飞机在服役过程中需要定期进行大修,在大修时需要脱除机身表面的油漆涂层并重新喷漆,激光除漆由于具有环保、高效等优势,近年来在该领域取得了比较广泛的关注,不同波长和时间尺度的激光清洗油漆涂层时具有不同的特性,本文研究了毫秒脉冲CO₂激光和纳秒脉冲光纤激光两种单激光光源的除漆特性和机理,并提出了一种适用于去除飞机蒙皮表面复合涂层的多光源激光清洗方法。首先研究了毫秒脉冲CO₂激光和纳秒脉冲光纤激光除漆的特性与机制,开展两种单激光光源除漆试验,使用高速摄像和红外热像仪观察清洗过程中的动态行为和温度场,分析了清洗后试样表面的微观及宏观形貌。并使用Comsol有限元软件建立了两种单激光光源去除油漆涂层的二维物理模型,模拟清洗过程中的温度场与应力场。根据试验现象与模拟结果,毫秒脉冲CO₂激光主要通过烧蚀效应去除油漆涂层,热输入较大,清洗后有燃烧产物残留,纳秒脉冲激光除漆过程为烧蚀效应、热弹性膨胀效应和逆轫致效应共同作用的结果,可以通过精确控制激光能量避免对基材造成损伤,但去除复合涂层时效果较差。其次,根据不同单激光除漆的特性,提出一种用于去除复合涂层的多光源激光复合清洗方法,毫秒脉冲CO₂激光在前,通过烧蚀效应减薄油漆涂层,纳秒脉冲激光在后,去除贴近基材的涂层。开展了多光源激光复合清洗工艺试验,最优激光参数为CO₂激光平均功率200W,脉宽1ms,脉冲频率500Hz,纳秒激光功率200W,脉宽60ns,脉冲频率10k Hz。最后,提出了一种评价多光源激光复合清洗油漆涂层效果的方法,通过目视、微观形貌分析、图像处理、表面元素成分分析等方法评价清洗效果,当涂层残留率小于3%,基材表面未发生熔化时达到清洗要求,根据该评价方法分析上述最优参数下清洗的试样,试样表面涂层残留率为0.965%,且基材表面未发生熔化。