民用飛機(jī)孔徑偏離修理方法簡介

陳晨+黃志榮+馬世偉+楊云昭

摘 要：民用飛機(jī)作為現(xiàn)代化的交通工具之一，具有舒適、快捷等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，民用飛機(jī)也是一種高科技含量極高的尖端產(chǎn)品，精度要求很高。在飛機(jī)生產(chǎn)、維護(hù)的過程中，由于孔徑精度高、緊固件干涉配合導(dǎo)致拆裝使孔變大等因素，不可避免地出現(xiàn)緊固件孔徑偏差的情況，需要工程評(píng)估處理。本文就孔徑偏差處置的通用修理方案進(jìn)行討論研究。

關(guān)鍵詞：民用飛機(jī) 孔徑 修理

中圖分類號(hào)：F562 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）07（b）-0019-02

1 問題簡介

在民用飛機(jī)的生產(chǎn)和維修過程中，出現(xiàn)的孔偏差主要表現(xiàn)為孔徑變大、孔橢圓、孔邊裂紋、孔心偏心、锪窩尺寸偏離、裝配孔錯(cuò)位、孔壁表面粗糙度不合要求等情況。偏離孔將改變原有孔軸配合精度甚至配合性質(zhì)，在載荷作用下，結(jié)構(gòu)件上疲勞敏感部位以及連接件將加速損傷，導(dǎo)致其強(qiáng)度、耐久性等下降，嚴(yán)重影響飛機(jī)的使用壽命。因此，對于孔的偏差，工程人員必須妥善處理。

2 修理原則

（1）必須按照相關(guān)民用飛機(jī)所依據(jù)的工程規(guī)定文件來對孔和緊固件進(jìn)行合理的處置，使其滿足生產(chǎn)圖紙所依據(jù)的孔軸配合要求。

（2）修理孔時(shí)，必須考慮補(bǔ)加工的可行性?？椎难a(bǔ)加工必須留有足夠的工藝余量，便于現(xiàn)場修理過程中鉸刀充分鉸到孔的四周，保證擴(kuò)孔后的質(zhì)量。

（3）擴(kuò)孔修理時(shí)，在保證精度等級(jí)和配合的同時(shí)，應(yīng)盡可能減少擴(kuò)孔量。

（4）孔偏離無法修理時(shí)，或理想修理后無法滿足強(qiáng)度要求時(shí)，應(yīng)予以報(bào)廢或更換新件。

（5）在孔加工過程中，應(yīng)保持孔的表面粗糙度，除去毛刺，避免產(chǎn)生初始裂紋。在檢查過程中如發(fā)現(xiàn)裂紋，必須進(jìn)行必要的打磨及探傷，消除隱患。

（6）而對于互換件上的偏離孔，修理后將失去互換性，對于此種情況，工程應(yīng)慎重對待。

3 修理方案

方案一：根據(jù)孔徑的實(shí)際情況，查詢該機(jī)型所依據(jù)的工程文件，以盡量減少材料去除量為原則選擇最合適的加大緊固件，對偏離圖紙要求的孔進(jìn)行擴(kuò)孔更換加大緊固件的處置方案。

該處置方案首先需考慮所依據(jù)的工程文件是否包括需要的緊固件，其次依據(jù)擴(kuò)孔尺寸來充分考慮邊距、端距、間距變化的影響。

方案二：工程中還有一種常見的修理方案：加裝襯套。工程修理中所用襯套的目的在于修理偏離孔，使之滿足圖紙上的容差要求。首先將偏離圖紙要求的孔進(jìn)行圓整，在其內(nèi)安裝實(shí)心襯套，然后在襯套上制孔并安裝圖紙所要求的緊固件，恢復(fù)圖紙要求。該處置方案無法解決原偏離孔短邊距問題，因?yàn)榧右r套不僅不會(huì)增加邊緣的剩余材料，反而進(jìn)一步削弱構(gòu)件的凈邊距。

襯套處置方案需要注意：襯套材料必須與結(jié)構(gòu)材料相容，保證二者力學(xué)性能相當(dāng)，避免出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕。加襯套時(shí)應(yīng)在保證襯套最小壁厚的前提下，使去除的基體結(jié)構(gòu)材料最少，如圖1所示方法示意圖。當(dāng)襯套穿過兩層或多層結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)分層加襯套，避免襯套承受多層零件之間的剪切載荷。襯套與孔徑有一定干涉量，安裝時(shí)須冷凍安裝。襯套表面應(yīng)與基體材料表面保持齊平，必要時(shí)采用凸出表面銑平操作，并在安裝后按圖紙要求在露出表面涂底漆、面漆。

圖1給出了部分典型偏離孔擴(kuò)孔（安裝襯套）方法的示意。

方法1：緊固件在襯套上孔必須與原孔同心（例如其他零件上已制孔，所以無法移動(dòng)孔位，對應(yīng)“擴(kuò)孔A”）；此時(shí)。

方法2：緊固件在襯套上孔必須與原孔同心（例如其他零件上已制孔，所以無法移動(dòng)孔位，對應(yīng)“擴(kuò)孔A”）；此時(shí)r≥d，L2=d，一邊與偏離處相切。

方法3：緊固件在襯套上孔可重新定位（例如其他零件上孔未制孔或可借孔，或可以更換不帶孔的新零件，對應(yīng)“擴(kuò)孔B”）；此時(shí)r≥2d，擴(kuò)孔兩邊均與原孔相切；此時(shí)圓心可移動(dòng)至或其周圍（為圓心，半徑為的圓），襯套上孔可偏心。

方法4：緊固件在襯套上孔可重新定位（例如其他零件上孔未制孔或可借孔，或可以更換不帶孔的新零件，對應(yīng)“擴(kuò)孔B”）；此時(shí)；此時(shí)圓心移動(dòng)到，襯套上孔不可偏心。

4 強(qiáng)度校核

擴(kuò)孔換加大緊固件及加裝襯套修理方法，均會(huì)不同程度地減少原結(jié)構(gòu)的緊固件邊距、間距和端距，可以保守地使用以下方法進(jìn)行強(qiáng)度評(píng)估。

（1）靜強(qiáng)度評(píng)估[1]。

邊距評(píng)估：緊固件的許用載荷，緊固件邊距，板材厚度，本體許用拉伸應(yīng)力，旁路載荷應(yīng)力，保守工作應(yīng)力，若，則結(jié)構(gòu)不會(huì)由于邊距問題發(fā)生拉伸破壞，滿足靜強(qiáng)度要求。

端距評(píng)估：孔徑修理后的直徑為，端距為，本體許用剪切應(yīng)力為，保守工作應(yīng)力，若，則結(jié)構(gòu)不會(huì)由于邊距問題發(fā)生剪切破壞，滿足靜強(qiáng)度要求。

間距評(píng)估：孔徑修理后孔間間距為，本體許用剪切應(yīng)力為，保守工作應(yīng)力，若，則結(jié)構(gòu)不會(huì)由于邊距問題發(fā)生剪切破壞，滿足靜強(qiáng)度要求。

（2）疲勞強(qiáng)度評(píng)估[2]。

按照計(jì)算疲勞損傷參量的不同可以將疲勞壽命分析方法分為：名義應(yīng)力法、局部應(yīng)力應(yīng)變法、應(yīng)力應(yīng)變場強(qiáng)度法、能量法、損傷力學(xué)法、功率譜密度法等。在工程實(shí)踐中比較實(shí)用的是前三種方法。

在名義應(yīng)力法的發(fā)展中，除了傳統(tǒng)的名義應(yīng)力法外，還出現(xiàn)應(yīng)力嚴(yán)重系數(shù)法（SSF）、有效應(yīng)力法、細(xì)節(jié)額定系數(shù)法（DFR）等。一般民用飛機(jī)應(yīng)力水平比較低，所以適合使用DFR進(jìn)行評(píng)估。

從DFR方法的角度看，結(jié)構(gòu)邊距、端距、間距的變化對疲勞特性的影響體現(xiàn)在減小結(jié)構(gòu)的DFR值，即：

上式的DFR值代入文獻(xiàn)[2]第335頁表7-1的相關(guān)計(jì)算公式，得到修理后的結(jié)構(gòu)疲勞裕度，可判斷是否滿足疲勞強(qiáng)度要求。

5 結(jié)語

擴(kuò)孔換加大緊固件和襯套修理是民用飛機(jī)領(lǐng)域針對孔徑偏差常使用的修理方法，本文概述了兩種方案在民用飛機(jī)生產(chǎn)維護(hù)過程中的應(yīng)用范圍及注意事項(xiàng)，簡述靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度的工程評(píng)估方法，便于工程人員遇到孔徑偏差問題時(shí)有所參考，保證民用飛機(jī)的安全性和適航性。

參考文獻(xiàn)

[1] 麥道聯(lián)工手冊[M].北京：航空出版社，1997.

[2] 民機(jī)結(jié)構(gòu)耐久性與損傷容限設(shè)計(jì)手冊[M].北京：航空出版社，2003.endprint