波音787-9飛機大翼蒙皮因紫外線損傷掉漆的檢查和處理

蘆抗抗 李強 武桐

摘要：對近年個別波音787-9飛機大翼出現的因紫外線損傷而大面積掉漆現象的處理進行總結分析，著重總結大翼復合材料蒙皮的檢查和處理，以供業(yè)界遇到相同問題時參考。

關鍵詞：波音787；紫外線損傷；掉漆；復合材料

Keywords：B787；UV damage； paint peeling；composite

0 引言

從2020年開始，我司波音787-9機隊陸續(xù)有三架飛機出現大翼表面漆層現象（見圖1），這些飛機有兩個共同點：經常執(zhí)飛跨越北冰洋上空的北美航線；入列時間都為2016年下半年。

這一現象引起工作者高度重視。按照常規(guī)處理方式查詢修理手冊得到的答案是只進行褪噴漆和檢查的工作，但結合這三架飛機上述兩個共同點，工作人員向波音公司發(fā)出咨詢郵件詢問這一現象的原因和臨時處理措施。

最終波音證實這是因制造時噴漆工藝設計缺陷引起的損傷，后續(xù)波音將會發(fā)布相應文件改善這一情況，運營人可向波音發(fā)起索賠。

1 現象分析

復合材料因其低密度、高強度、耐腐蝕、抗疲勞等優(yōu)異的材料性能在航空制造業(yè)中得到廣泛運用，但長期以來復合材料的使用停留在次要結構的制造中，而波音787飛機是首款大量運用復合材料制造的跨時代機型，其機身和大翼主要結構由BMS8-276碳纖維增強材料取代了傳統(tǒng)的鋁合金材料進行制造。復合材料也有其弱點，生產和工作環(huán)境的溫度、濕度以及射線等都會使其降低一定的力學性能甚至發(fā)生脫層、纖維斷裂等損傷，本文著重分析多起相似事件中射線對飛機的影響。

自然界中紫外線射線（Ultraviolet）主要有三種即Ultraviolet A、B、C，簡稱UVA、UVB和UVC，其中UVC會被臭氧層全部吸收，不到2%的UVB會穿過臭氧層，但其波長還不足以穿透玻璃等透明材料，但UVA卻具有極強的穿透性，約98%的UVA能夠穿透臭氧層到達地面。為降低太陽光和日光燈中UVA對復合材料產生的影響，波音公司復材生產車間中會用特殊玻璃和燈罩去除這種影響[1]。

787飛機在制造時會在碳纖維結構上鋪設一層玻璃絲布層（BMS8-341或BMS8-331，也稱IWWF）和很薄一層抗射線樹脂（簡稱UV層），最后是一層BMS10-103底漆和一層BMS10-60面漆。造成本次事件的原因即是漆層和UV層過薄且長期經過強射線區(qū)域（北冰洋上空）而使得UVA穿過漆層使UV層變質松脫，進而伴隨漆層脫落。

如果對掉漆現象不加以關注處理，將導致玻璃絲布層和碳纖維層暴露在射線環(huán)境中，長此以往碳纖維結構表層將出現分層，導致大翼結構強度降低，引發(fā)危險。

除此之外，在自媒體盛行的時代，乘客通過懸窗看到斑駁的大翼而發(fā)布到互聯網也會對運營人產生輿論壓力。

2 處理措施

處理該現象有五個步驟：褪漆；對UV層檢查和去除損傷；檢查銅箔和碳纖維結構層；對超限的銅箔或碳纖維結構層修理；補漆。

2.1 褪漆

參考手冊AMM DMC-B787-A-51-21-04-02A-721B-A和AMM DMC-B787-A-12-25-01-00A-258A-A執(zhí)行褪漆和清潔工作。

注意事項包括：

1）整個過程中砂磨工具必須平穩(wěn)貼合大翼表面，不得有任何夾角，否則會對大翼表面產生損傷；

2）清潔工作應使用手冊推薦的清潔劑IPA或B8-2，不得使用丙酮作為清潔劑，否則會引起UV層檢查誤判；

3）緊固件頭部的漆層不必過分打磨干凈，允許有殘留。

2.2 對UV層檢查和去除損傷

檢查區(qū)域為大翼上下面碳纖維蒙皮，不包含油箱接近蓋板、前后緣及翼尖小翼（見圖2）。

參考手冊SRM B787-A-51-13-04-01-01A-280-A，使用BMS15-5無毛布沾 99.5%丙酮溶液用力在檢查位置擦拭15次（擦布每運動一前一后算作1次），若無毛布上有綠色或黃綠色殘留物，說明該區(qū)域UV層已變質。砂磨損傷區(qū)域表面，清潔后再次執(zhí)行丙酮擦拭法檢查，直到無毛布上不再有綠色或黃綠色殘留物。

注意事項包括：

1）每一個掉漆區(qū)域和每一個肋間隔斷（bay區(qū)域）都要執(zhí)行檢查；

2）砂磨需使用氧化鋁砂紙，嚴禁使用硅化物砂紙；

3）清潔不得使用丙酮作為清潔劑；

4）砂磨過程需仔細小心，不可傷及銅箔和碳纖維層。

2.3 檢查銅箔和碳纖維結構層

在褪漆和UV層砂磨過程中難免會有玻璃絲布層被磨透而露出銅箔和碳纖維層的情況發(fā)生，這就需要檢查砂磨區(qū)域的銅箔和碳纖維結構。

銅箔并不是覆蓋于整個大翼表面，只在緊固件區(qū)域覆蓋。檢查銅箔有無撕裂刻痕等損傷，雖然手冊給出了允許傷量，但是允許量較小且4000FC以內就要執(zhí)行修理。裸露但無損傷的銅箔是可以接受的，對于裸露的銅箔和緊固件頭部需要參考SRM 51-72-03-03A-A對這些區(qū)域涂抹sol-gel溶液（BMS10-128或BMS5-162）進行處理保護（見圖3）。

對碳纖維結構層，碳纖維結構裸露或者損傷直徑不超過2in且損傷不超過一層在可接受范圍內。

以上檢查工作結束且判定無需額外的修理后，即可按照SRM B787-A-51-73-01-00A-030A-A對裸露區(qū)域執(zhí)行刮膠處理，待膠體固化后砂磨平滑即可執(zhí)行清潔補漆步驟。

注意事項包括：

1）在UV層和碳纖維及銅箔層之間有一層玻璃絲布層，該層若無損傷可直接進入補漆步驟；若該層損傷，只需關注銅箔和碳纖維層的狀態(tài)，不必過多關注玻璃絲布層的損傷情況；

2）刮膠處理，手冊推薦使用BMS5-92封嚴膠，但是該膠固化后不易砂磨平整，本文推薦使用BMS8-301型樹脂，該樹脂固化后易砂磨平整以便恢復大翼氣動光滑；

3）刮膠處理只適用于碳纖維結構層表面，銅箔和緊固件頭部禁止刮膠；

4）對于生產線號LN151-403的飛機，緊固件頭部會有一層BMS5-45絕緣保護層，若出現磨破損需執(zhí)行修理，本次修理的飛機不在該序列內。

2.4 對超限的銅箔或碳纖維結構層修理

因銅箔的損傷容限較小，即便在允許范圍內也需要在4000FC內執(zhí)行修理，因此在定檢和褪、噴漆工作中一旦發(fā)現銅箔出現分層、刻痕、破損等損傷就要按照SRM B787-A-51-80-03-09A-030A-A修理銅箔，需使用膠膜進行250℉修理。

碳纖維結構若出現超限損傷，需要參考手冊執(zhí)行350℉修理，但大翼結構的修理手冊給出的修理限制較多，且在大翼表面執(zhí)行高溫修理會受到機庫溫度、濕度環(huán)境的影響導致成功率較低。

因此，在砂磨過程中只要謹慎施工是可以避免銅箔和碳纖維結構的損傷的，需要施工前對工作者進行宣講，小心使用工具做好勞動保護。

2.5 補漆

參考AMM DMC-B787-A-57-00-00-02A-257A-A進行補漆，本文主要探討復合材料的處理，這一過程不做過多總結。

復合材料處理工作以中間三個步驟為主，圖4為復合材料檢查主要工作的簡圖，從上到下依次是大翼蒙皮從外表面到碳纖維結構層，右側是損傷到各層的處理方式。

3 后續(xù)措施

整個檢查過程中，對于發(fā)現UV損傷并采取措施的位置需要記錄在案，留作下一次褪噴漆工作的參考，防止在下一次褪漆過程中砂磨過度損傷結構。波音公司將在2022年上半年發(fā)布SB建議運營人執(zhí)行改裝，通過改進噴漆工藝并增加一層抗UV涂層來杜絕此類問題發(fā)生。

4 總結

通過結合整個機隊檢查，將看似偶然的漆層脫落事件變成不尋常事件，通過深度挖掘發(fā)現巨大的安全隱患，為公司挽回經濟損失。機務工作中每個看似簡單的現象背后都有一連串的潛在危險等待著發(fā)現，在日常工作中應多關注細節(jié)并舉一反三以避免危險的發(fā)生。對于新型材料和技術的投入使用，機務人員應時刻保持學習和鉆研的態(tài)度，避免懈怠于日常的慣性思維。

參考文獻

[1]許燕杰，肇研，湯冰潔，王旭，段躍新. UVA紫外輻射對室內碳纖維增強環(huán)氧樹脂基復合材料性能的影響[J].復合材料學報，2013，30（2）：63-69.

[2] Summary of Repair Procedures for UV Damage Related Paint Peeling on 787 Wings [Z]. Boeing Research & Technology，2020-12-17.

[3] 787 Outer Wing （Section 12）Upper & Lower Panel Skin Full Paint Removal and Restoration Instructions [Z]. Revision 2021-1-27.

[4] 787-FTD-51-18001 [Z].