A320系列飛機(jī)鯊鰭小翼改裝介紹及技術(shù)難點(diǎn)分析

張斌輝

摘要：本文主要介紹了空客A320系列飛機(jī)鯊鰭小翼改裝的主要內(nèi)容，分析了主要技術(shù)難點(diǎn)及其解決措施，總結(jié)了改裝中的關(guān)鍵點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，可為同類改裝提供參考。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)改裝；技術(shù)難點(diǎn)；鯊鰭小翼

Keywords：structural modification；technical difficulties；sharklet wing

1 改裝概述

1.1 背景

A320系列飛機(jī)鯊鰭小翼由空客公司2012年研發(fā)推出，用于替代傳統(tǒng)的翼尖小翼，在節(jié)能減排方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。2013年空客公司進(jìn)一步推出了鯊鰭小翼的改裝服務(wù)，分為產(chǎn)線改裝和現(xiàn)役改裝兩類。本文所介紹的現(xiàn)役改裝針對(duì)的是生產(chǎn)序列號(hào)在MSN1200之前的已交付飛機(jī)，工作內(nèi)容包括大翼結(jié)構(gòu)加強(qiáng)、加裝小翼、飛行控制系統(tǒng)功能調(diào)試三部分。

1.2 小翼變化

如圖1所示，鯊鰭小翼高2.44m，重91.98kg，由輕型復(fù)合材料制成，是A320系列飛機(jī)的選裝配置，是A320neo系列飛機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置。改裝完成后，大翼長(zhǎng)度由原來(lái)的34.1m增加到35.8m。

2主要改裝內(nèi)容

空客針對(duì)本改裝共下發(fā)6份SB：SB1177（總綱），SB1179（結(jié)構(gòu)恢復(fù)），SB1180（機(jī)械拆件與恢復(fù)），1181（電子拆件與恢復(fù)），SB1183（結(jié)構(gòu)拆件），SB1193（小翼加裝）。本改裝以結(jié)構(gòu)改裝為主，所以SB1179和SB1183是本改裝的核心內(nèi)容；SB1180和SB1181為系統(tǒng)專業(yè)前期拆件和后期恢復(fù)；SB1193為鯊鰭小翼加裝；SB1177是一份總綱，類似于目錄清單，描述了改裝的完整步驟和工序，其中每個(gè)工序的具體工作通過(guò)任務(wù)號(hào)索引到具體SB。

大翼結(jié)構(gòu)加強(qiáng)主要是兩部分內(nèi)容，分別是翼尖區(qū)域改造和底部蒙皮長(zhǎng)桁加強(qiáng)。翼尖區(qū)域改造的工作內(nèi)容主要是：從RIB19-RIB20之間切割上蒙皮及長(zhǎng)桁并報(bào)廢，從RIB24-RIB25之間切開(kāi)大翼前后梁及下蒙皮并報(bào)廢舊外翼盒，拆除舊的RIB23和RIB24并報(bào)廢，之后安裝新的RIB23和RIB24，通過(guò)底部蒙皮和前后梁的加強(qiáng)補(bǔ)片安裝新的外翼盒（bath tub）（見(jiàn)圖2），然后通過(guò)渡長(zhǎng)桁（upper stringers）安裝新的頂部蒙皮（New top skin）。新外翼盒的外端是一排銷孔，通過(guò)銷子可以直接安裝鯊鰭小翼。底部蒙皮長(zhǎng)桁加強(qiáng)主要內(nèi)容是：在大翼底部蒙皮的STGR8和STGR11長(zhǎng)桁兩側(cè)，從RIB13至RIB25區(qū)域安裝鋼條（lower stringers），以增強(qiáng)大翼的縱向受力件。

3關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)及改進(jìn)

本改裝處在大翼區(qū)域，其最主要的作用是產(chǎn)生升力，也起一定的穩(wěn)定平衡作用。因此，大翼應(yīng)保持足夠的強(qiáng)度、剛度和壽命，必須具備在外部載荷作用下保持翼型形狀的能力，且能夠安全地承受使用載荷。大翼主要承受外部交變載荷作用，一個(gè)細(xì)小的裂紋或者缺陷都極易形成應(yīng)力集中點(diǎn)，進(jìn)而可能產(chǎn)生疲勞破壞。另外，本改裝處于封閉油箱區(qū)域，非常容易引起漏油。因此，對(duì)施工中的整體精度提出了非常高的要求。

精度保證主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，第一，裝配精度：只有保證了裝配精度，才能保證大翼準(zhǔn)確的外形，保證左右大翼的對(duì)稱性和一致性。裝配精度主要從三個(gè)方面來(lái)保證，首先是定位精度，其次是孔加工精度，再有就是合理有效的工藝工序。第二，高效可靠的密封：在完成改裝后，完整地重新密封，使油箱不漏油，改裝才完全結(jié)束。

因此，本改裝有以下四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)：高精度定位；高精度孔加工；工藝工序明晰；高質(zhì)量封膠。

3.1 高精度定位

高精度定位主要分為兩個(gè)步驟。第一，切割舊件時(shí)，找準(zhǔn)參考線，精確切割銑削。本改裝需要切除上蒙皮及長(zhǎng)桁，還有外部翼盒的前后梁及蒙皮，在此過(guò)程中，切割線的角度和準(zhǔn)確定位都至關(guān)重要，包括施工中的修切和打磨都要逐步進(jìn)行，以保證尺寸精度。

第二，新件準(zhǔn)確定位。新件裝配中，因?yàn)轫敳棵善ず屯庖砗卸紝儆诖蟛考?，誤差傳遞后，失之毫厘，就會(huì)差之千里，所以必須區(qū)分固定定位孔與專用的定位銷，因?yàn)樗械目锥际峭ㄟ^(guò)鉸刀制孔到干涉配合的下限尺寸。日常都是使用拉瑪對(duì)蒙皮進(jìn)行定位，手動(dòng)拉瑪不可避免地會(huì)出現(xiàn)間隙晃動(dòng)，且現(xiàn)有工具只有常用規(guī)格，無(wú)法滿足本改裝中的特殊規(guī)格和高精度要求。為此，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)一套專用定位銷，根據(jù)不同規(guī)格的孔尺寸制作相應(yīng)的定位銷，以適應(yīng)本改裝高精度、大面積的定位需求。每次蒙皮預(yù)裝配時(shí)，首先固定定位銷，確定準(zhǔn)確位置，然后再使用拉瑪拉緊進(jìn)行鉆孔安裝，以此來(lái)保障蒙皮的定位精度。

3.2 高精度孔加工

本改裝采用的緊固件基本都是以EN6114和EN6115為主的高鎖螺栓，所有的孔都是干涉配合，有明確的尺寸限制，最后必須通過(guò)鉸刀來(lái)保證孔的尺寸。

在一般制孔過(guò)程中，通常是先鉆底孔，然后逐級(jí)加大至最終尺寸，最多進(jìn)行兩次孔。但本改裝中，新上蒙皮等位置涉及大量新的緊固件孔，其中多是日常較少遇見(jiàn)的5/16in、3/8in、7/16in等大尺寸孔，而蒙皮的底孔是根據(jù)大翼前后梁上的孔通過(guò)找孔器來(lái)確定的，底孔只有4/32in或者5/32in，所以這些孔的加工工序與平常工藝的差異較大，而且不同的孔還有不同的工序，有的孔需要兩至三道工序，有的甚至需要四至五道工序才能完成。因此，必須將總計(jì)約1500多的孔分類，對(duì)同一類型的孔制定相同的制孔程序，加工與孔相匹配的高效鉸刀，并進(jìn)行明確標(biāo)記，避免混用，必要時(shí)可提前對(duì)工作者進(jìn)行培訓(xùn)。

此外，由于改裝位于大翼油箱這樣的特殊作業(yè)環(huán)境，不可避免地需要一些較長(zhǎng)或較短的鉸刀才能滿足實(shí)際工作需求，特別是對(duì)與底部蒙皮STGR8和STGR11相聯(lián)的長(zhǎng)桁鋼條的鉸刀，必須使用空客專用的硬質(zhì)鉆頭和鉸刀。因此，設(shè)計(jì)鉸刀時(shí)，除了考慮直徑還應(yīng)考慮在不同使用環(huán)境下鉸刀的長(zhǎng)度和材料特點(diǎn)，保證工作者能以盡可能舒服的姿勢(shì)在狹小區(qū)域進(jìn)行施工，同時(shí)也能完美地滿足改裝中對(duì)孔的高精度要求。

3.3 關(guān)鍵工藝工序改進(jìn)

空客針對(duì)本改裝提供的文件在部分關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)處較為模糊、工藝繁瑣，施工難度大且風(fēng)險(xiǎn)高，極大地影響了施工周期與質(zhì)量。大型結(jié)構(gòu)改裝的施工工藝和工序?qū)κ┕べ|(zhì)量、風(fēng)險(xiǎn)、周期都非常重要，但是對(duì)工藝工序的改變應(yīng)當(dāng)持非常謹(jǐn)慎的態(tài)度，若能在知曉風(fēng)險(xiǎn)的前提下對(duì)工藝工序進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，將極大促進(jìn)施工的便利，提高施工質(zhì)量。

為此，主要從兩個(gè)方面進(jìn)行明確。第一，對(duì)廠家出具的明確的工藝工序，堅(jiān)決執(zhí)行并予以細(xì)化，使之更具備可理解、可操作性。例如，外翼盒切割工序中，通過(guò)對(duì)切割工序的每一步進(jìn)行細(xì)化并標(biāo)注在視圖中，說(shuō)明每個(gè)步驟如此操作的意義和風(fēng)險(xiǎn)，有效規(guī)避其他MRO企業(yè)在此施工中產(chǎn)生的喇叭切口、裝配間隙過(guò)大等現(xiàn)象。第二，對(duì)廠家出具的模糊的工藝工序，深入研究，通過(guò)改變施工工位、工序等方式提高施工效率和質(zhì)量。例如，頂部蒙皮裝配過(guò)程中，新蒙皮下部的長(zhǎng)桁及加強(qiáng)板在飛機(jī)上進(jìn)行鉆孔裝配安裝封膠，只能通過(guò)兩個(gè)接近口蓋進(jìn)行施工，接近難度大，施工難度大，而且接近口蓋每次只能進(jìn)去一個(gè)人，施工效率非常低，完成該工作需要14個(gè)班的工時(shí)，成為了嚴(yán)重影響施工周期和質(zhì)量的關(guān)鍵工作。鑒于此，通過(guò)深入研究SB，分析后得出將部分工作的施工工位轉(zhuǎn)移到工作臺(tái)上，在工作臺(tái)上完成安裝封膠后，整體將頂部蒙皮插入安裝位置，這樣的改變使此工序僅需要3個(gè)班的工時(shí)即可完成，極大地釋放了周期壓力，而且施工質(zhì)量得到了保證。

3.4 高質(zhì)量封膠

結(jié)構(gòu)改裝完成后，不恰當(dāng)?shù)拿芊饽z密封極易導(dǎo)致油箱漏油，會(huì)使改裝成果功虧一簣。首先，參照空客提供的密封圖紙571179A57161，對(duì)需要密封的區(qū)域按照要求完成密封，特別是針對(duì)大翼蒙皮接縫區(qū)域、大翼內(nèi)外油箱連接處RIB15、外油箱與通氣油箱連接的RIB22、以及頂部蒙皮的通氣長(zhǎng)桁處必須按要求重點(diǎn)關(guān)注；其次，在油箱封閉區(qū)域進(jìn)行密封膠施工時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于內(nèi)部管路、線束以及狹小空間等因素，導(dǎo)致施工操作困難，效率低下，且封膠質(zhì)量不可靠，效果不美觀?；诖?，可以定制開(kāi)發(fā)引入緊固件封膠帽（見(jiàn)圖3），針對(duì)不同規(guī)格的緊固件定制相匹配的封膠帽，通過(guò)實(shí)踐總結(jié)形成封膠帽的使用方法和封膠流程，只需要一道工序即可完成封膠和成形兩道工藝，使用該封膠模具可以達(dá)到封膠質(zhì)量可靠、操作便捷、外形美觀（見(jiàn)圖4）和施工效率高等目標(biāo)。

4結(jié)束語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要介紹了鯊鰭小翼主要的改裝內(nèi)容和特點(diǎn)，分析了4個(gè)主要技術(shù)難點(diǎn)及注意事項(xiàng)和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，通過(guò)細(xì)化，明確了關(guān)鍵工藝工序，開(kāi)發(fā)定制了專用工裝設(shè)備，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了高效施工、高精度定位、高精度制孔、高質(zhì)量封膠，有效解決了該項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)與技術(shù)難點(diǎn)，最終對(duì)改裝項(xiàng)目達(dá)到了較深入地掌控，進(jìn)而在保證質(zhì)量的前提下使該項(xiàng)目的效率得以提高，周期得以縮短，具有一定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。