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新加坡A*STAR研发改善碳纤维飞机部件维修的新工

  A*Star团队正在帮助专门从事飞机维护、修理和大修的新加坡公司加深对高技术碳纤维部件修理技术的了解。
 
  碳纤维结构的强度足以取代通常由钢制成的航空电子部件。但是,当这些轻质材料损坏时,需要特殊的维修技术,以确保它们仍然能够承受机械负荷。技术人员通常会从缺陷部位切割出楔形块,然后用胶水粘在预先制作好的补丁上。最后,将组件放入称为热压罐的加压烘箱中,以除去挥发性气体并固化粘合剂。
 
  然而,基于热压罐的维修技术不适用于用来维护不能从飞机上移除的超大部件,如机翼或机身。来自新加坡科技研究局(A*STAR)下属新加坡制造技术研究所(SIMTech,Singapore Institute of Manufacturing Technology)的Stefanie Feih和同事现在已经研究了一种在碳纤维结构仍在飞机上的情况下修补碳纤维结构的技术。
 
  该团队研究了一种双真空减压工艺,在贴片顶部放置一个包含内部柔性真空袋的刚性盒子。通过在该腔室中创建第二个不同的真空度,可快速从维修材料中去除挥发性气体。然后将贴片转移到飞机上以完成固化步骤。
 
  “双重真空减压为本已非常复杂的维修方案增添了一个额外的步骤,”Feih说。 “修复过程需要对表面进行高精度的表面温度控制,而且内部特征通常很复杂。进行大规模修复会使过程复杂化。”
 
  最终补丁中的高孔隙率是碳纤维修复过程中的一个重要问题,因为空隙会降低机械强度。研究人员发现,用于粘合修复补片的粘合剂薄膜也可以捕获挥发性气体,从而产生额外的空隙。然而,发现双真空减积工艺几乎完全消除了所有修复几何形状的粘合膜和修补补片中的孔隙率。
 
  “这些调查结果突出了为什么你需要在航空枢纽城市中拥有高技能的劳动力,”Feih说。 “这对于吸引运营商到新加坡至关重要,我们开展了这个项目,以提高对当地公司复合结构维修流程的理解。”
 
  Feih及其同事还通过机械测试从简单的层压薄膜到更复杂的楔形形状的配置来检查贴片几何形状的影响。在这里,圆形三维修复在张力下证明本身比简化的二维形状更强。需要进一步研究以确定在飞行期间真实部件所经历的复杂条件下的最佳改进。
 
  补充资料
 
  A*STAR (Agency for Science, Technology and Reseach)A*STAR是新加坡最大的研究所。类似中国的中科院、德国的马普所,致力于发展领先的科学技术,并将其应用到实际中去。它拥有好多子所,其中包括新加坡制造技术研究所Singapore Institute of Manufacturing Technology (SIMTech)。

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