飞机钛合金蒙皮战伤便携气动铣切试验研究

doi:10.3969/j.issn.1004-132X.2023.19.006

中国机械工程 ›› 2023, Vol. 34 ›› Issue (19): 2320-2326.DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.19.006

飞机钛合金蒙皮战伤便携气动铣切试验研究

高昆1，2;任延岫1;朱悦2;齐乐华3;罗俊3

1.湖南省飞机维修工程技术研究中心飞机涂层与结构修复研究室，长沙，410124
2.空军航空维修技术学院航空机电设备维修学院，长沙，410124
3.西北工业大学机电学院，西安，710072

出版日期:2023-10-10 发布日期:2023-11-02
通讯作者: 罗俊（通信作者），男，1981年生，教授、博士研究生导师。研究方向为机械制造及其自动化、微滴喷射3D打印、石墨烯气凝胶打印。获省级自然科学一等奖1项。发表论文30余篇。E-mail：luojun@nwpu.edu.cn。
作者简介:高昆，男，1969年生，副教授。研究方向为航空修理工程、飞机结构修理、机械制造及其自动化。发表论文10余篇。
基金资助:
湖南省教育厅科学研究项目（21B0928）

Experimental Study of Portable Pneumatic Milling for Battle Damages of Aircraft Titanium Alloy Skins

GAO Kun1，2;REN Yanxiu1;ZHU Yue2;QI Lehua3;LUO Jun3

1.Aircraft Coating and Structural Repair Laboratory，Hunan Aircraft Maintenance Engineering
Technology Research Center，Changsha，410124
2.Aviation Electromechanical Maintenance College，Air Force Aviation Maintenance Technology
College， Changsha，410124
3.School of Mechanical Engineering，Northwestern Polytechnical University，Xi′an，710072

Online:2023-10-10 Published:2023-11-02

摘要/Abstract

摘要： 针对战伤飞机钛合金蒙皮破孔损伤难以被高效切割的问题，提出了气动铣切结合复合油雾喷射（CMJ）润滑的原位切割修理新工艺，采用开发的飞机蒙皮便携气动切削试验平台开展了薄壁钛合金蒙皮气动铣切试验。试验结果表明，铣切厚度为1.5 mm的钛合金蒙皮时，采用逆铣方式、10 mm铣刀、铣削宽度ae为1～3 mm时，可使气动马达工作在最佳功率段内；采用CMJ润滑，每次切削后，保持原有铣削宽度再切削1～2次，可提高刀具寿命和切口形状精度。采用该便携气动铣切与润滑装置及优化工艺参数在某机体上成功实现了破孔损伤部位的修复用圆孔切割，为飞机钛合金损伤修理提供了简单、实用的技术方法。

关键词: 飞机战伤, 结构抢修, 气动铣切, 复合雾滴喷射, 钛合金TC4

Abstract: Aiming at the problems that war-damaged aircraft titanium alloy skin damages were difficult to be efficiently cut， a novel in-situ cutting and repair process of pneumatic milling combined with CMJ lubrication was proposed. Through the developed aircraft skin portable pneumatic cutting test platform， the thin-walled titanium alloy pneumatic milling tests were carried out. The test results show that when the titanium alloy skin with a thickness of 1.5 mm is milling， the pneumatic motor may work in the best power range by using the up milling method， the 10 mm diameter milling cutter， and the milling width ae of 13 mm. With CMJ lubrication， re-cutting 12 times after each cutting with the same milling width may improve the tool life and cutting-edge shape accuracy. A prefect hole in a damaged specific aircraft skin was successfully prepared by using the portable pneumatic milling and cutting device and processing parameters developed herein， which provides a practical novel technology for repairing titanium alloy damages in aircrafts.

Key words: aircraft battle damage, structural repair, pneumatic milling, combined-mist-jet（CMJ）, titanium alloy TC4

中图分类号:

V267

高昆, 任延岫, 朱悦, 齐乐华, 罗俊. 飞机钛合金蒙皮战伤便携气动铣切试验研究[J]. 中国机械工程, 2023, 34(19): 2320-2326.

GAO Kun, REN Yanxiu, ZHU Yue, QI Lehua, LUO Jun. Experimental Study of Portable Pneumatic Milling for Battle Damages of Aircraft Titanium Alloy Skins[J]. China Mechanical Engineering, 2023, 34(19): 2320-2326.

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参考文献

［1］CRUM K， DIERKER R， GRODY J， et al. Aircraft Battle Damage Assessment and Repair（ABDAR）Final Program Report Volume 2：Program Methodology［R］. Mesa， A Z：United States Air Force Research Laboratory， 2000：1-69.
［2］祖光然，裴扬，侯鹏. 飞机战伤抢修评估与设计方法综述［J］. 航空学报， 2020， 41（6）：87-108.
ZU Guangran， PEI Yang， HOU Peng. Review of Aircraft Battle Damage Assessment and Repair Estimation and Design Technology［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2020， 41（6）：87-108.
［3］EZUGWU E O， BONNEY J， YAMANE Y. An Overview of the Machinability of Aeroengine Alloys［J］. Journal of Materials Processing Technology， 2003， 134（2）：233-253.
［4］杜敏，姜增辉，冯吉路. 钛合金切削加工特点及刀具材料选用［J］. 航空制造技术， 2011， 54（14）：55-57.
DU Min， JIANG Zenghui， FENG Jilu. Characteristics of Machining Titanium Alloys and the Choice of Tool Material［J］. Aeronautical Manufacturing Technology， 2011， 54（14）：55-57.
［5］胡芳友，胡宝良. 激光技术在飞机结构损伤修理中的应用［J］. 航空制造技术， 2012， 55（20）：53-55.
HU Fangyou， HU Baoliang. Application of Laser Technology in Structure Damage Repair of Aircraft［J］. Aeronautical Manufacturing Technology， 2012， 55（20）：53-55.
［6］董世康，胡芳友，崔爱永，等. 飞机金属薄壁结构聚能切割技术研究［J］. 机械科学与技术， 2017， 36（增刊1）：28-32.
DONG Shikang， HU Fangyou， CUI Aiyong， et al. Study on Shaped Charge Cutting Technology for Metallic Thin-walled Structures of Aircrafts［J］. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering， 2017， 36（S1）：28-32.
［7］赵新泽，徐开卓，曾虎彪. 叶片式气动马达转速响应特性分析［J］. 起重运输机械， 2009（3）：53-56.
ZHAO Xinze， XU Kaizhuo， ZENG Hubiao. Analysis of Rotary Speed Response Characteristics of Pneumatic Vane Motor［J］. Hoisting and Conveying Machinery， 2009（3）：53-56.
［8］高昆，齐乐华，郁大照，等. 基于复合油雾喷射润滑的飞机钛合金蒙皮原位钻削技术研究［J］. 机械工程学报， 2015， 51（15）：198-204.
GAO Kun， QI Lehua， YU Dazhao， et al. Study on the in Situ Drilling Technology Used in Titanium Alloy Thin-walled Structure of Plane Based on Combined Oil Mist-jet［J］. Journal of Mechanical Engineering， 2015， 51（15）：198-204.
［9］SADEGHI M H， HADDAD M J， TAWAKOLI T， et al. Emami. Minimal Quantity Lubrication-MQL in Grinding of Ti-6Al-4V Titanium Alloy［J］. International Journal of Advanced Manufacturing Technology， 2009， 44（5/6）：487-500.
［10］杨简彰，王成勇，袁尧辉，等. 微量润滑复合增效技术及其应用研究进展［J］. 中国机械工程， 2022， 33（5）：506-528.
YANG Jianzhang， WANG Chengyong， YUAN Yaohui， et al. State-of-the-art on MOL Synergistic Technologies and Their Applications［J］. China Mechanical Engineering， 2022， 33（5）：506-528.
［11］陈建岭，孙杰，李剑峰. 钛合金铣削加工参数多目标优化研究［J］. 中国机械工程， 2014， 25（2）：169-173.
CHEN Jianling， SUN Jie， LI Jianfeng. Multi-objective Optimization of Cutting Parameters during Milling of Titanium Alloys［J］. China Mechanical Engineering， 2014， 25（2）：169-173.
［12］吴红兵，刘刚，毕运波，等. 刀具几何参数对钛合金Ti6Al4V切削加工的影响［J］. 中国机械工程， 2008， 19（20）：2419-2422.
WU Hongbing， LIU Gang， BI Yunbo， et al. Influence of Tool Geometrical Parameters on High Speed Cutting of Titanium Alloy Ti6Al4V［J］. China Mechanical Engineering， 2008， 19（20）：2419-2422.
［13］肖虎，李亮. TC4钛合金在低温CO2冷却下的切削性能［J］. 中国机械工程， 2017， 28（8）：883-887.
XIAO Hu， LI Liang. High Speed Cutting of TC4 Titanium Alloy under Cryogenic CO2 Cooling Conditions［J］. China Mechanical Engineering， 2017， 28（8）：883-887.
［14］曹自洋，何宁，李亮，等. 高速切削钛合金Ti6Al4V切屑的形成及其数值模拟［J］. 中国机械工程， 2008， 19（20）：2450-2454.
CAO Ziyang， HE Ning， LI Liang， et al. Chip Formation and Its Numerical Simulation in High Speed Cutting of Ti6Al4V Alloy［J］. China Mechanical Engineering， 2008， 19（20）：2450-2454.
［15］高昆，齐乐华，罗俊，等. 用于飞机战伤抢修切割的微量润滑装置开发及切削润滑试验［J］. 机械科学与技术， 2016， 35（5）：805-808.
GAO Kun， QI Lehua， LUO Jun， et al. The Minimum Quantity Lubrication Device Development and Cutting Lubrication Test for the Damage Repair of Aircraft［J］. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering， 2016， 35（5）：805-808.

[1]	曹惠玲, 吴泽民, 曲春刚, 康力平. 基于CBM策略的航空发动机在翼寿命预测研究[J]. 中国机械工程, 2015, 26(13): 1725-1730.
[2]	孙蕾, 左洪福. 基于METRIC的民机初始备件数量确定及配置模型[J]. 中国机械工程, 2013, 24(23): 3200-3204,3210.
[3]	赵新灿;左洪福;. 增强现实维修诱导系统交互技术研究[J]. J4, 2008, 19(11): 0-1269.

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