復合材料的廣泛應用推動了飛機制造業的發展，但其修復是目前面臨的一大難題。怎么解決？大牛們告訴你：這都不是事兒！

    當亞特蘭大達美航空公司宣布計劃從空客和龐巴迪公司大量購進飛機時，航空公司有關人員曾明確表示本次購買活動的重點是用更輕、更節省燃油的飛機來重建機隊。

    航空航天制造商在新一代客機制造中大量地使用復合材料。復合材料零部件在客機制造中應用已有幾十年歷史。時至今日，多達一半的飛機部件（包括主要結構，如機翼和機身等等）均可由復合材料制成。

    對于航空公司來說，向復合材料的轉變為人們創造了一個機會，使得人們重新思考維持噴氣機最佳狀態所需的修理和維護操作。雖然第一臺達美航空的新型噴氣機到2017年年底才會投入使用，但該公司已經在尋找維護和維修復合材料飛機部件更好的方法，復合材料部件的維修維護方法與已經維護了很多年的金屬部件大不相同。

    該航空公司正在與佐治亞理工學院（Georgia Tech）合作，密切關注當前用于修復復合材料零件的方法，并確定提高效率和降低成本的手段。

    斯圖爾特工業與系統工程學院（Stewart School of Industrial and Systems Engineering）教授Chuck Zhang說：“航空公司之所以想要研發自己修復這些部件的技術，是因為它更便宜、更快捷。” “但修復復合材料部件的技術確實需要技術的不斷改進，現在這些工作大部分仍是手工完成的。”

    最近，在達美公司復合材料部件維修店內，飛機鼻錐的維修正處于過程的不同階段，其中有黑色標記的區域需要進一步檢修。在這附近，反推裝置正等待打磨、整理和涂裝。

    達美公司機隊項目總經理Todd Herrington說：“我們做復合材料修復已經好多年了。然而，現在改變了的是結構類型，這包括了我們所謂的主結構部分——即是對飛機繼續安全飛行至關重要的結構類型。”

    目前，當需要對作為飛機主要結構部分的復合材料部件進行維修時，技術人員往往使用金屬或預先加工好的復合補片，用金屬緊固件將其固定。但Herrington表示，這并不理想。

    “我們添加到飛機上的永久重量越大，飛行距離越短、添加燃料越多，”他說。“同時，外部維修補丁也會增加阻力，這將影響維修部位的空氣動力學性能。”

    Zhang的團隊正在研究完善粘接修補材料的方法，從而使金屬緊固件可用粘合劑替代，并由此保留復合材料的輕量級優勢。而且航空航天工業并不是唯一能夠從中受益的行業。例如，汽車工業也在使用一些需要不斷改進修復技術的先進復合材料，Zhang表示。

    由美國國家標準和技術研究院贊助、佐治亞理工學院帶領的加速創新和高級復合嵌入材料技術團隊正在建立一個在未來15年復合材料修復技術發展的路線圖。

    達美航空公司機隊項目總經理Todd Herrington和斯圖爾特工業與系統工程學院教授Chuck Zhang進入達美航空維修廠的噴氣機底部。

    Zhang的團隊試圖克服的一個緊迫挑戰是如何在粘結修理完成后測試其強度。現行方法通常需要修復，測試斷裂點強度，然后使用破壞性測試結果作為指導進行再次修復。

    “我們希望尋找一種檢查連接點的完整性的方法，該方法在檢測過程中應當不對連接點造成實質的毀壞，”Herrington說。

    佐治亞理工學院的研究人員正在研究可以確保接合過程中粘合劑厚度和壓力均勻性的技術。

    “我們真正想做的是消除不同操作員修理造成的差異，”Herrington說。

    一種可能的方法是使用先進的納米材料和電子印刷技術將微型傳感器陣列嵌入粘合劑中，且這一方法對修復部件的強度不產生任何負面影響。技術人員可以通過這些傳感器來驗證材料均勻性。

    “這一想法通過嵌入某種類型的網格結構來測量每個節點之間的電容值差異，從而告訴我們哪里的厚度最大或哪里有壓力變化，”Herrington說。

    Zhang的團隊也在研究測試復合材料表面是否已為粘結過程做好準備的方法。該預處理其中一部分內容是仔細清潔和打磨粘結端兩側的復合材料，以確保表面恰好適合粘結。

    “當你在準備一個要進行粘合的原始部件時，你使用的砂紙的粒度、磨損程度、使用后表面的粗糙度都很重要，”Herrington說。“若能夠確定上述所有狀態那將是最好的，包括表面是否有污染。”

    Zhang的小組正處于評估紅外技術是否可檢測污染的存在及測量復合材料表面特性和紋理的早期階段。與達美合作的這兩個項目將在未來兩年內進行初步研究，以確定這些技術是否有應用的希望。

    “我們希望可以說明粘接修復部位可以以非破壞性的方式進行測量和檢查，”Herrington補充說，“這真的是我們一直以來最大的心愿。”