大修飛機(jī)故障分析與設(shè)計改進(jìn)

劉小明

(海軍裝備部，陜西 西安710089)

1 故障現(xiàn)象

某架飛機(jī)在進(jìn)行第一次大修時，發(fā)現(xiàn)機(jī)身前段2框處，角撐上的Φ8mm托板螺帽處出現(xiàn)裂紋，發(fā)出拒收單進(jìn)行處理，設(shè)計人員給出的處理方案是：在裂紋處鉆Φ5mm的止裂孔，并在角撐背面鉚接一個特制鈑金件進(jìn)行加強(qiáng)。10年后，該架飛機(jī)返廠進(jìn)行第二次大修，在進(jìn)行故障檢查時，發(fā)現(xiàn)該部位的裂紋長度又增加了20mm。具體情況如圖1所示。

圖1 某架飛機(jī)故障情況實物照片

2 原因分析

經(jīng)過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)最近3年來大修的該型號5架飛機(jī)均存在同樣的問題。在對產(chǎn)品的制造過程進(jìn)行考查時，發(fā)現(xiàn)制造過程中工藝人員嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙編制了工藝規(guī)程，工人也嚴(yán)格按照圖紙以及工藝規(guī)程進(jìn)行了生產(chǎn)，生產(chǎn)過程不存在質(zhì)量問題。詢問主管工藝人員時，他們反映大修過的所有該型號飛機(jī)該部位幾乎全部出現(xiàn)裂紋。因此，懷疑是結(jié)構(gòu)形式設(shè)計本身存在缺陷[1]。于是，又對此處的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了考查和分析，實物情況如圖2所示。

圖2 蓋板背面

*注：圖中蓋板背面右邊對應(yīng)圖紙上的Φ8mm托板螺帽；圖中左上角為角撐，其背面已鉚接了Φ8mm托板螺帽

飛機(jī)交付使用若干年后，返廠大修時，角撐上出現(xiàn)了裂紋(見圖1)。為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢？通過在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行試裝配和分析，發(fā)現(xiàn)角撐與上方蓋板之間有2mm左右間隙，蓋板上表面擰上螺絲時，由于角撐與蓋板不貼合，從而角撐受拉變形，靜止不動時，角撐不會裂紋，而飛機(jī)進(jìn)行一段時間的飛行后，由于飛行震動，當(dāng)角撐結(jié)構(gòu)所受疲勞損傷積累到一定限度時，造成撕裂[2]。

通過以上分析，可以得出結(jié)論——角撐裂紋是由于結(jié)構(gòu)形式本身的缺陷造成的。

3 問題的解決

得出結(jié)論后，軍代表與設(shè)計人員進(jìn)行了溝通，并向設(shè)計提出建議，希望進(jìn)行更改，將原來鉚在角撐上的托板螺帽直接鉚在蓋板上，相應(yīng)去掉角撐上與托板螺帽相干涉的部位。這樣一來，擰上螺絲時，角撐就不會受到拉力而變形。根據(jù)此處受力形式分析，去掉角撐上與托板螺帽相碰的部位不會影響強(qiáng)度。

設(shè)計人員接受了建議，并發(fā)出了更改單，從正在進(jìn)行生產(chǎn)的某架飛機(jī)起開始進(jìn)行了更改。至此，這架飛機(jī)起，所有的該型號飛機(jī)都不會再有這樣的問題出現(xiàn)。對于今后的大修飛機(jī)也采取同樣的處理方法解決，而不是簡單地鉆制止裂孔并加強(qiáng)角撐，這樣就從根本上解決了問題[3]。

4 故障危害及故障解決后收到的效果

角撐上連接的是瞄準(zhǔn)器、穩(wěn)定器及其支架，價值5萬多元，角撐裂紋發(fā)展下去引起斷裂會導(dǎo)致瞄準(zhǔn)器穩(wěn)定器連接不可靠，從而損壞穩(wěn)定器。角撐前方就是機(jī)身前段主承力加強(qiáng)框——2框，2框下半框口框零件就價值2萬多元，此處受力形式為拉應(yīng)力，且應(yīng)力較大，角撐裂紋會直接導(dǎo)致長桁裂紋，從而導(dǎo)致應(yīng)力失效，引起加強(qiáng)框的損壞，加強(qiáng)框前方連接著機(jī)頭罩，僅機(jī)頭罩上的玻璃零件就價值20多萬元，這些都是可以計算出的價值。瞄準(zhǔn)器穩(wěn)定器需要固定可靠才能滿足精度要求，而該故障發(fā)展下去造成瞄準(zhǔn)器穩(wěn)定器精度偏差，從而影響轟炸精度，這在戰(zhàn)斗中就會造成極大的危害。機(jī)身前段為氣密座艙，其中有4名空勤人員，結(jié)構(gòu)損壞造成漏氣直接影響空勤人員人身安全。

且該型號飛機(jī)主要在高溫、高濕、高鹽的環(huán)境下服役，機(jī)體腐蝕現(xiàn)象普遍存在，因此該故障所帶來的危害就更加值得引起關(guān)注。該問題解決后，隨后投產(chǎn)的幾十架該型號飛機(jī)就不再存在這種事故隱患，而陸續(xù)面臨大修的幾十架飛機(jī)都可以在第一次大修時徹底解決這個問題，避免問題惡化。因此該問題的解決具有很重要的現(xiàn)實意義[4]。

5 結(jié)語

“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)?！倍鴮τ诤娇债a(chǎn)品來說，使用是檢驗設(shè)計、制造是否合理的最主要的手段[5]。例如，本文中提到的問題在飛機(jī)剛制造出來的時候是不會暴露的，而是經(jīng)過若干時間的使用后才會出現(xiàn)。因此，對大修飛機(jī)進(jìn)行全面的檢查時，發(fā)現(xiàn)故障，尤其是發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)頻率較高的故障時，一定要認(rèn)真分析原因，判斷其是否屬于設(shè)計問題，若是設(shè)計問題，就要督促設(shè)計人員進(jìn)行改進(jìn)，再貫徹到修理及今后的制造過程中。具體做法流程可用圖3直觀地表示出來[6]。

圖3 從大修飛機(jī)出現(xiàn)的故障對飛機(jī)設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)流程圖

通過對這個具體故障的解決，我們可以得到一點重要的啟示，那就是軍代表在處理大修產(chǎn)品的故障時，不能僅僅就事論事，將故障排除就算萬事大吉，應(yīng)該對故障進(jìn)行全面分析，找到引起故障的根本原因，并合理地將其解決。解決的方法可能并不復(fù)雜，關(guān)鍵是要敢于較真，分析問題要細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)，真正抓住問題的根本所在，這樣就能對后續(xù)產(chǎn)品的設(shè)計、制造起到積極的指導(dǎo)作用，從源頭上避免一些故障的發(fā)生。因此，通過對大修飛機(jī)出現(xiàn)的故障進(jìn)行嚴(yán)密的分析，從而發(fā)現(xiàn)設(shè)計、制造環(huán)節(jié)中的不合理之處，并進(jìn)行改進(jìn)，是不斷提高飛機(jī)性能及質(zhì)量的重要手段之一[7]。

[1] 潘龍社. 談?wù)勶w機(jī)結(jié)構(gòu)的抗疲勞細(xì)節(jié)設(shè)計[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2014(1):136-137.

[2] 李強(qiáng). 民用飛機(jī)疲勞試驗機(jī)結(jié)構(gòu)制造偏離分析研究[J]. 民用飛機(jī)設(shè)計與研究,2010(1):24-28.

[3] 沈培良.選擇性加強(qiáng)結(jié)構(gòu)在飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程,2012(21):5404-5407.

[4] 謝曦鵬.飛機(jī)維修的理念及技術(shù)方法探討[J]. 河南科技,2013(19):103.

[5] 楊昇.飛機(jī)維修技術(shù)探析[J]. 科技資訊,2013(33):59.

[6] 李安京.飛機(jī)維修[J]. 航空維修與工程,2007(5):4-5.

[7] 伍建.淺談民航飛機(jī)維修技術(shù)方法[J]. 技術(shù)與市場,2011(4):29-31.