某型飛機(jī)襟副翼根部下前緣與尾梁隔板蒙皮干涉故障分析及預(yù)防

王蹦蹦 齊 鵬

（國營蕪湖機(jī)械廠，蕪湖 241007）

1 故障現(xiàn)象

某型飛機(jī)在外場飛行期間，共出現(xiàn)2起襟副翼根部下前緣與尾梁3號(hào)隔板蒙皮發(fā)生干涉裂紋故障的情況。一起為空某旅的該型號(hào)雙座飛機(jī)在執(zhí)行新作訓(xùn)大綱中的大機(jī)動(dòng)飛行，在第二次起落著陸后檢查中發(fā)現(xiàn)飛機(jī)固定于右尾梁34～35框處3號(hào)隔板下部壁板蒙皮裂紋長約8 mm，在第3架次飛行著陸后發(fā)現(xiàn)該處裂紋擴(kuò)展至35 mm，裂紋故障見圖1。另一起為該型號(hào)單座飛機(jī)飛行后，檢查發(fā)現(xiàn)左襟副翼運(yùn)動(dòng)時(shí)根部下前緣與尾梁3號(hào)隔板蒙皮相干涉，導(dǎo)致隔板蒙皮擠壓變形。

圖1 襟副翼根部下前緣與尾梁3號(hào)隔板蒙皮干涉裂紋故障

2 初步分析

發(fā)生干涉故障的部位為飛機(jī)襟副翼靠近機(jī)身內(nèi)側(cè)下前緣與尾梁34～35框處3號(hào)隔板下部壁的對(duì)接部位結(jié)構(gòu)蒙皮[1]，襟副翼為飛機(jī)橫向操縱活動(dòng)舵面。在飛行過程中，襟副翼上下偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)橫向操縱。其中，襟副翼在放下襟翼狀態(tài)的最大向下偏轉(zhuǎn)角度為27°，向上偏轉(zhuǎn)最大角度為20°。該型飛機(jī)單雙座襟副翼根部下前緣與尾梁3號(hào)隔板蒙皮的結(jié)構(gòu)形式和技術(shù)性能指標(biāo)相同。查看2架飛機(jī)進(jìn)廠修理狀態(tài)記錄可知，進(jìn)廠襟副翼和尾梁板片狀態(tài)良好，并實(shí)施過襟副翼結(jié)構(gòu)方面的修理。

首先，檢查發(fā)生干涉故障飛機(jī)襟副翼與機(jī)翼的安裝固定情況，結(jié)果顯示該部位結(jié)構(gòu)技術(shù)狀態(tài)良好，未發(fā)現(xiàn)存在因松動(dòng)產(chǎn)生的活動(dòng)間隙和結(jié)構(gòu)變形等異?，F(xiàn)象。從圖1和現(xiàn)場飛機(jī)裂紋故障情況來看，初步分析發(fā)生干涉故障的直接原因是襟副翼自上向下偏轉(zhuǎn)時(shí)襟副翼振動(dòng)較大，導(dǎo)致其根部下前緣與尾梁下壁板發(fā)生接觸碰撞所致[2]。其次，進(jìn)行故障排查分析，給飛機(jī)地面供壓，操縱襟副翼在偏轉(zhuǎn)過程中檢查襟副翼部下前緣與尾梁3號(hào)隔板下蒙皮之間的活動(dòng)間隙有無接觸干涉情況。檢查結(jié)果顯示，襟副翼根部下前緣與尾梁隔板蒙皮之間的間隙，在襟副翼向上和向下偏轉(zhuǎn)最大角度極限位置時(shí)增大，在中立位置時(shí)最小，測得右襟副翼根部下前緣與板片在中立位置間隙最小為7 mm，未發(fā)現(xiàn)有干涉碰撞現(xiàn)象。最后，檢查另一邊襟副翼根部下前緣與隔板蒙皮間隙為10～11 mm。因此，分析推斷飛機(jī)執(zhí)行大機(jī)動(dòng)飛行任務(wù)時(shí)飛行過載大，導(dǎo)致右外翼向上彎曲變形量和振動(dòng)增大，襟副翼振動(dòng)幅度較大。由于右側(cè)該處活動(dòng)間隙變小，在襟副翼自上向下偏轉(zhuǎn)時(shí)，襟副翼根部下前緣插入到尾梁隔板蒙皮下方與蒙皮板片發(fā)生干涉碰撞。因?yàn)楦舭迕善?qiáng)度低于襟副翼前緣蒙皮，所以板片固定蒙皮被襟副翼下前緣撕裂。經(jīng)咨詢，飛機(jī)從未在飛行中出現(xiàn)干涉裂紋故障，此次故障的出現(xiàn)是由于飛機(jī)未開展新大綱的作訓(xùn)大過載飛行訓(xùn)練，飛行強(qiáng)度過載較小。

3 技術(shù)要求和現(xiàn)狀

查閱該型飛機(jī)襟副翼設(shè)計(jì)圖樣[3]，對(duì)襟副翼蒙皮下前緣與后緣對(duì)接蒙皮后緣在中立位置的間隙要求為100+2mm。如圖2所示，襟副翼工作運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)時(shí)繞固定交點(diǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖2 圖樣中襟副翼與外翼對(duì)接活動(dòng)間隙

對(duì)在廠修理3架該型飛機(jī)（代號(hào)J）和國外引進(jìn)3架飛機(jī)（代號(hào)S）襟副翼與尾梁根部壁板蒙皮的間隙，在襟副翼舵面自然下垂?fàn)顟B(tài)、中立位置及偏轉(zhuǎn)過程中3個(gè)位置的最小間隙進(jìn)行測量對(duì)比分析，結(jié)果見表1。

表1 襟副翼與尾梁根部壁板蒙皮之間間隙

從表1可以看出，襟副翼與尾梁根部壁板蒙皮之間的間隙在自然下垂?fàn)顟B(tài)時(shí)比偏轉(zhuǎn)時(shí)小，襟副翼在偏轉(zhuǎn)活動(dòng)時(shí)間隙變大。J機(jī)型原機(jī)該部位間隙普遍比S機(jī)型間隙大，S-03架飛機(jī)間隙最小為5 mm，在中立位置和向上偏轉(zhuǎn)到最大角度時(shí)間隙變大。此型飛機(jī)經(jīng)過前2次大修后使用效果良好，未出現(xiàn)蒙皮干涉現(xiàn)象。對(duì)在修的J型飛機(jī)和S型飛機(jī)襟副翼與外翼安裝第一懸掛點(diǎn)到內(nèi)側(cè)蒙皮之間的距離進(jìn)行再次測量，見圖3，測量數(shù)據(jù)見表2。

圖3 襟副翼與外翼安裝第一懸掛點(diǎn)

表2 襟副翼與外翼安裝第一懸掛點(diǎn)到內(nèi)側(cè)蒙皮距離測量數(shù)據(jù)

從表2可以看出，J型飛機(jī)和JS型飛機(jī)比S飛機(jī)襟副翼與外翼安裝第一懸掛點(diǎn)到內(nèi)側(cè)蒙皮之間的距離偏大約20 mm。飛機(jī)在大機(jī)動(dòng)飛行大過載情況下，飛機(jī)襟副翼根部形變量變大大，更容易出現(xiàn)襟副翼下前緣與尾梁隔板蒙皮發(fā)生碰撞干涉的問題。

4 故障機(jī)理分析

查閱2起發(fā)生碰撞干涉故障飛機(jī)的進(jìn)廠修理卷宗，未紀(jì)錄該部位干涉損傷痕跡的信息。外翼、襟副翼以及蒙皮保持飛機(jī)的原機(jī)安裝狀態(tài)，未開展針對(duì)性的修理，且在修理過程中不會(huì)改變此處間隙。此外，工廠以前大修過的俄制飛機(jī)也從未出現(xiàn)此類干涉故障。

飛行中飛行員左右偏轉(zhuǎn)駕駛桿時(shí)，襟副翼舵面向上、向下偏轉(zhuǎn)[4]。當(dāng)襟副翼舵面向下偏轉(zhuǎn)時(shí)，襟副翼蒙皮下前緣向上偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，始終處于外翼對(duì)接下蒙皮上方，在航向方向上，向前超出外翼下蒙皮，此時(shí)其與尾梁下壁板蒙皮間隙減小，同時(shí)外翼翼面向上彎曲形變。當(dāng)飛機(jī)進(jìn)行大過載飛行時(shí)，襟副翼靠近機(jī)身內(nèi)側(cè)一端向下偏移。雖然活動(dòng)間隙變小，但是襟副翼前緣下蒙皮始終在尾梁隔板蒙皮上方，不會(huì)因振動(dòng)較大插入尾梁隔板板蒙皮下方發(fā)生交叉干涉。

在襟副翼舵面向上偏轉(zhuǎn)時(shí)，襟副翼蒙皮下前緣向下偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)偏轉(zhuǎn)到一定角度時(shí)，在航向方向上，向后會(huì)超出外翼下蒙皮后緣，此時(shí)該處間隙減小。當(dāng)飛機(jī)大過載飛行時(shí)，加上外翼向上彎曲形變，會(huì)使襟副翼靠近機(jī)身內(nèi)側(cè)一端向下偏移。偏移量較大時(shí)，襟副翼蒙皮下前緣可能向下超出尾梁隔板蒙皮并插入其下方，兩者發(fā)生交叉干涉。因襟副翼蒙皮下前緣強(qiáng)度較高而尾梁隔板的隔板蒙皮強(qiáng)度低，襟副翼偏轉(zhuǎn)振動(dòng)幅度過大時(shí)，會(huì)使尾梁隔板蒙皮損壞撕裂或變形。

綜上分析，該型飛機(jī)發(fā)生2起襟副翼與尾梁3號(hào)隔板蒙皮發(fā)生干涉裂紋故障和變形故障[5]，是因?yàn)轱w機(jī)在大過載飛行狀態(tài)下，外翼變形量增大和襟副翼偏轉(zhuǎn)過程中的振動(dòng)幅度變大，造成該處活動(dòng)間隙余量不足，導(dǎo)致蒙皮之間發(fā)生交叉干涉而出現(xiàn)蒙皮變形和撕裂故障。

5 故障排除及預(yù)防

對(duì)發(fā)生2起干涉的裂紋和變形部位進(jìn)行整形，對(duì)裂紋實(shí)施修理貼補(bǔ)加強(qiáng)。依據(jù)設(shè)計(jì)圖樣中的技術(shù)要求，驗(yàn)證飛機(jī)襟副翼偏轉(zhuǎn)過程中的活動(dòng)間隙，在中立位置檢查襟副翼與板片間隙滿足100+2mm的要求。將該隔板蒙皮進(jìn)行挫修，控制最小間隙不小于10 mm。修理后進(jìn)行飛行驗(yàn)證，跟蹤30 h的飛行訓(xùn)練，顯示該部位技術(shù)狀態(tài)良好，未再出現(xiàn)碰撞干涉損傷。

為避免后續(xù)再次出現(xiàn)蒙皮干涉損壞問題，將襟副翼與隔板蒙皮最小間隙控制相關(guān)要求及檢查控制內(nèi)容補(bǔ)充到修理工藝文件中，在修理中增加對(duì)該處間隙的檢查控制要求，做好修理檢查記錄，當(dāng)檢查間隙不符合技術(shù)要求時(shí)及時(shí)進(jìn)行挫修修理。同時(shí)，做好外場飛行中該部位間隙控制的跟蹤檢查，保證飛機(jī)在新的飛行作訓(xùn)任務(wù)下能夠正常使用。

6 結(jié)語

該干涉故障在飛機(jī)進(jìn)廠大修前的飛行訓(xùn)練中未曾發(fā)生過，而是在飛機(jī)新的作訓(xùn)大綱科目下發(fā)生的，暴露出原飛機(jī)在制造中一些不能適應(yīng)新作訓(xùn)大綱的問題。因此，需要加強(qiáng)對(duì)飛行訓(xùn)練相關(guān)故障問題的收集，緊貼作訓(xùn)要求，提高修理保障能力和水平，做好新形勢下飛行訓(xùn)練和備戰(zhàn)打仗的維修保障服務(wù)。