碳纖維材料在飛機上的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，從民航到軍用可謂多點開花。其中碳纖維作為飛機蒙皮的應(yīng)用方式較為成功，不過碳纖維飛機蒙皮在加工過程中可能會出現(xiàn)2種缺陷，導(dǎo)致性能不穩(wěn)定。只有分析其中的原因，找到解決方法，才能讓碳纖維在飛機上的應(yīng)用得到長遠(yuǎn)的發(fā)展。
 
碳纖維飛機蒙皮可能存在的2種缺陷
 
    如何找到碳纖維飛機蒙皮的缺陷？
 
    在飛機建造之前，通常會進行一些實驗和模擬，通過設(shè)計碳纖維層壓板的缺陷模型，利用超聲波在碳纖維材料中形成的反射信息的這一原理，再根據(jù)反射回波的時間和幅頻進行詳細(xì)分析，繼而得到碳纖維材料內(nèi)部深埋的缺陷信息，最終進行評估。
 
    纖維飛機蒙皮可能存在的2種缺陷
 
    1、纖維飛機蒙皮成型過程中產(chǎn)生的缺陷
 
    在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造過程中，一定的工藝條件下，基體樹脂與增強織物纖維均勻混合，并結(jié)合完好，纖維與樹脂、鋪層與鋪層直接按達(dá)到預(yù)想的界面結(jié)合強度。纖維本身不會對復(fù)合材料節(jié)后質(zhì)量和性能引起明顯的變化，除非固化條件的偏離損壞了纖維原有的性能。
 
    而在給定的溫度、壓力等工藝條件下，基體樹脂隨著固化溫度的變化，黏度會產(chǎn)生明顯的變化，當(dāng)固化參數(shù)優(yōu)化不合理或者出現(xiàn)波動、偏離時，可能回影響樹脂流動性和滲透性以及纖維與樹脂、鋪層與鋪層的結(jié)合界面質(zhì)量，嚴(yán)重時，回產(chǎn)生分層、氣孔、數(shù)送燈缺陷。
 
    2、纖維飛機蒙皮裝配過程中產(chǎn)生的缺陷
 
    裝配過程中是指肋和蒙皮的連接，或加強筋與蒙皮連接，通常采用鉆孔、鉚接方式進行連接。然而這種方式都會產(chǎn)生損傷，其損傷產(chǎn)生機理有所不同，鉆孔或者劃窩會使蒙皮和鉆頭接觸產(chǎn)生熱疲勞和應(yīng)力疲勞。鉚接蒙皮是由于沖擊損傷，劃窩的過程使碳纖維復(fù)合材料蒙皮從一個室溫—高溫—室溫的熱循環(huán)，其過程產(chǎn)生的熱應(yīng)力使膠層開裂。
 
    在考慮環(huán)境因素影響的情況下，隨著天氣的溫度變化和濕度變化，這些損傷加巨擴展、積累，從而導(dǎo)致飛機蒙皮的老化，其強度、剛度、耐濕熱性能均下降，其使用壽命也縮短。飛機蒙皮的主要缺陷集中在連接位置附近，這是由成型工藝決定的，碳纖維蒙皮的超聲波檢測實驗中故意選擇連接的鉚釘區(qū)域為檢測的典型區(qū)域，這也既可以觀察到鉚釘處蒙皮的連接狀況，又能觀察到鉚釘其他區(qū)域蒙皮的連接狀況。
 
    分析碳纖維材料制作飛機蒙皮的整個過程的所有環(huán)節(jié)，再結(jié)合模擬實驗的分析思路，將其中存在缺陷的可能進行排除，目的都是為了在后續(xù)碳纖維航空應(yīng)用上更加高效安全。