直升機(jī)鋁合金蒙皮劃傷和裂紋的修理及應(yīng)用

李福金 朱英杰

摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，直升機(jī)的應(yīng)用在人們的生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，特別是在森林火災(zāi)、農(nóng)業(yè)噴藥、緊急救援等方面，直升機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。機(jī)體結(jié)構(gòu)是直升機(jī)的重要部件，通常由蒙皮、縱向構(gòu)件和橫向構(gòu)件等組成，而蒙皮的主要作用是構(gòu)成了直升機(jī)的外形，使直升機(jī)具有很好的空氣動(dòng)力特性以及承受和傳遞載荷。在飛行訓(xùn)練中，蒙皮出現(xiàn)劃痕或裂紋，都會(huì)危及飛行安全，所以應(yīng)及時(shí)修理和維護(hù)。本文主要介紹了鋁合金蒙皮的劃傷和裂紋修理。

關(guān)鍵詞 直升機(jī)蒙皮 蒙皮裂紋修理 蒙皮劃傷修理

中圖分類號：V26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1007-0745（2021）11-0014-02

1 蒙皮劃傷的修理

直升機(jī)蒙皮出現(xiàn)劃傷后，如果劃傷較淺，在規(guī)定的劃傷范圍之內(nèi)，則允許劃傷存在，不做修理。各型直升機(jī)都有允許蒙皮劃傷深度的相應(yīng)規(guī)定。如果蒙皮上的劃傷深度超過了規(guī)定值，則應(yīng)用砂布將劃傷部位進(jìn)行打磨，使之能與周圍蒙皮圓滑過渡，其作用是為了避免應(yīng)力集中。打磨劃傷表面后，進(jìn)行陽極化處理，然后噴涂銀粉漆，使其將劃傷部位填平。如果劃傷過深，除打磨、陽極化處理、噴涂銀粉漆外，還應(yīng)在劃傷部位的內(nèi)部，鉚補(bǔ)一塊與蒙皮的材料、厚度相同的加強(qiáng)片[1]。

2 蒙皮上裂紋的修理

直升機(jī)蒙皮承受空氣動(dòng)力作用后將作用力傳遞到連接的機(jī)身機(jī)翼骨架上，受力復(fù)雜，加之蒙皮直接與外界接觸，所以要求蒙皮表面光滑，有較高的抗蝕能力。當(dāng)蒙皮上出現(xiàn)裂紋之后，降低了蒙皮的強(qiáng)度，而且蒙皮還會(huì)在受力的過程中，因?yàn)閼?yīng)力集中的緣故，促使裂紋繼續(xù)向外擴(kuò)展，因此應(yīng)及時(shí)地修理裂紋，以免造成更大的事故。

修理裂紋時(shí)應(yīng)根據(jù)裂紋的長短、深淺程度和所在位置等情況采用不同的修理方法。

2.1 在裂紋尖端鉆止裂孔

當(dāng)裂紋的長度小于5mm時(shí)，可采用鉆止裂孔的方法進(jìn)行止裂，止裂孔的直徑通常為1.5-2mm。鉆止裂孔的過程，分為以下四個(gè)步驟。

1.確定裂紋的長度和深淺，用放大鏡觀察裂紋的外側(cè)和內(nèi)部，特別是確定裂紋的尖端位置，用鋼板尺確定裂紋的長度。

2.確定鉆止裂孔的位置。止裂孔的位置是非常重要的，如果止裂孔沒有鉆在裂紋的尖端處，就不能消除裂紋尖端應(yīng)力場的奇異性，也就起不到止裂的作用，所以確定鉆止裂孔的位置十分重要。止裂孔的位置或是止裂孔的圓心超過目視看到的裂紋尖端2mm處。如圖1所示（a）、（b）、（c）三種情況，止裂孔的位置都是不正確的：（a）種情況是止裂孔鉆在了裂紋的中間，沒有把裂紋前緣去掉，而且在鉆孔的過程中，也可能受到鉆孔的壓力后，在裂紋尖端附近造成新的裂紋，所以起不到止裂的作用;（b）種情況是止裂孔的位置不正，起不到消除裂紋尖端處應(yīng)力集中的作用;（c）種情況是止裂孔位置太靠前，這時(shí)裂紋的擴(kuò)展方向捉摸不定，裂紋的擴(kuò)展有可能偏到止裂孔的一側(cè)去，止裂孔起不到止裂的作用;（d）種情況的止裂孔位置比較合理，它能有效地消除裂紋尖端處的應(yīng)力集中，可起到止裂的作用。

3.鋪設(shè)墊布并鉆孔。鋪設(shè)墊布的目的是為了收集打孔時(shí)產(chǎn)生的金屬屑。鋪設(shè)好墊布后，啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，在裂紋兩側(cè)確定的位置分別打孔。

4.清理工作場所。鉆孔完成后，應(yīng)將墊布團(tuán)成團(tuán)拿去，防止金屬屑掉落在直升機(jī)機(jī)體內(nèi)，及時(shí)清理工具，防止遺漏。

2.2 在裂紋部位鉚補(bǔ)加強(qiáng)片

當(dāng)蒙皮上的裂紋較長（小于5cm）時(shí)，如果只采用鉆止裂孔的方法進(jìn)行止裂，雖然能夠消除裂紋尖端存在的應(yīng)力集中，但止裂孔處會(huì)有較高的應(yīng)力集中。所以，止裂孔處在交變載荷作用下，原裂紋還會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展，因此對于較長尺寸的裂紋，除在裂紋尖端鉆止裂孔外，還需在裂紋部位的內(nèi)部鉚接一塊與蒙皮材料相同、厚度相等的加強(qiáng)片。加強(qiáng)片一般制作成方形或圓形，分為下面五個(gè)步驟。

1.鉚釘?shù)倪x擇。鉚釘?shù)牟牧蠎?yīng)選擇其強(qiáng)度略低于直升機(jī)蒙皮的材料強(qiáng)度。因?yàn)殂T釘?shù)闹睆脚c鉚接的構(gòu)件厚度成正比，構(gòu)件越厚，鉚釘?shù)闹睆皆酱?構(gòu)件越薄，鉚釘?shù)闹睆皆叫?。為此根?jù)試驗(yàn)，對于直升機(jī)蒙皮來說，鉚釘?shù)闹睆絛=2，∑?δ為蒙皮的厚度和加強(qiáng)片的厚度之和，鉚釘桿的需要長度取決于鉚釘構(gòu)件的總厚度∑?δ和鉚釘墩頭的尺寸，其鉚釘桿的長度L=∑?δ+1.5d。在直升機(jī)蒙皮修理中，鉚釘頭的形狀一般選擇半圓頭鉚釘。

2.鉆止裂孔。根據(jù)在裂紋尖端鉆止裂孔的方法，在裂紋尖端兩側(cè)鉆止裂孔，并對止裂孔內(nèi)部和外部去除毛刺，防止加強(qiáng)片鉚接時(shí)貼合不緊密。

3.加強(qiáng)片的制作。加強(qiáng)片的形狀和大小應(yīng)根據(jù)裂紋部位蒙皮的形狀和連接鉚釘數(shù)量確定，所以加強(qiáng)片的制作最重要的是鉚釘?shù)牟贾谩ｃT釘?shù)牟贾猛ǔＪ歉鶕?jù)構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式和鉚接構(gòu)件的受力情況來決定的，鉚釘?shù)牟贾弥饕Q于鉚接構(gòu)接的鉚距、邊距和排距。在直升機(jī)的鉚接修理中，通常采用邊距為（2-2.5）d，排距為（2.5-3.5）d，鉚距采用（3-8）d，通過計(jì)算可以得出鉚釘?shù)奈恢?，也可以確定加強(qiáng)片的大小，通過鉚釘?shù)牟贾?，對加?qiáng)片進(jìn)行打孔和剪切，然后去除毛刺，并將加強(qiáng)片四周進(jìn)行倒角，角度數(shù)一般為45°，使之能圓滑過渡，是為了能與蒙皮緊密貼合。

4.對加強(qiáng)片進(jìn)行預(yù)彎，并進(jìn)行鉚接。對加強(qiáng)片進(jìn)行預(yù)彎，預(yù)彎至能與蒙皮緊密貼合，然后用定位銷將蒙皮和加強(qiáng)片連接在一起之后進(jìn)行鉚接。

5.檢查鉚接質(zhì)量。主要是檢查鉚接后，鉚釘頭部和墩頭不允許有切痕，壓坑，裂紋和其他機(jī)械損傷，鉚釘頭在鉚接后應(yīng)緊貼零件表面，允許不貼合的單向間隙不大于0.05mm，且這類鉚釘不得超過鉚釘排內(nèi)總數(shù)的10%，鉚釘墩頭的形狀應(yīng)為鼓形，蒙皮不允許有被工具打出凹坑、碰、劃傷的痕跡。

6.清理工作場所。檢查完成后，應(yīng)及時(shí)清理金屬屑和清點(diǎn)工具，防止遺漏。

2.3 當(dāng)裂紋的長度大于50mm時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用挖補(bǔ)的方法進(jìn)行處理

挖補(bǔ)的方法首先是將損傷部位切割整齊，然后用補(bǔ)片填補(bǔ)切割孔，用襯片拖底，通過襯片將補(bǔ)片和蒙皮連成一體。其步驟如下：

1.鉚釘?shù)倪x擇。對鉚釘進(jìn)行選擇，還應(yīng)考慮到襯片的厚度、襯片的材料與蒙皮相同，其厚度應(yīng)大于蒙皮厚度0.5mm，襯片的材料、厚度都應(yīng)與蒙皮相一致。

2.確定切割范圍。根據(jù)裂紋的長度確定切割范圍，切割線一般應(yīng)超過裂紋尖端5mm，為了方便制作補(bǔ)片和襯片，一般將裂紋處切割成圓形或橢圓形等。切割線應(yīng)盡可能避開鉚釘。切割損傷部位。開始切割前，要先鋪設(shè)好墊布。然后根據(jù)確定的切割線，使用開孔器、鐵皮剪刀進(jìn)行剪切，切割時(shí)要防止損傷內(nèi)部框架和機(jī)件，并用銼刀將切割口進(jìn)行銼修，去除毛刺。

3.制作襯片和補(bǔ)片。補(bǔ)片的大小和形狀與切割孔相同，二者對縫間隙應(yīng)符合直升機(jī)修理質(zhì)量要求。制作補(bǔ)片時(shí)，要做到三要：一是要以切割孔為基準(zhǔn)銼修補(bǔ)片;二是要做好標(biāo)記，便于補(bǔ)片與蒙皮的對接;三是要有次序的由一個(gè)方向邊銼邊對，做到少銼勤對。補(bǔ)片做好后，要進(jìn)行預(yù)彎，目的是為了與襯片緊密貼合。襯片的大小取決于破孔的直徑和襯片與蒙皮連接的鉚釘排數(shù)，在受力較小的部位，襯片與蒙皮用兩排鉚釘連接，在受力較大的部位，襯片與蒙皮用三排鉚釘進(jìn)行連接。確定好襯片的大小，對襯片進(jìn)行鉚釘?shù)牟贾谩?/p>

4.鉆孔，并進(jìn)行鉚接。襯片布置好鉚釘后，進(jìn)行鉆孔，并除毛刺，然后將襯片與蒙皮鉚接在一起，補(bǔ)片上的鉚釘布置與襯片在切割孔處的鉚釘布置相同，通過襯片的鉚釘布置確定補(bǔ)片上鉚釘?shù)奈恢?，鉆孔、去除毛刺，并進(jìn)行鉚接。

5.檢查修理工作質(zhì)量。用塞尺對補(bǔ)片與蒙皮的間隙進(jìn)行檢查，其間隙應(yīng)該在0.5-0.8mm，并檢查鉚釘?shù)念^部和墩頭，看鉚接的鉚釘是否合格。

6.補(bǔ)漆并清理工作現(xiàn)場。檢查質(zhì)量合格后，對補(bǔ)片位置進(jìn)行補(bǔ)漆，漆的顏色應(yīng)與原來的顏色相同。

7.清理工作場所。補(bǔ)漆完成后，應(yīng)及時(shí)清理衛(wèi)生，掃除金屬屑，防止金屬屑掉落在直升機(jī)機(jī)體內(nèi)，及時(shí)清點(diǎn)工具，防止遺漏。

3 結(jié)語

直升機(jī)鋁合金蒙皮的損傷有蒙皮變形、劃傷、裂紋和破孔，本論文主要闡述了鋁合金蒙皮變形和裂紋修理，蒙皮的損傷是不可避免的，但是合理的修理方法卻能保持直升機(jī)的飛行性能，保證飛行安全，避免飛行事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李傳訓(xùn)，朱路紅.直升機(jī)機(jī)體檢修[M].北京：航空工業(yè)出版社，2019.