某型飞机进气道铆钉脱落故障分析

某型飞机进气道铆钉脱落故障分析

张浩、刘建涛、张子通

石家庄海山实业发展总公司

摘要：飞机进气道铆钉脱落故障危害严重，很容易打伤发动机，造成事故征候，造成该故障的原因很多，如：应力集中造成、疲劳造成、设计强度不足造成等。本文针对一起由于未消除装配间隙且施工空间狭小，致使带应力装配后造成铆钉脱落的故障进行分析。

关键词：进气道；铆钉脱落；装配应力；疲劳裂纹

一、引言

在飞机结构修理时，经常遇到进气道铆钉脱落故障。裂纹成因复杂，裂纹初始发生时在漆层的覆盖下，具有一定程度的隐蔽性，容易在修理、维护中被忽视，埋下安全隐患。进气道一旦发生故障，因结构复杂，操作空间狭窄，排故工作困难、时间长。

二、故障现象

对某型飞机检查时发现：进气道内5384框上部1件铆钉头脱落。故障图片见图1。

图1 进气道铆钉裂纹、脱落故障

三、故障定位

通过对故障铆钉从结构形式、受力分析和裂纹的形貌来判断，该裂纹为疲劳裂纹，其成因有设计强度不足、制造缺陷等裂纹源产生问题，结构刚度不足抗振能力差问题。

四、原理分析

疲劳裂纹一般由裂纹源和振动引起，裂纹源可能由设计强度不足和制造缺陷引起；振动受工作环境、结构构型、结构刚度的影响。

歼-某型飞机为超音速飞机，进气道为“S”形进气道，飞机经常在跨音速前后过渡，流道受力形式复杂。进气道采用化铣蒙皮与骨架连接的结构形式，连接点、对缝处为薄弱点，进气道横向方向平直段为薄弱点，弯曲段（拱桥结构）为增强段。平板蒙皮在承受吸力时靠弯曲刚度承受载荷，由于其弯曲刚度小、变形量大。不同于曲板靠拱或链力，其刚度大，变形小。因而铆钉承受的拉力偏心，很容易将铆钉钉头拉断。

五、原因分析

1、铆钉头掉块故障发生部位为设计封闭区，施工空间有限结构间隙不易观察，装配作业时容易产生装配应力。同时，由于空间限制开敞性较差，铆接质量控制相对困难，操作者在制孔、铆接等工序可能存在不易发现的铆钉损伤、制孔偏心、钉杆歪斜等缺陷，不易保证铆接质量，可能是铆钉断裂的诱因。。

2、进气道5384框的铆钉处于进气道调节板的后方S型进气道转折处，该部位气流容易分离，结构承受的气流脉动压力较大。铆钉钉头在进气道交变载荷（压力、吸力）反复作用下容易产生疲劳裂纹。

3、故障部位的蒙皮为平板形状的蒙皮，气流经过进气道会对蒙皮产生强大的吸附作用，在铆接结构形式下，大部分作用力会转化为对铆钉的拉伸力。进气道内所用铆钉均为100°埋头铆钉，拉伸力会集中在外形急剧变化的区域，所以铆钉最容易被破坏的部位就是铆钉头。

六、总结

综合分析，5384框区域施工空间狭小，开敞性较差，结构间隙不易观察，制造时存在装配应力和铆接缺陷，长时间在气流交变拉应力的反复作用下，在承受载荷相对偏弱的铆钉帽处发生断裂、脱落。根据上述分析制定了相关改进措施：

1、通过汇总进气道故障数据统计，确定重点检查部位、重要检查项目、检查方法及典型裂纹修理方法，提升故障修复及时率。

2、对识别出来的重点检查部位、重要检查项目进行无损检测，提高进气道铆钉裂纹检出率。同时对新铆接的铆钉进行无损检测，确保所有新铆接的进气道铆钉质量。

张浩，助理工程师，主要从事飞机机体结构修理工作。

—1—