在航空領域，複合材料憑藉比強度高、比模量高、疲勞性好以及可設計性強等突出優勢，應用愈發廣泛。例如，A350 與 B787 飛機上複合材料用量占全機質量已超 50%;國產 C919 飛機複合材料占比約 12%，《2025-2030年全球及中國樹脂行業市場現狀調研及發展前景分析報告》預計 CR929 飛機複合材料占比將提升至 50% 以上。然而，飛機複合材料零部件在生產製造和服役過程中，常因工藝控制不當、自然環境影響和外來物撞擊等，出現各類缺陷和損傷。樹脂作為複合材料的關鍵組成部分，在飛機複合材料結構修理中起著不可或缺的作用。隨著2025年樹脂行業不斷發展，飛機複合材料結構修理技術迎來新的發展機遇。
2.1 按損傷現象精準分類
飛機複合材料結構損傷按現象可分為表面損傷和內部損傷。劃痕、擦傷、凹坑、燒蝕、褶皺屬於目視可見的表面損傷;分層、脫膠、濕氣進水則需通過無損探測才能發現的內部損傷。
2.2 從損傷原因深入剖析
從損傷原因來看，衝擊損傷最為常見，多由工具脫落、地面器材、飛鳥撞擊等外來物造成，可導致複合材料結構剝落、分層、脫膠等破壞。雷擊損傷出現頻率相對較低，當飛機遭遇雷擊且防護措施失效時，複合材料構件表面會燒蝕、炭化，還可能引發內部電化學反應。疲勞損傷較為少見，飛機複合材料構件在長期交變荷載作用下，會出現基體樹脂開裂、纖維斷裂等現象，襟翼頻繁展開和收起就可能引發此類損傷。
2.3 依據損傷程度合理處理
依據損傷程度，飛機複合材料損傷可分為可允許損傷、可修理損傷和不可修理損傷。可允許損傷較小，不影響飛機結構功能和完整性，如微小劃痕或淺凹坑，可通過打磨、塗漆處理。可修理損傷超出許可範圍，會導致結構性能下降，如複合材料層合板分層損傷，可採用注膠修理或鋪層修理恢復性能。不可修理損傷範圍過大，無法通過修理恢復原有結構性能，如嚴重衝擊穿孔、大面積分層和脫膠，此時只能更換零部件。
3.1 多維度損傷評估
制定修理方案前，需對飛機複合材料結構件的缺陷或損傷進行綜合評估，考量損傷數量、位置、類型以及結構件的重要程度等。不同重要程度的結構件，損傷修理容限判定標準不同。飛機交付前，損傷評估依據主要來自復材件驗收條款;交付服役後，評估依據則主要來自飛機結構修理手冊。
3.2 多樣化修理方法
飛機複合材料結構修理方法豐富多樣，包括鋪層修理、注膠與填膠修理、膠接修理和機械修理等。鋪層修理適用於複合材料層合結構內部大面積分層等可修理損傷，將損傷區域逐層打磨切除，用預浸料或濕鋪層製作補片，重新鋪貼並固化。注膠修理針對複合材料層合結構內部小面積分層等損傷，通過針孔注射低粘度樹脂，使其在損傷區固化粘合。填膠修理用於複合材料層合結構表面劃痕、凹坑等損傷，在損傷區域填充樹脂膠或混合物。膠結修理適用於厚度較薄的複合材料板件完全斷裂損壞的情況，通過搭接和膠粘劑固化粘接斷裂板件與補強片。機械連接修理則針對有一定厚度的複合材料板件斷裂或損傷無法用鋪層修理恢復承載的情況，通過緊固件將損傷件與補強件螺接或鉚接。
4.1 明確修理準則
飛機複合材料層合板鋪層修理需遵循多項準則。在結構性能恢複方面，要恢復結構承載能力、傳載路徑，保證結構剛度，使其在疲勞、腐蝕和環境影響下性能穩定，同時不改變飛機氣動外形。在使用功能恢複方面，要恢復原結構使用功能，如雷達罩透波率。在修理增重方面，需準確評估並控制修理增重，滿足飛機質量平衡要求。在修理效率與成本方面，要優化工藝流程，合理選擇材料和方法，降低修理成本。在修理工藝與材料方面，所有材料需按規範選用，遵循相應工藝規範。此外，還需注意固化加熱次數限制、恢復原結構防護措施以及防止電化腐蝕等問題。
4.2 規範鋪層修理工序
鋪層修理主要工序包括清除水分、清除損傷、打磨清潔損傷區、預浸料或濕鋪層鋪層、封裝、固化、整修表面和修後檢測。
4.3 預浸料鋪層修理實例操作
以 100mm×100mm 的碳纖維環氧樹脂複合材料層合板為試板，假定第 3 層鋪層有直徑約 10mm 近圓形夾雜物。選用室溫固化碳纖維環氧樹脂預浸料，厚度約 0.25mm，可加熱至 80℃以下加快固化速度。首先在透明薄膜上製作模線樣板，將樣板粘貼在試板上，畫出打磨區域並進行逐層階梯打磨。打磨後用芳綸布蘸丙酮清潔。提前取出預浸料下料，製作補片並標識。將模線樣板再次定位粘貼，塗抹樹脂膠後按順序鋪貼補片。之後進行封裝，抽真空檢查後加熱至 80℃固化 0.5h，拆真空泵保壓 2h，最後打磨拋光並進行超聲無損探傷。
4.4 濕鋪層修理實例操作
以100mm×100mm碳纖維環氧樹脂複合材料層合板和玻璃纖維環氧樹脂複合材料層合板為試板，假定第3層鋪層有直徑約10mm長圓狀分層。選用玻璃纖維織物、室溫固化 A/B 組分樹脂，纖維厚度約 0.15mm，可加熱至 80℃以下加快固化速度。先按圖紙裁切長圓孔紙質模板，在試板上劃線並進行逐層階梯打磨，打磨後清潔。下料玻璃纖維布和無孔隔離膜，計算樹脂總量並調配。製作濕鋪層並按樣板劃線、下料、製作補片。定位鋪貼補片後進行封裝，抽真空檢查，加熱至 80℃固化 0.5h，拆真空泵保壓 2h，最後打磨拋光並進行超聲無損探傷。
4.5 鋪層修理工藝問題反思
對修理後的試板進行目視檢查和超聲無損檢測，發現部分試板出現二次損傷、孔隙超標、分層等現象。經分析，打磨時應選擇合適打磨頭低速操作，避免損傷完好區域;要做好打磨區域清潔保護，防止二次污染;鋪層刮平時要控制力度，避免氣泡和缺膠;注意鋪層角度，防止出錯;封裝時檢查鋪覆順序，及時進行抽真空泄漏檢查和補救;同時要考慮濕熱環境對修理結果的影響，並繼續開展修復後試板結構強度分析與試驗驗證。
隨著2025年樹脂行業的發展，飛機複合材料結構損傷分析和修理技術取得顯著進步。理論資料庫和分析模型不斷完善，傳統修理方法持續改進創新，新興快捷修理方法不斷湧現，輔助修理監測手段逐步完善，飛機複合材料修理技術正朝著高質、高效、便捷、低成本的方向發展。未來，我國需借鑑國外成熟經驗，建立健全飛機複合材料結構修理行業標準，搭建規範化、數位化平台，實現大數據共享，推動複合材料修理向標準化、智能化、自動化邁進，提升我國航空產業綜合實力 。
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