發(fā)動機(jī)短艙平移門后部鎖區(qū)域修理方案優(yōu)化設(shè)計

蔡長海 閻超 胡詩奇 苗廣原 趙海洋

摘要：V2500發(fā)動機(jī)短艙平移門組件中的金屬膠接鋁合金蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)在溫度高、振動大和腐蝕性強(qiáng)的環(huán)境中長期服役，容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷，平移門后部鎖區(qū)域的損傷尤甚。根據(jù)波音結(jié)構(gòu)修理手冊和古德里奇公司SRM手冊相關(guān)信息，結(jié)合通用的金屬膠接修理原則，優(yōu)化設(shè)計了V2500發(fā)動機(jī)短艙平移門組件后部鎖區(qū)域框式加強(qiáng)板的膠接修理方案，提高了部件維修能力，既能滿足了生產(chǎn)需求，又獲得了豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：平移門組件；金屬膠接；蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)；框式加強(qiáng)板膠接修理

Keywords： translating sleeve components；metal bonding；honeycomb sandwich structure；frame reinforcement bonding repair

0 引言

金屬膠接在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用始于20世紀(jì)40年代，起初用于蒙皮與桁條的連接，后來主要應(yīng)用于蜂窩夾層結(jié)構(gòu)和泡沫夾層結(jié)構(gòu)[1]。V2500發(fā)動機(jī)短艙平移門組件由鋁合金蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制成，是典型的金屬膠接結(jié)構(gòu)[2-3]。其中，短艙平移門后部鎖區(qū)域受高溫、振動等惡劣服役環(huán)境影響，以及部件設(shè)計缺陷及維護(hù)等原因，經(jīng)常出現(xiàn)損傷，損傷的形式為脫膠、鼓包等，如圖1所示[4-5]。

1 修理現(xiàn)狀及存在問題

V2500發(fā)動機(jī)SRM手冊中針對此平移門鋁合金蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)損傷提供的典型修理方案是濕粘接臨時修理方案，廠家的設(shè)計思路是滿足在位修理的需求，保障飛機(jī)的適航性要求，快速完成結(jié)構(gòu)修理工作[3]。手冊中典型的濕粘接臨時修理方案見圖2～圖5[6-7]。

濕粘接臨時修理設(shè)計方案存在如下問題：

1）該修理為濕粘接修理，適用面積較小，對位置和尺寸的限定非常嚴(yán)格，常見的損傷往往超過此損傷限制，導(dǎo)致施工無法進(jìn)行。

2）該修理使用的是拉鉚釘安裝修理加強(qiáng)板，是對原有結(jié)構(gòu)的一種破壞。

3）該修理采用實(shí)芯鋁板進(jìn)行加強(qiáng)修理，會產(chǎn)生消音面積的損失，不符合環(huán)保要求。

4）該修理為臨時修理方案，需要在6000飛行小時、4500飛行循環(huán)或20個月（先發(fā)生為準(zhǔn)）對修理區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)目視檢查，確保無緊固件缺失或者脫膠缺陷；并在12000飛行小時、9000飛行循環(huán)或40個月（先發(fā)生為準(zhǔn)）之前對臨時修理進(jìn)行永久修理或者更換部件[6]。

2 平移門后部鎖區(qū)域修理方案的優(yōu)化設(shè)計

鑒于以上對V2500發(fā)動機(jī)短艙平移門后部鎖區(qū)域典型濕粘接修理方案存在的諸多問題，需要對修理方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。通過調(diào)查研究，決定采用金屬膠接的修理方式對損傷區(qū)域進(jìn)行修理。

根據(jù)波音SRM結(jié)構(gòu)修理手冊標(biāo)準(zhǔn)施工章節(jié)51-70-10 和V2500SRM典型金屬膠接修理程序，設(shè)計此金屬膠接修理方案[1，6]。

1）去除損傷并對部件進(jìn)行清潔和除濕工作，如圖6所示。

2）選用與原始蒙皮相同或等效的合金材料和熱處理方法制作修理加強(qiáng)板和修理填片。此次修理選用與原始材料相同且熱處理狀態(tài)一致的2024T30.025in厚非包鋁鋁蒙皮進(jìn)行打孔處理，作為修理填片。查閱V2500SRM典型修理71可知，損傷同樣為2024T30.025in厚的鋁蒙皮，修理加強(qiáng)板應(yīng)選擇0.032in厚實(shí)心鋁蒙皮。為了確保維修質(zhì)量，此處修理加強(qiáng)板選擇0.032in厚實(shí)心鋁蒙皮，加強(qiáng)板厚度也符合波音公司金屬標(biāo)準(zhǔn)施工對于加強(qiáng)板厚度的要求。

3）使用與原始蜂窩芯材料相同的波音規(guī)格（BMS）材料或等效的材料或更高密度的蜂窩芯材料制作新的蜂窩插塊，替代損傷的蜂窩芯。加工或打磨蜂窩插塊，使其與鄰近的蜂窩芯平齊。

4）準(zhǔn)備配合表面以進(jìn)行粘接。清潔未施加底漆的填片和補(bǔ)片表面。清潔鋁蜂窩修理蜂窩芯。確保除去所有不需要的材料。準(zhǔn)備蜂窩芯配合表面。選用Boegel EP-II（AC-130）表面處理程序。按照Boeing 737-800 SRM 51-70-10修理通用段落14 - Boegel EP-II（AC-130）表面處理程序，對修理填片、加強(qiáng)板和修理區(qū)域（包括打孔蒙皮和實(shí)心蒙皮）進(jìn)行表面處理[10]。

5）粘接劑底漆在粘接表面上的應(yīng)用。BR-6747-1粘接底漆應(yīng)風(fēng)干60min，然后用烘箱或加熱燈在250℉±10℉時干燥60～90min。粘接底漆必須在Boegel表面處理程序執(zhí)行后24h內(nèi)施加，如圖7、圖8、圖9所示。

6）安裝修理部件。安裝膠膜，修理蜂窩，修理填片和加強(qiáng)板在位，確認(rèn)所有已安裝的修理件已正確成形并配合在位，如圖10所示。

7）參考V2500A1/A5 NSRM 54-02-00修理004，為修理區(qū)域準(zhǔn)備并安裝真空袋、熱電偶和加熱毯。施加22～26英寸-汞柱的真空度。使用加熱毯在340℉～360℉固化修理60～80min。固化后從修理區(qū)域取下真空袋材料、熱電偶和加熱毯，并去除多余的粘接劑。敲擊檢查修理區(qū)域，確認(rèn)無脫膠，如圖11、圖12所示。

8）在修理加強(qiáng)板上安裝鉚釘并密封邊緣。

3 優(yōu)化后方案的特點(diǎn)

通過設(shè)計平移門后部鎖區(qū)域框式加強(qiáng)金屬膠接修理方案，提高了部件的維修質(zhì)量，減少了消音區(qū)域的損失，更加符合生產(chǎn)實(shí)際需求[11-13]。發(fā)動機(jī)短艙平移門后部鎖區(qū)域采用金屬膠接修理方案的優(yōu)點(diǎn)如下：

1）金屬膠接方案為永久性修理方案，無需進(jìn)行間隔檢查和后續(xù)修理工作。

2）金屬膠接方案減少了濕粘接修理方案中安裝緊固件的數(shù)量，減少了對原有結(jié)構(gòu)的損傷。

3）金屬膠接方案為框式加強(qiáng)板粘接方案，可以恢復(fù)部分消音面積，減少部件消音面積的損失。

4）以實(shí)驗(yàn)為指導(dǎo)選擇適合的搭接尺寸和表面處理程序，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，粘接質(zhì)量良好，可以恢復(fù)部件的使用性能。

5）對優(yōu)化修理后的膠接部件進(jìn)行敲擊測試、試片實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和部件裝機(jī)檢查等粘接質(zhì)量校驗(yàn)工作，發(fā)現(xiàn)修理狀態(tài)良好，無脫膠情況[13-15]。

4 結(jié)束語

中國南方航空集團(tuán)公司沈陽維修基地在空客A320系列飛機(jī)V2500發(fā)動機(jī)短艙平移門組件修理工作中已取得突破，金屬復(fù)合材料膠接的技術(shù)攻關(guān)取得了良好的成績，逐步積累起相關(guān)復(fù)合材料維修經(jīng)驗(yàn)，可為今后的飛機(jī)維修實(shí)際工作提供參考。

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作者簡介

蔡長海，資深高級工程師，從事復(fù)合材料維修技術(shù)研究工作。