现阶段先进复合材料修理缺少适用不同修理场景的可视化集成检测方法和技术。本文提出了一种基于多模超声原理的可视化集成检测方法，分析了原位、离位、制造场景复合材料修理检测需求和特点，构建了面向多修理场景的多模超声可视化集成检测方法，制备了典型复合材料修理试件，通过试验揭示了复合材料结构修理区超声信号规律和可视化检出效果。试验结果表明，根据复合材料修理结构中的超声信号和成像变化特征，可以清晰地识别出基体、修理区、修理边缘的拓扑和缺陷检出情况；不同超声模式具有不同的可视化成像效果和缺陷检出能力：其中单脉冲超声模式（M₃）和非对称频率超声模式（M₂）可视化成像质量和缺陷检出能力最好，空气耦合超声模式（M₁）明显不如M₂和M₃；M₃的成像细节最多；M₂和M₃检出缺陷的准确性和分辨率最高、表面检测盲区最小，分层和脱粘检出灵敏度达Φ3 mm，近表面分辨率达到单个复合材料铺层厚度（约0.125 mm），M1的分层和脱粘检出灵敏度接近Φ6 mm。本文为不同复合材料修理场景提供了适用的超声可视化集成检测方法和技术，已得到实际检测应用。

复合材料结构制造缺陷及服役中产生的损伤不可避免，因此开展复合材料修复科学与工程技术研究对保障先进航空飞机的全寿命周期安全运行可靠性具有重要意义。本文首先阐述了复合材料修复科学与工程技术的内涵；其次，梳理了目前国内外航空复合材料修复技术的发展方向， 着重分析了先进复合材料修复理论、工艺、设计、检测及评估的科学问题及技术难题，并针对功能–承载一体化复合材料结构等新型前沿修复设计与技术进行了重点叙述；最后，展望了未来复合材料修复科学与工程技术的发展趋势，为我国复合材料智能化、快速化修复技术的研究与应用提供参考。

在复合材料广泛应用于高性能飞机结构制造的新形势下，随着我国新一代战机服役范围和服役时长的不断提高，提升机体复合材料部件可靠性和服役寿命的需求日益迫切。本文以自动钻铆技术在军用航空维修保养领域的独特应用为背景，研究了分层损伤构件钻削特性，构建并开发了钻削力曲线预测模型和损伤界面识别算法，实现了损伤构件变参数制孔加工，并对损伤修复前后分层试件的静/ 动态性能进行了细致表征，阐明钻铆修复工艺的补强原理和损伤修理容限，同时研发了针对复杂分层损伤工况的复合材料壁板的钻铆工艺和高精度机器人原位钻铆修复装备，形成了一整套复合材料壁板结构分层损伤钻铆修复技术体系和智能装备。

采用试验和仿真结合的方法研究了热塑性材料聚乙烯– 甲基丙烯酸（Poly ethylene-co-meth acrylic acid，EMAA）添加方式对碳纤维增强复合材料（Carbon fiber reinforced polymer，CFRP）层间韧性的影响。首先将EMAA制作为直径1.2 mm 和50~75 μm的细丝，然后分别以缝合和铺层的方式添加到CFRP复合材料中，通过调整缝线间距和铺层密度研究EMAA添加方式及含量对CFRP复合材料Ⅰ型层间断裂韧性和自修复效率的影响。结果表明，添加EMAA 能显著增加CFRP 复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性，缝线增韧和铺层增韧时分别提升了110% 和402%。此外，采用内聚力模型（Cohesive zone model，CZM）进行数值分析进一步证明了EMAA能够增强 CFRP复合材料Ⅰ型层间断裂韧性。经过热修复后再次进行双悬臂梁（Double cantilever beam，DCB）试验，发现采用缝线增韧和铺层增韧的CFRP 复合材料层间韧性得到有效恢复，修复效率达到85% 和105%。

国产航空级复合材料热补仪是响应“中国高端装备国产化替代应用”号召开发的全国产复合材料修理设备。根据国内外热补仪设备的研究进展，结合设备的开发和应用要求，对国产热补仪设备研制过程中维修适用性、温度参数、真空度、控制技术、人机交互和可靠性6 项关键技术进行了研究，阐述了设备研制过程的重点和难点。通过设备指标选取、操作界面布局设计、软件结构和程序运行逻辑的构建介绍了国产热补仪的开发过程。目前国产热补仪已形成系列产品，含单区版、双区版和多功能版，产品性能指标达到并超越国外同类产品。国产热补仪采用全中文图形界面，操作简便。其多功能版产品集成了复合材料胶接修理设计与修理实施两项功能，支持外场环境下复合材料维修设计方案的高效计算和获取，为一线技术人员开展飞机复合材料结构损伤原位修理提供了技术支持与装备支撑。经空军维修厂、部队及院校前期考核应用，国产热补仪可以完全替代国外热补仪产品。

利用化学气相渗透（CVI）工艺在SiC纤维表面沉积BN/SiC涂层，并进一步通过表征技术探究含有涂层纤维在高温氧化环境下表面涂层和纤维的理化性能。附着涂层纤维被放置于1050~1200 ℃的空气环境氧化0.5~2 h，利用扫描电子显微镜（SEM）、X 射线衍射仪（XRD）、纳米扫描俄歇仪（AES）和X射线光电子能谱仪（XPS）对氧化后的BN/SiC 涂层形貌、结构以及成分进行了表征，最后利用单丝拉伸强度评价了附着BN/SiC 涂层的SiC纤维氧化后的力学性能。试验结果表明，BN/SiC 涂层在高温氧化后，表面出现气孔、鼓泡、裂纹和氧化物析出等现象，并且BN/SiC涂层未被完全氧化，仍具备保护内部SiC纤维的能力。通过对试验数据进一步分析发现，附着涂层的纤维在1200 ℃和1350 ℃氧化后主要失效机理有所差异，前者为涂层和纤维之间形成的缝隙及气孔，而后者为产生的氧化物及其裂纹。

高性能碳纤维与复合材料基体之间的界面构筑是充分发挥碳纤维优异力学性能的关键。电化学修饰作为一种有效的碳纤维表面改性方法，在碳纤维复合材料的设计与制造过程中得到了较为广泛的应用。本文综述了近年来基于电化学方法，包括电化学氧化、电化学接枝及电化学沉积等，对碳纤维惰性表面进行修饰改性的研究进展，并对将来电化学修饰碳纤维的发展前景和方向进行了展望。

随着航空、航天制造技术的迅速发展，高性能热塑性复合材料受到了越来越多的关注及应用，其应用部位、应用范围也在不断拓展，从静部件到动部件，从非承力到次承力，再到主承力结构。工况环境也趋于多样性，如在某些动部件中存在的摩擦、磨损问题，因此对高性能热塑性复合材料提出了更高的应用要求。本文重点介绍了连续纤维增强高性能热塑性复合材料，即以聚醚醚酮（PEEK）、聚芳醚酮（PAEK）、聚醚酰亚胺（PEI）、聚苯硫醚（PPS）等为基体的复合材料的摩擦与磨损性能的研究及其最新研究进展，期望为连续纤维增强高性能热塑性复合材料在摩擦工况下的应用研究提供参考，并为其在航空航天领域的实际应用提供数据积累和理论指导。

高性能热塑性复合材料具有优异的抗冲击性能和损伤容限性能，具有较大的结构减重潜力，并且具有可焊接成型和可回收再利用的特性，是实现航空结构绿色发展、航空碳减排的新型材料。本文总结了近年来国内外关于热塑性复合材料预浸料技术、成型技术、焊接技术和自动化装备等关键技术的种类和特点，分析了其关键影响因素和发展方向。基于热塑性复合材料的制造工艺特点，分析了不同制造工艺的适用对象，提出了热塑性复合材料应用于民机主承力结构的工艺选择建议。回顾了民机热塑性复合材料结构研究进展，结合国外技术研发经验展望了国内高性能热塑性复合材料研究的发展模式和趋势。

近年来，热塑性复合材料因其优异的力学性能、耐环境性及可回收的利用潜力，逐步应用于航空航天、海洋装备及交通运输等领域。热塑性复合材料可采用多种成型工艺方法实现其结构部件制备。其中二次成型是一种可将预制件与注塑过程结合起来的复合材料成型工艺，是热塑性复合材料独有的成型工艺方式，并因其结构及材料设计的多样性、工艺灵活性等特点，逐步受到研究人员的广泛关注。本文将基于二次成型全工艺过程，介绍其研究进展，工艺过程包括材料体系、预制件的制造及预处理、注塑、结构后处理，以及该工艺所涉及的数值模拟手段和联用方式，并分析了目前所面临的工艺难点及未来发展方向。

连续纤维增强聚合物复合材料（CFRPCs）具有重量轻、比强度高、模量高等优点，已广泛应用于航空航天领域。但是CFRPs 的制造成本一直居高不下，增材制造技术的出现为复杂复合材料结构的设计和高性能、低成本制造开辟了新的方向。综述了CFRPCs 的增材制造技术带来的设计变革、材料体系、工艺进展，并剖析了挤出成型增材制造CFRPCs 的性能缺陷，通过相关文献进一步分析了挤出成型增材制造工艺、组织和性能三者之间的影响关系，对提高增材制造CFRPCs 的性能提供了参考方向。此外，还对增材制造CFRPCs 的典型应用和未来前景进行了总结，增材制造技术将为推动复合材料在航空航天领域的应用持续发挥重要作用。