中國(guó)民用客運(yùn)飛機(jī)貨艙損傷分析

趙兵

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷增速帶來(lái)航空市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，航空客/貨運(yùn)輸越來(lái)越多的走進(jìn)了大眾生活，而航空器的檢修和防護(hù)問(wèn)題則會(huì)直接影響到航空安全。該文重點(diǎn)介紹了民用客運(yùn)飛機(jī)貨艙的主要作用和結(jié)構(gòu)組成，并通過(guò)對(duì)某機(jī)隊(duì)一年的飛機(jī)定檢情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，就飛機(jī)貨艙損傷及其產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析說(shuō)明，以此希望在貨艙防護(hù)方面能給航空公司、機(jī)場(chǎng)公司或維修單位提供針對(duì)性的參考。

關(guān)鍵詞：客機(jī) 貨艙設(shè)施 支撐結(jié)構(gòu) 貨艙損傷 統(tǒng)計(jì) 分析

中圖分類號(hào)：V22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）12（b）-0023-03

中國(guó)現(xiàn)有民用航空飛機(jī)的貨艙大多是位于飛機(jī)的下半部機(jī)身，它主要是用來(lái)裝載旅客行李、快件商品等貨物。就整架飛機(jī)而言，貨艙除了組成飛機(jī)整體的一部分外，有些還搭載了如機(jī)組氧氣瓶、客艙聲音記錄儀（俗稱黑匣子）等附屬設(shè)備。另外，它還有一個(gè)重要的作用就是通過(guò)貨物的裝載對(duì)整架飛機(jī)進(jìn)行配重調(diào)節(jié)。

在國(guó)內(nèi)民用航空飛機(jī)的維護(hù)和定檢中，飛機(jī)貨艙設(shè)施（貨艙地板和側(cè)壁板）和貨艙結(jié)構(gòu)（主要是地板支撐結(jié)構(gòu)）的損傷是比較常見(jiàn)的，尤其在較高級(jí)別的定檢中，貨艙設(shè)施和貨艙結(jié)構(gòu)件的損傷修理在整架飛機(jī)的修理中更是占據(jù)了相當(dāng)大的比例。而導(dǎo)致貨艙設(shè)施和貨艙結(jié)構(gòu)損傷的原因是多樣的，而裝載貨物時(shí)的不當(dāng)操作，也就是所謂的“野蠻裝載”現(xiàn)象是一個(gè)關(guān)鍵的原因。

近年來(lái)航空貨物野蠻裝卸事件不斷被爆出，網(wǎng)絡(luò)上也曾出現(xiàn)過(guò)很多飛機(jī)貨運(yùn)人員野蠻裝貨的視頻。匯總民航局2015年發(fā)布的《航空運(yùn)輸消費(fèi)者投訴情況通報(bào)》來(lái)看，行李運(yùn)輸問(wèn)題的投訴占總投訴的12.9%，而行李損壞和內(nèi)物損壞類的投訴卻占整個(gè)行李運(yùn)輸投訴的21%，從這方面也可以反映出一定的現(xiàn)實(shí)情況。

1 損傷統(tǒng)計(jì)

國(guó)內(nèi)某航空公司波音機(jī)隊(duì)共80余架客運(yùn)飛機(jī)，筆者曾對(duì)該機(jī)隊(duì)2014年8月1日～2015年7月31日這一年中的維護(hù)、定檢記錄進(jìn)行過(guò)篩選分析，匯總該機(jī)隊(duì)飛機(jī)貨艙損傷的結(jié)果。參考表1。

該統(tǒng)計(jì)中，所有的飛機(jī)均為新型的波音737-NG系列飛機(jī)。這些損傷，有些已經(jīng)完成了修理，有些尚在保留期限范圍內(nèi)，后續(xù)會(huì)擇時(shí)停場(chǎng)修理。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，修理這些損傷所需要的工時(shí)約為10 000個(gè)左右，而航材的費(fèi)用約為40萬(wàn)美元，總費(fèi)用折合人民幣接近500萬(wàn)，這還沒(méi)有計(jì)算航班延誤、飛機(jī)非計(jì)劃性停場(chǎng)、飛機(jī)整體壽命控制等對(duì)航空公司所帶來(lái)的間接損失。

2 損傷分析

在貨物裝載時(shí)受直接影響的就是貨艙設(shè)施和支撐結(jié)構(gòu)，所以裝載時(shí)不當(dāng)操作而帶來(lái)的后果主要體現(xiàn)在貨艙地板、側(cè)壁板、門口防磨板和貨艙支撐結(jié)構(gòu)的損傷上，下面大家一起來(lái)分析一下這些損傷的影響以及造成的原因。

2.1 貨艙地板

貨艙地板位于貨艙的底部，材質(zhì)為鋁合金。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)維修中可以發(fā)現(xiàn)，地板的損傷是最多的，每架停場(chǎng)的飛機(jī)都會(huì)發(fā)現(xiàn)不同程度的地板損傷。其實(shí)早期的波音737系列的飛機(jī)上為了減少空重，貨艙地板的配置只是輕便的復(fù)合材料地板，這也說(shuō)明在波音最初的評(píng)估中，復(fù)合材料地板完全可以滿足正常的貨物裝載需求。截止到現(xiàn)在日本等貨運(yùn)裝載秩序良好的國(guó)家所運(yùn)行的737系列飛機(jī)上仍然有配置復(fù)合材料型地板的，而國(guó)內(nèi)最初引進(jìn)波音737-300/400/500系列飛機(jī)的時(shí)候配置的也是復(fù)合材料地板，但隨后發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料型地板遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)的要求，于是各航空公司不約而同的開(kāi)始更換成了抗沖擊和耐磨性更強(qiáng)的鋁合金地板?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)的波音737系列飛機(jī)貨艙里已經(jīng)全部更換為了鋁合金地板，但無(wú)奈的是若干飛行循環(huán)后，上面仍然會(huì)千瘡百孔，凹坑隨處可見(jiàn)、劃傷不計(jì)其數(shù)。

在現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)損傷的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)其中有一架竟然在運(yùn)營(yíng)不到一個(gè)月的時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)了貨艙地板損傷的修理；還發(fā)現(xiàn)有的單塊地板面積也就2 m2左右，但上面因撞擊而造成的大小凹坑數(shù)量卻達(dá)百余個(gè)之多；而修理最多的一塊地板上修理補(bǔ)片的數(shù)量竟多達(dá)6個(gè)。這些損傷產(chǎn)生的直接原因就是重型硬質(zhì)貨物與地板的直接碰撞、刮擦造成的。

737-NG型客機(jī)的貨艙相對(duì)狹小，貨物的裝卸在國(guó)內(nèi)主要靠人工搬運(yùn)，而該機(jī)型貨艙高度最大值約為47 in（約120 cm）左右，也就是說(shuō)一個(gè)成年人在貨艙里是根本無(wú)法站直身體的，這也就很難做到輕拿輕放，因此金屬材質(zhì)包裝箱或金屬包邊的木箱就更容易對(duì)地板造成劃傷甚至穿孔。

根據(jù)波音737-NG系列的結(jié)構(gòu)修理手冊(cè)（SRM）顯示：地板的材料為2024T3鋁合金板材，厚度0 071 in（約1.8 mm）。這種板材的抗拉強(qiáng)度σb約為63 KSI（千磅力/平方英寸），約合430 MPa；σ0.2屈服強(qiáng)度約為47 KSI，約合320 MPa。雖然沒(méi)有給出該板材的抗沖擊強(qiáng)度，但可以想象在如此堅(jiān)固的板材上造成穿孔，應(yīng)該需要多么大的撞擊力？要知道該系列飛機(jī)貨艙外圍區(qū)域機(jī)體蒙皮最薄的地方也就0.040 in（1.016 mm），同樣的力量如果作用在該處的蒙皮上，足以造成小范圍的蒙皮撕裂。

值得一提的是日本的一些航空公司的國(guó)際航班飛機(jī)也開(kāi)始了地板的增強(qiáng)換裝，某次跟一個(gè)日本ANA航空的監(jiān)修人員聊天問(wèn)及此事，他的回答竟是“日本國(guó)內(nèi)的貨運(yùn)裝載秩序無(wú)可挑剔，但國(guó)外的則不同”，隱晦的話語(yǔ)中透出的卻是深深的無(wú)奈。

2.2 貨艙側(cè)壁板

貨艙側(cè)壁板位于貨艙的兩側(cè)側(cè)壁上，它的材質(zhì)是新型復(fù)合材料（防火玻璃纖維增強(qiáng)型酚醛膠合板）。它雖然安裝在貨艙的兩側(cè)，但從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上來(lái)看它的破損程度也是很高的。如此多的損傷是因?yàn)樗牟牧咸匦?，?fù)合材料雖然比重小、比強(qiáng)度大，且具有耐磨、耐腐蝕、抗疲勞等多重優(yōu)點(diǎn)，但抗沖擊性和斷裂韌性明顯低于一般金屬，尤其在抵抗金屬基材質(zhì)物品的沖擊上性能尤差。造成側(cè)壁板損傷的最直接原因恰恰就是貨物與壁板的直接碰撞，而造成的損傷往往是撕裂性的。

在統(tǒng)計(jì)中側(cè)壁板雖然在損傷數(shù)量上少于貨艙地板，但若按照更換的比例來(lái)說(shuō)，卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于貨艙地板。這也是取決與它的材料特性，復(fù)合材料板的損傷在一定尺寸范圍內(nèi)如果及時(shí)發(fā)現(xiàn)的話是可以用修理來(lái)解決的，但多數(shù)情況下?lián)p傷并沒(méi)有被及時(shí)發(fā)現(xiàn)或沒(méi)有在第一時(shí)間進(jìn)行永久修理，因?yàn)榇蟛糠值耐庹净蚝骄€并不具備修理的能力。復(fù)合材料一旦出現(xiàn)損傷，那么它抵抗二次或多次外力傷害的能力將大大降低，尤其是在相對(duì)潮濕的環(huán)境中它的各項(xiàng)性能更是直線下降。等到飛機(jī)拖進(jìn)大修廠定檢的時(shí)候，側(cè)壁板往往因?yàn)槎啻问軗p和潮氣影響而沒(méi)有了修理的必要，只能更換。

2.3 門口防磨板

貨艙防磨板位于貨艙入口處，每個(gè)門口均有4塊，由于其所處的位置更易受到貨物的撞擊和摩擦，基于對(duì)飛機(jī)機(jī)體蒙皮和結(jié)構(gòu)的保護(hù)，所以波音公司采用了具有更高耐磨性、更高抗沖擊性、更高強(qiáng)度的新型鈦合金材質(zhì)。這種鈦合金板材的抗拉強(qiáng)度σb大于130 KSI（約合893 MPa），σ0.2屈服強(qiáng)度大于115 KSI（約合790 MPa），單純從材料的強(qiáng)度上來(lái)說(shuō)超過(guò)了鋁合金材質(zhì)的1倍以上。雖然理論上來(lái)說(shuō)它們只能算是保護(hù)性的消耗件，但它們的價(jià)格卻超出等量鋁合金的3～5倍，每塊的售價(jià)在數(shù)千美元不等，而且無(wú)法修理，只能更換。

從統(tǒng)計(jì)的防磨板損傷數(shù)據(jù)可以看出，鈦合金的超凡性能卻仍然形成了較高數(shù)量的損傷，而從“裂紋”“凹坑”“穿孔”這3種主要損傷類型來(lái)看，好像全部是針對(duì)這種材料的優(yōu)點(diǎn)來(lái)的，可以想象如果將材質(zhì)換成鋁合金的話，那么結(jié)果將更加的慘不忍睹。造成防磨板損傷的主因就是貨物（尤其是較重和較硬貨物）的頻繁撞擊和摩擦。對(duì)于737-NG型民航客機(jī)，國(guó)內(nèi)大部分機(jī)場(chǎng)采用的是人工傳遞裝卸貨物，門口處是一個(gè)最佳的傳遞點(diǎn)，前者將貨物先放在門口的防磨板上再轉(zhuǎn)身搬運(yùn)下一個(gè)貨物，后者則將防磨板上的貨物裝進(jìn)貨艙或卸下飛機(jī)，而同樣基于貨艙高度的限制，貨物與防磨板的每次接觸幾乎都是重量級(jí)的較量。

2.4 貨艙支撐結(jié)構(gòu)

貨艙的支撐結(jié)構(gòu)主要是指隔框（FRAME）和地梁（BEAM），它們位于地板、側(cè)壁板和防磨板的下面，不僅僅對(duì)壁板起支撐的作用，也是組成飛機(jī)機(jī)身整體結(jié)構(gòu)的重要環(huán)節(jié)，更是對(duì)飛機(jī)在飛行、起降、轉(zhuǎn)彎等過(guò)程中所產(chǎn)生的各種力量載荷起到分散、傳遞、吸收的作用。這些支撐結(jié)構(gòu)的材質(zhì)也是輕便的鋁合金結(jié)構(gòu)，相較于板材來(lái)說(shuō)，支撐結(jié)構(gòu)均為折彎加強(qiáng)后的型材或角材，由于在飛機(jī)的整體中需要分散和傳遞各種拉、壓、扭轉(zhuǎn)等載荷，所以其結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度不言而喻。造成支撐結(jié)構(gòu)損傷的主因有兩個(gè)。

（1）頻繁和過(guò)量的載荷傳遞而直接導(dǎo)致的裂紋。

貨物與地板撞擊產(chǎn)生的力量載荷通過(guò)支撐結(jié)構(gòu)吸收和分散到與其相連的其他結(jié)構(gòu)上，但由于貨物的撞擊屬于局部集中載荷，長(zhǎng)時(shí)間的承受此類載荷是單個(gè)支撐結(jié)構(gòu)力所不及的，大部分支撐結(jié)構(gòu)的損傷部位都是在與其它結(jié)構(gòu)相連接的地方，也就是緊固件孔處出現(xiàn)裂紋。在統(tǒng)計(jì)中，有一條地梁的裂紋數(shù)量竟達(dá)9處之多，且全部是在與隔框交叉搭接的緊固件連接處。

（2）因貨艙環(huán)境改變而間接造成的腐蝕。

飛機(jī)的貨艙是經(jīng)過(guò)防水、防潮處理的，在地板和側(cè)壁沒(méi)有損傷的情況下，水和潮氣是很難滲透到下層結(jié)構(gòu)里面去的。一旦地板和側(cè)壁出現(xiàn)損傷，水和潮氣將會(huì)隨之滲透至地板下層的結(jié)構(gòu)空間去，雖然飛機(jī)最外層的蒙皮上有漏水孔存在，但漏水孔設(shè)計(jì)的主要用途是針對(duì)貨艙后部水箱的溢漏和部分冷凝水的排放，而貨艙滲漏的水由于與蒙皮之間尚有一層隔熱棉，所以少部分貨艙滲漏的水、潮氣很難排出機(jī)外。

航空器結(jié)構(gòu)常用的鋁合金雖然在一般大氣中耐腐蝕性較好，但在潮濕大氣中耐腐蝕性能則會(huì)下降。實(shí)際上在某一相對(duì)濕度下，金屬即使長(zhǎng)時(shí)間暴露在大氣中也幾乎不腐蝕，但是，如果大氣相對(duì)濕度達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，金屬的保護(hù)層若遭到破壞，金屬也將會(huì)很快腐蝕，這一相對(duì)濕度叫做金屬腐蝕的臨界相對(duì)濕度。鋁合金大氣腐蝕的臨界相對(duì)濕度大約為65%，絕對(duì)光潔的金屬表面在純凈的大氣中，臨界相對(duì)濕度接近100%，但當(dāng)金屬表面出現(xiàn)破損或緊固件孔壁磨損，就增加了金屬表面的毛細(xì)管效應(yīng)、吸附效應(yīng)和凝聚效應(yīng)，臨界相對(duì)濕度將大大下降，其影響就是造成鋁合金發(fā)生快速腐蝕。

如果飛機(jī)運(yùn)送的是海產(chǎn)品，那對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)而言就更致命了，海鮮中含鹽量較高，即含有大量的氯離子，海洋大氣中也含有氯化鈉，這些氯離子沉降在結(jié)構(gòu)上，而且容易吸潮，極易在金屬表面上形成導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕的液膜，對(duì)金屬起到催化腐蝕的作用。

腐蝕具有蔓延性且難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，尤其是這種內(nèi)層結(jié)構(gòu)，對(duì)于航線檢查和小級(jí)別的停場(chǎng)檢修來(lái)說(shuō)幾乎是無(wú)法發(fā)現(xiàn)的，必須是較大級(jí)別的定檢或飛機(jī)結(jié)構(gòu)檢時(shí)拆開(kāi)貨艙地板和側(cè)壁板才能發(fā)現(xiàn)，但大定檢和結(jié)構(gòu)檢的周期一般在1年左右甚至更長(zhǎng)，所以等到腐蝕被發(fā)現(xiàn)的時(shí)候已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重了。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)民用客運(yùn)飛機(jī)貨艙損傷統(tǒng)計(jì)分析，不難發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致貨艙設(shè)施和附屬結(jié)構(gòu)損傷的主因就是硬質(zhì)包裝的較重貨物在裝卸過(guò)程中的碰撞傷害，而基于航空器不斷設(shè)計(jì)改進(jìn)的優(yōu)越性，如果在正常規(guī)范的運(yùn)載情況下，其實(shí)超過(guò)80%的貨艙損傷是可以避免的，但我國(guó)民航發(fā)展至今，很多機(jī)場(chǎng)的貨運(yùn)部門仍無(wú)法做到嚴(yán)格地規(guī)范裝卸。目前有些航空公司已經(jīng)意識(shí)到了“野蠻裝卸”所帶來(lái)的危害，所以在主基地都是自己的貨運(yùn)部門進(jìn)行裝卸，可一旦到了外站那也只能是鞭長(zhǎng)莫及了。

最根本的解決之道，當(dāng)然是在全民航范圍內(nèi)做好貨運(yùn)的規(guī)范裝卸和監(jiān)督機(jī)制，但就現(xiàn)在的國(guó)情而言，這仍是一項(xiàng)任重而道遠(yuǎn)的工程。鑒于此，對(duì)于航空公司和飛機(jī)維修公司來(lái)說(shuō)，在做好針對(duì)性防范的同時(shí)，如何第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)此類損傷，以及在損傷進(jìn)一步蔓延之前及時(shí)的進(jìn)行處理就成了至關(guān)重要的一環(huán)。

參考文獻(xiàn)

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