōu)勢。面對較高的燃油價格和越來越嚴格的污染物排放標準，復合材料能使飛機減重的優(yōu)點顯得尤為重要。~tlB777飛機復合材料用量已占整機結

構重量的l1％。B787飛機主要結構件全部采用復合材料，結構重量中復合材料占到了50％。從民用飛機使用復合材料的情況來看，復合材料在飛機上的用量和應用部位已成為衡量飛機結構先進性的重要指標之一。飛機復合材料結構在鳥撞、雷擊、彈傷以及維護或操作不當情況下，非常容易發(fā)生損傷，如分層、缺口、裂紋、破孔和斷裂等。這些損傷會顯著降低飛機復合材料的靜、動態(tài)承載性能，嚴重時會直接威脅飛機的安全。傳統(tǒng)的機械修理方法是把金屬補強板用鉚接或螺接的方法在損傷部位進行局部補強。這種修理方法的突出缺點是結構重量增加很多，并且由于在修理過程中需要對原結構開孔，會形成新的應力集中源，導致結構提前開裂破壞。膠結修理技術由于具有結構增重小、成型性能好、抗疲勞和耐腐蝕性能好、修理時間短、成本低等優(yōu)點，在飛機復合材料結構維修中得到了應用，并取得了良好的經(jīng)濟效益。然而，一般的膠結修理，在固化過程中存在傳熱速度慢、溫度梯度大、固化不均勻和固化速度低缺陷，從而導致修補設備復雜、維修環(huán)境要求苛刻，難以實現(xiàn)快速、高質量的維修需要。

    微波是一種電磁波，波長為1～1000率為0．3～300 GHz。自19世紀末，赫茲證實電磁波的存在，1936年美國N-q~．South Worth證實電磁波可以在空心的金屬管中傳輸以來，微波技術已應用于材料、廢物處理、電子、食品加工、化工、醫(yī)藥、環(huán)境保護、家庭生活和軍事等領域。近年，在飛機復合材料結構膠結修理中導入微波固化技術，不僅可有效提高維修質量，縮短維修周期，而且體現(xiàn)出節(jié)能、環(huán)保等諸多優(yōu)點。其作為綠色工藝的手段之一而受到人們的廣泛重視。