飛機(jī)結(jié)構(gòu)常規(guī)修理方法及分析

何強(qiáng) 黃濤

摘 要：在飛機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械會(huì)發(fā)生不同程度的磨損，而其磨損的狀況會(huì)引發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行故障，在不影響飛機(jī)安全和正常使用的情況下，合理地制定飛機(jī)結(jié)構(gòu)修理方案并進(jìn)行可靠性分析十分重要。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)結(jié)構(gòu)；修理方法；

飛機(jī)結(jié)構(gòu)的損傷主要分為飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕、靜強(qiáng)度破壞、疲勞裂紋等。根據(jù)飛機(jī)結(jié)構(gòu)維修的有關(guān)理論、損傷部位和損傷情況、航材供應(yīng)情況、飛機(jī)可停場(chǎng)時(shí)間、維修成本、本單位飛機(jī)維修能力等因素，參照該型飛機(jī)的相關(guān)修理手冊(cè)，在不影響飛機(jī)安全和正常使用的情況下，合理地制定飛機(jī)結(jié)構(gòu)修理方案并進(jìn)行可靠性分析十分重要。

1腐蝕常規(guī)修理和分析

飛機(jī)金屬結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)的腐蝕情況通常都是因?yàn)殡娀瘜W(xué)腐蝕。飛機(jī)在出廠(chǎng)的時(shí)候已經(jīng)采取一定的腐蝕措施，但是因?yàn)轱w機(jī)的飛行環(huán)境和飛機(jī)使用以及維護(hù)保養(yǎng)情況不同的，因此在結(jié)構(gòu)修理的過(guò)程中，不僅需要恢復(fù)原廠(chǎng)家設(shè)計(jì)的防腐能力，如果情況特殊，防腐能力還要比出廠(chǎng)時(shí)更好，以下是具體的防腐措施：全面檢查飛機(jī)的容易發(fā)生腐蝕的零件和周邊環(huán)境，明確飛機(jī)腐蝕發(fā)生的主要條件和發(fā)生原因。及時(shí)確認(rèn)腐蝕發(fā)生的原始痕跡，將腐蝕產(chǎn)物及時(shí)、徹底的清理好，及時(shí)恢復(fù)好防腐涂層，并且采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)修理。定期對(duì)于飛機(jī)容易出現(xiàn)污染的區(qū)域進(jìn)行清潔，尤其是那些長(zhǎng)期受到液壓油和電解質(zhì)污染的區(qū)域和結(jié)構(gòu)。此外要加強(qiáng)清潔腐蝕介質(zhì)，重新噴涂防腐蝕的抑制劑。定期對(duì)于漏排水孔進(jìn)行疏通，保證漏排水系統(tǒng)可以始終保持暢通的工作狀態(tài)。保證廚房和廁所以及貨倉(cāng)地板接縫保持密封，避免水或者污染物滲入到結(jié)構(gòu)表面當(dāng)中。如果損壞了防腐涂層，就要立即將其修復(fù)。一些鋁合金表面因?yàn)樾枰蘩?，從而得到再次加工，?duì)著這些鋁合金需要將其腐蝕層去除掉，保證表面的光滑性，保證修理區(qū)域的清潔性，不能出現(xiàn)金屬屑，尤其不能出現(xiàn)鐵屑和鋼屑。此外也不能在修理區(qū)域當(dāng)中出現(xiàn)油污等污染物。結(jié)合飛機(jī)維修手冊(cè)提出的具體要求，首先需要將原有的表面涂層恢復(fù)好，結(jié)合實(shí)際情況考慮是否添加一層面漆，可以噴涂防腐蝕抑制劑。安裝修理件和鈦合金零件的過(guò)程中，或者安裝的緊固件的時(shí)候，都要涂好密封膠，進(jìn)行實(shí)施濕安裝，在所有的止裂孔都要涂好底漆，并且利用軟鉚釘或者密封膠堵好。針對(duì)鋼修理件通常情況下，都要在局部鍍鎘，使其原涂層得以恢復(fù)。如果無(wú)法滿(mǎn)足上述條件，也可以涂?jī)傻赖灼?。地板和金屬結(jié)構(gòu)接觸的部位，要黏貼好聚乙烯膠帶，用來(lái)進(jìn)行絕緣。深入研究發(fā)生腐蝕的原因，并且要利用有效的預(yù)防措施，使其抗腐蝕工作不斷得到完善。

2靜強(qiáng)度破壞的常規(guī)修理方法及分析

結(jié)構(gòu)損傷的修理主要依據(jù)原結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力水平和原結(jié)構(gòu)件的靜強(qiáng)度，損傷構(gòu)件經(jīng)修理后的靜強(qiáng)度要等于或略大于原構(gòu)件。例如使用加強(qiáng)板或搭接帶進(jìn)行構(gòu)件的加強(qiáng)修理時(shí)，一般要比損傷件加厚一個(gè)等級(jí)，并使用一定數(shù)量的緊固件以傳遞加強(qiáng)板的全部載荷。如果更換損傷的緊固件，一般用原牌號(hào)的緊固件更換；如果沒(méi)有原牌號(hào)的緊固件，可以用強(qiáng)度相同或加大一級(jí)的經(jīng)批準(zhǔn)的緊固件替代。

2.1典型的連接失效

大部分的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件是靠緊固件連接的，大部分的飛機(jī)載荷也是通過(guò)緊固件來(lái)傳遞的，因次飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的損傷和修理也離不開(kāi)緊固件。

2.1.1緊固件的剪切破壞：緊固件受剪力被切斷。

2.1.2緊固件的拉伸破壞；緊固件受拉力被拉斷。

2.1.3相鄰結(jié)構(gòu)的局部屈服：相鄰結(jié)構(gòu)材料受擠壓而產(chǎn)生塑性變形，即材料屈服。

2.1.4相鄰結(jié)構(gòu)件的剪切失效：相鄰結(jié)構(gòu)件因受剪力而造成撕裂、剪斷，它是由于剪應(yīng)力過(guò)大、緊固件間距或邊距過(guò)小而造成的。

2.1.5相鄰結(jié)構(gòu)件的拉伸失效：緊固件附近的結(jié)構(gòu)件因拉應(yīng)力過(guò)大而造成材料的拉斷現(xiàn)象。

2.2裂紋修理所需

緊固件的數(shù)量和分布T=裂紋結(jié)構(gòu)件的厚度（英寸）L=裂紋長(zhǎng)度（英寸）U=裂紋結(jié)構(gòu)件抗拉伸極限強(qiáng)度（PSI）R=修理中使用鉚釘?shù)募羟性S用強(qiáng)度（磅）1.15=安全裕度裂紋每側(cè)所需鉚釘數(shù)量N=T*L*U*1.15/R

2.3傳力分析

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)修理時(shí)，一般應(yīng)了解飛機(jī)結(jié)構(gòu)所承受的載荷大小、方向、分配方式以及載荷的傳遞路線(xiàn)，這就是飛機(jī)結(jié)構(gòu)的傳力分析。在進(jìn)行了飛機(jī)結(jié)構(gòu)的傳力分析以后，就可以分清主次要結(jié)構(gòu)，了解構(gòu)件的受力形式及力的大小。

2.4等強(qiáng)度修理：

由于修理的目的是使被破壞的結(jié)構(gòu)恢復(fù)原來(lái)的強(qiáng)度，所以可以通過(guò)連接件的強(qiáng)度或被破壞構(gòu)件的強(qiáng)度來(lái)推算出原來(lái)的結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)載荷。一般飛機(jī)設(shè)計(jì)的最小安全裕度是1.1，因此推算出的結(jié)構(gòu)件載荷除以1.1即可作為該結(jié)構(gòu)件的最大載荷值。

2.4.1根據(jù)緊固件的許用強(qiáng)度值推算出臨近結(jié)構(gòu)的載荷。

2.4.2根據(jù)材料的許用強(qiáng)度值及橫截面積推算出臨近結(jié)構(gòu)的載荷。

3疲勞損傷的常規(guī)修理方法及分析

疲勞損傷的常規(guī)修理和分析疲勞損傷具有不確定性和不易檢查性，威脅到飛機(jī)的安全性。很多航空空難都是因?yàn)轱w機(jī)結(jié)構(gòu)件的疲勞損傷造成的。為了避免結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)疲勞破壞的情況，就要提高修理件的抗疲勞水平，保證飛機(jī)可以達(dá)到正常的使用壽命，但是這也是當(dāng)今飛機(jī)結(jié)構(gòu)修理過(guò)程中難題。

3.1合理選材

在修理飛機(jī)結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，要及時(shí)更換或者加強(qiáng)結(jié)構(gòu)件，新的替換件要保持和原構(gòu)件相同的材料，還要匹配二者的剛度。因?yàn)楹讲脑虻挠绊懀绻枰孟嗤牧系奶鎿Q件，就要匹配新構(gòu)件和原構(gòu)件的剛度，此外新構(gòu)件的抗疲勞性能要高于原構(gòu)件。

3.2合理控制修理區(qū)域的應(yīng)力水平

修理件的強(qiáng)度要匹配與原構(gòu)件，或者強(qiáng)度要過(guò)于原構(gòu)件。此外需要合理布置修理件的纖維方向，荷載方向要平行修理件的纖維方向，使材料的利用率不斷得到提高。此外需要合理分配緊固件的荷載，合理選擇連接件的厚度，可以將緊固件的荷載平均分配，使構(gòu)件和緊固件的應(yīng)力水平不斷得到降低，使結(jié)構(gòu)的抗疲勞強(qiáng)度不斷得到增強(qiáng)。

4剛度補(bǔ)強(qiáng)及分析

飛機(jī)結(jié)構(gòu)在使用載荷作用下，不但不能有明顯的塑性變形，而且彈性變形也應(yīng)有一定的限度。飛機(jī)結(jié)構(gòu)的剛度不夠，飛行中就不能保持良好的空氣動(dòng)力性能，甚至產(chǎn)生顫振或共振，直致破壞結(jié)構(gòu)；如果修理件剛度過(guò)大，就會(huì)造成修理件承力加大，增加臨近結(jié)構(gòu)件的載荷，使相鄰結(jié)構(gòu)件因過(guò)載而提前失效。

4.1修理后零件的剛度盡可能與原結(jié)構(gòu)件相近，既不能使局部剛度過(guò)小而產(chǎn)生塑性變形，也不能局部剛度過(guò)大（形成局部硬點(diǎn)）而造成周?chē)Y(jié)構(gòu)件因分配的載荷過(guò)大而提前破壞；兩者是辯證統(tǒng)一的關(guān)系。

4.2剛度和變形協(xié)調(diào)的原則

4.2.1避免在剛度較大的主傳力路線(xiàn)附近平行地布置較柔弱的傳力構(gòu)件。

4.2.2在長(zhǎng)桁搭接而蒙皮連續(xù)的地方，避免蒙皮可能因長(zhǎng)桁搭接接頭剛度過(guò)大而超載，出現(xiàn)蒙皮失穩(wěn)現(xiàn)象。

4.2.3在結(jié)構(gòu)修理中，應(yīng)避免同一連接接頭上或同一傳力路線(xiàn)上，混合使用不同規(guī)格及材料的緊固件，這樣容易使較弱的緊固件因超載而提前失效。

4.2.4在對(duì)主承力構(gòu)件，如梁、長(zhǎng)桁、隔框、肋等的修理中，應(yīng)避免修理件局部剛度過(guò)大而使周?chē)Y(jié)構(gòu)超載。

4.2.5避免過(guò)分加強(qiáng)損傷構(gòu)件造成因變形不協(xié)調(diào)而導(dǎo)致的周?chē)Y(jié)構(gòu)件超載。

另外，在結(jié)構(gòu)修理中，還應(yīng)該滿(mǎn)足飛機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)要求、密封性要求、降低結(jié)構(gòu)修理的重量、可接近性、可檢查性要求、工藝性要求、經(jīng)濟(jì)性要求；對(duì)于臨時(shí)性修理，必須考慮到將來(lái)實(shí)施永久性修理的可行性，不能影響永久性修理等。飛機(jī)結(jié)構(gòu)修理工程師需要掌握相關(guān)維修手冊(cè)及適航要求，了解航材儲(chǔ)備、設(shè)備條件、維修人員技術(shù)水平、零部件加工能力、飛機(jī)可停場(chǎng)時(shí)間、經(jīng)濟(jì)性論證等因素，經(jīng)過(guò)分析、綜合、論證，然后，才能制定出一個(gè)符合適航標(biāo)準(zhǔn)的、經(jīng)濟(jì)的、合理的、可行的飛機(jī)結(jié)構(gòu)修理方案。

總結(jié)：有利于制定最佳的檢修方案，指導(dǎo)飛機(jī)結(jié)構(gòu)將來(lái)的檢修安排.將該方法真正用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程，具有較大的工程應(yīng)用價(jià)值.航空公司結(jié)構(gòu)修理水平的高低是其飛機(jī)維修水平高低的重要標(biāo)志之一，是飛機(jī)出勤率和航空公司經(jīng)濟(jì)效益的重要制約因素。

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