Cessna172飛機(jī)14000h深度大修結(jié)構(gòu)故障分析

摘? ?要：Cessna172飛機(jī)被譽(yù)為美國(guó)塞斯納公司的經(jīng)典之作，以其飛行性能優(yōu)越、操作方便、安全性高、維護(hù)成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，成為通用航空航校初級(jí)教練機(jī)的首選，廣泛用于民航飛行員的培訓(xùn)。我飛行學(xué)院擁有世界最大的Cessna172機(jī)隊(duì)，現(xiàn)172飛機(jī)159架（含新訂購Cessna172S飛機(jī)60架）。學(xué)院飛機(jī)利用率高、訓(xùn)練量大、飛行小時(shí)數(shù)率先突破10000h、14000h。本文將飛機(jī)14000h深度大修的結(jié)構(gòu)故障梳理介紹，為執(zhí)機(jī)單位快速進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷判定，制定維修方案提供了數(shù)據(jù)參考，對(duì)縮短結(jié)構(gòu)修理周期、保障飛行安全至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：機(jī)身? 機(jī)翼? 結(jié)構(gòu)損傷

中圖分類號(hào)：V267? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）06（b）-0020-02

自2013年開始到目前，某飛機(jī)修理廠已完成全學(xué)院90余架老齡化Cessna172飛機(jī)10000h結(jié)構(gòu)大修。并于2018年一月開始對(duì)Cessna172飛機(jī)進(jìn)行14000h深度大修，積累了豐富的排故經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)將大修出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)損傷情況，總結(jié)出典型故障，將原因分析和修理方案介紹如下。

1? 常見典型結(jié)構(gòu)故障

1.1 機(jī)身類故障

1.1.1 防火墻類故障

防火墻主要是與前起落架減震支柱連接處蒙皮變形和防火墻裂紋，這兩類故障！前者是因?yàn)轱w機(jī)在重著陸過程中，前起落架與地面間產(chǎn)生高于正常情況下數(shù)十倍的沖擊載荷，由于著陸速度過大，飛機(jī)起落架支柱被壓縮但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠吸收消耗掉飛機(jī)的動(dòng)能！所以飛機(jī)的前起落架上、下安裝座直接將力傳遞給了防火墻下部組件，導(dǎo)致防火墻褶皺變形，出現(xiàn)此故障更換結(jié)構(gòu)件[1]。

后者防火墻裂紋，是因?yàn)榉阑饓γ善ぽ^薄，且承受發(fā)動(dòng)機(jī)安裝力、發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)沖擊，長(zhǎng)期往復(fù)，與發(fā)動(dòng)機(jī)減振座支架相連蒙皮易發(fā)生裂紋，需重點(diǎn)關(guān)注。尤其是防火墻11點(diǎn)方向，此處蒙皮出現(xiàn)裂紋，需將駕駛艙儀表板拆開，用實(shí)心鋼鉚釘進(jìn)行鉚接。

1.1.2 剎車腹板類故障

腹板類故障分前起落架安裝框架腹板裂紋和左側(cè)腹板裂紋。學(xué)員長(zhǎng)期重復(fù)性踩剎車，過大的載荷作用在作動(dòng)筒安裝支架接耳上，當(dāng)這種循環(huán)載荷大于腹板所承受的最大疲勞應(yīng)力，將會(huì)在腹板鉚釘孔周圍產(chǎn)生裂紋。如遇到飛機(jī)重著陸，腹板承受的載荷瞬時(shí)間增大，也可能產(chǎn)生裂紋。遇此故障，先在裂紋兩端打止裂孔（使用0.128inch鉆頭），再用0.063inch厚的2024-T3鋁板制作補(bǔ)片，從安裝框架腹板裂紋處進(jìn)行襯補(bǔ)修理。

學(xué)院Cessna172機(jī)隊(duì)在10000h定檢時(shí)全部完成了剎車腹板加強(qiáng)改裝，此后腹板裂紋情況明顯降低。隨后的14000h定檢中只有30%的飛機(jī)出現(xiàn)左側(cè)腹板前端R角處裂紋，遇此故障，更換左側(cè)腹板。

1.1.3 門窗類故障

門窗類故障分為三類：一類是舷窗鉸鏈間隙大;一類是門鎖機(jī)構(gòu)彈簧金屬疲勞;一類是艙門變形。舷窗鉸鏈間隙大是因?yàn)橹貜?fù)性的開合舷窗，長(zhǎng)期的推拉力導(dǎo)致鉚釘孔增大，鉸鏈與窗框間隙增大。排故措施：拆下鉚釘，更換鉸鏈。座艙門頻繁的開關(guān)，導(dǎo)致門鎖彈簧反復(fù)拉升，彈簧承受高強(qiáng)度的交變載荷，容易產(chǎn)生疲勞現(xiàn)象。而飛機(jī)的使用環(huán)境惡劣，長(zhǎng)期會(huì)使彈簧產(chǎn)生腐蝕，在腐蝕和疲勞的雙重作用下，彈簧斷裂。排故措施：鉆掉固定門鎖的鉚釘，取下門鎖，換上新彈簧。潤(rùn)滑后，重新鉚接和安裝連接銷。

在門鎖附近座艙門與門框不貼合，有變形鼓包，嚴(yán)重時(shí)艙門難以關(guān)閉。這是因?yàn)椋撻T鉸鏈在長(zhǎng)期使用過程中，產(chǎn)生磨損，固定鉸鏈的螺釘松動(dòng)，座艙門開關(guān)時(shí)就不是最佳的位置，艙門下墜，門與門框相撞擊，逐漸變形。排故措施：對(duì)艙門整形、襯補(bǔ)加強(qiáng);鎖舌進(jìn)行打磨。

1.1.4 行李艙故障

行李艙故障分為兩類：108隔框裂紋、電子設(shè)備艙支架裂紋。頻繁的起降訓(xùn)練會(huì)使飛機(jī)結(jié)構(gòu)受到較大的應(yīng)力作用，裂紋出現(xiàn)在機(jī)身行李艙向機(jī)尾延伸處，屬于高應(yīng)力區(qū)域。起飛、降落訓(xùn)練過程是對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)施加循環(huán)應(yīng)力的過程。在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過一定應(yīng)力循環(huán)次數(shù)后，最初的微小裂紋會(huì)逐漸擴(kuò)展。排故措施：裂紋處打止裂孔，進(jìn)行襯補(bǔ)加強(qiáng)。

1.1.5 方向舵故障

飛機(jī)跳躍著陸、重著陸導(dǎo)致機(jī)身尾部下蒙皮破損，方向舵下部整流罩凹坑，方向舵下部蒙皮褶皺，方向舵下部支座安裝孔磨損嚴(yán)重呈橢圓狀。方向舵下蒙皮褶皺是因?yàn)閷W(xué)員做螺旋改出特技訓(xùn)練時(shí)方向舵局部受力過大，蒙皮失穩(wěn)變形。

修理方案：機(jī)尾擦地，用2024-T3鋁合金進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)修理，更換方向舵下部整流罩。方向舵下部蒙皮褶皺裂紋，先對(duì)褶皺區(qū)域蒙皮整形，用0.02inch厚的2024-T3鋁合金制作加強(qiáng)片，內(nèi)襯加強(qiáng)修理。更換磨損嚴(yán)重的支座，完成后修理后，按照手冊(cè)規(guī)定，進(jìn)行方向舵靜平衡。

1.1.6 風(fēng)擋玻璃破損、銀紋

銀紋現(xiàn)象是有機(jī)玻璃在溶劑、紫外線、機(jī)械力和內(nèi)應(yīng)力等作用下引起的極細(xì)微裂紋狀缺陷，銀紋是由定向排列的分子鏈構(gòu)成，在光線照射下呈現(xiàn)銀白色光澤[3]。通過觀察故障玻璃，我們發(fā)現(xiàn)銀紋的幾個(gè)特征：銀紋密集而細(xì)小，呈魚鱗狀;故障玻璃的四周約10～15mm沒有銀紋。

飛機(jī)運(yùn)行過程環(huán)境惡劣，不可避免的接觸水、清洗劑等有機(jī)溶劑，這些溶劑極大的減弱了風(fēng)擋玻璃的抗銀紋性，加上長(zhǎng)期高溫的暴曬導(dǎo)致有機(jī)玻璃分子鏈斷裂，老化加劇。因此，為防止飛機(jī)在飛行過程中風(fēng)擋玻璃破裂、脫落，檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)大面積銀紋，立即更換擋風(fēng)玻璃。

1.2 機(jī)翼類故障

1.2.1 蒙皮故障

鳥擊或外物撞擊機(jī)翼導(dǎo)致前緣蒙皮凹陷、翼肋扭曲變形，事故嚴(yán)重會(huì)使機(jī)翼前梁變形。排故措施：使用敲擊工具整形變形蒙皮，整形無效則切割撞擊受損的蒙皮和更換翼肋。

機(jī)翼后緣蒙皮鉚釘松動(dòng)、裂紋。頻繁的起降訓(xùn)練，增大了襟翼收放的次數(shù)，Cessna172飛機(jī)通過改變襟翼電動(dòng)機(jī)的電流方向?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)襟翼的收上、放下。收放的振動(dòng)伴隨著氣流的反復(fù)沖擊，機(jī)翼蒙皮鉚釘處易出現(xiàn)松動(dòng)、蒙皮裂紋。排故方案：對(duì)松動(dòng)的鉚釘，重新鉚接;對(duì)裂紋蒙皮，根據(jù)結(jié)構(gòu)修理手冊(cè)等強(qiáng)度修理原則，切割損傷蒙皮、內(nèi)襯補(bǔ)片加強(qiáng)。

1.2.2 導(dǎo)軌和翼肋故障

襟翼導(dǎo)軌磨損超標(biāo)、導(dǎo)軌支架裂紋、耳片裂紋、機(jī)翼翼根翼肋裂紋。襟翼放出，提供附加升力，此時(shí)襟翼受力較大并且產(chǎn)生一定程度的振動(dòng)，在振動(dòng)過程中，襟翼支架滾輪與滑軌之間會(huì)有展向的相對(duì)位移，從而造成滑軌磨損。導(dǎo)軌裂紋支架在更換中，要開機(jī)翼油箱，鉚接時(shí)涂膠濕鉚。

2? 結(jié)語

根據(jù)我廠對(duì)Cessna172飛機(jī)14000h深度大修的排故經(jīng)驗(yàn)，本文將典型結(jié)構(gòu)故障梳理介紹，這里面既有10000h定檢已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的重復(fù)性故障，又有新裂紋、新故障、新變化。為執(zhí)機(jī)單位快速進(jìn)行損傷判定，制定維修方案提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，對(duì)控制結(jié)構(gòu)修理周期、提高飛機(jī)利用率、保障飛行安全至關(guān)重要。

參考文獻(xiàn)

[1] Cessna Aircraft Company.Cessna172R/172SMaintenanceManual[S].Cessna Aircraft Company ，R22.

[2] 閻成鴻.CESSNA172R型飛機(jī)機(jī)型培訓(xùn)教程[M].北京：航空工業(yè)出版社，2008.

[3] 郝勁松.活塞發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)[M].北京：兵器工業(yè)出版社，2007.

作者簡(jiǎn)介：蔣楊（1991，4—），男，漢族，四川成都人，本科，助理工程師，研究方向：航空器維修與適航。