客运飞机基于设计因素产生客运飞机故障的实例分析

客运飞机基于设计因素产生客运飞机故障的实例分析

杨磊

西部机场集团宁夏机场有限公司地面服务分公司   750000

飞机腐蚀是不可避免的问题，长久以来因腐蚀问题引发的飞行事故屡屡发生，不仅直接影响飞行安全，还给飞机机务维护维修工作造成了巨大的负担，并直接导致飞机维修费用的增加和飞机寿命的缩短。因此本文选取客运飞机较为常见的部件腐蚀故障作为案例，从龙骨梁和客舱地板腐蚀两个角度分析客运飞机因为设计因素产生故障的实例。

1.1客运飞机龙骨梁腐蚀故障

1.1.1设计缺陷分析

1、通风排水

客运飞机ADF天线组件采用可拆卸螺杆直接固定在龙骨梁下缘条下表面，与龙骨梁腹板、左右下缘条之间横向加强件组成了相对密闭的盒段。该盒段通风能力极差，潮气难以及时被气流带走，导致盒段内结构表面长期笼罩在潮气环境中。该盒段区域在通风排水中的主要问题是既无法在ADF天线组件上设置直接通往机身外部的排水孔，也难以在ADF天线组件上方左右下缘条之间横向加强件底部设置纵向排水缝。

2、装配密封

客运飞机龙骨梁下缘条上表面托板螺帽仅采用直径为八分之一英寸的合金钢空芯铆钉固定龙骨梁下缘条上表面，连接强度明显不足。空芯铆钉在振动环境中容易松动。飞行过程中ADF天线组件承受气动载荷，容易导致空芯铆钉松动并使得托板螺帽底部龙骨梁表面漆层磨损、失效。如图1所示。

（a）固定托板螺帽的空芯铆钉    （b）托板螺帽底部龙骨梁磨损情况

图1 龙骨梁下缘条上表面托板螺帽区域磨损

托板螺帽材料为合金钢，表面仅采用镀镉处理。镀镉膜层较软，在ADF天线组件气动载荷作用下同样容易磨损失效。托板螺帽与龙骨梁上表面之间接合面没有采用密封胶湿装配。龙骨梁上方空调组件冷热循环产生的冷凝水滴到龙骨梁下缘条上表面之后，很容易通过毛细虹吸原理进入并滞留在托板螺帽与龙骨梁下缘条之间接合面。

1.1.2维护措施

飞机结构表面的防腐层由油漆和缓蚀剂组成。虽然油漆层是结构的主要防腐层，但飞机投入使用后很难更换内部油漆层。涂料表面的缓蚀剂可以代替结构表面的积水和结构连接处的缝隙，在结构表面形成蜡状保护膜。既能防止漆层老化，又能有效防止电解质与结构的直接接触，防止和控制腐蚀的发生。即使结构表面受到腐蚀，缓蚀剂也能大大降低腐蚀速度【7】。因此，缓蚀剂是飞机结构表面保护层的重要组成部分。缓蚀剂具有一定的耐久性。老化后会失去弹性，破坏损耗效应，从而失去防腐控制作用。在溶剂去除后，缓蚀剂更容易重新喷涂。飞机投入使用后，根据结构维修方案发现老化失效的缓蚀剂是飞机投入使用后预防和控制结构腐蚀的主要手段。然而，波音公司的客机结构维修大纲不包括拆除ADF天线检查龙骨梁ADF天线下缘条安装区域的结构维修项目。无法及时检查发现龙骨梁ADF天线下缘条安装区域失效的缓蚀剂，导致龙骨梁ADF天线区域下缘条普遍腐蚀。这是解决长期困扰客机用户的龙骨梁下缘条ADF天线安装区域腐蚀问题的主要措施，以避免龙骨梁下缘条ADF天线安装区域腐蚀，影响客机安全，大大降低CES是航空公司的维修费用【8,12】。

1.2客运飞机客舱地板梁腐蚀故障

1.2.1设计缺陷分析

1、表面处理缺陷

根据铝合金结构腐蚀损伤原理及特性可知，导致结构产生应力腐蚀的必要条件是持续应力超过应力腐蚀门槛值。因此，有效防止应力腐蚀的有效途径之一就是降低地板梁上缘条的应力水平。表面喷丸是对结构表面进行机械加工。但是，根据调查分析，客运飞机客舱地板梁上缘条并没有采取表面喷丸等表面处理工艺来预防应力腐蚀。

2、结构缝隙

地板之间，以及地板与导轨之间存在缝隙，容易残留水和污垢形成电解质溶液，发生电化学腐蚀；当密封胶老化或损坏时，水气透过地板平面在地板梁上缘条聚集【9】，导致缝隙腐蚀。此外，紧固件与地板梁由于异种材料接触，构成了一对宏观意义上的腐蚀电偶，在紧固件连接处应力集中比较严重，结构连接时又存在装配应力，增加了局部应力，这些因素加速了该部位防腐涂层的失效，加上该处材料处于高能状态，对环境腐蚀更加敏感，增加了其腐蚀倾向性。因此，紧固件连接处成为飞机地板梁结构腐蚀的薄弱部位。

1.2.2维护措施

客运飞机客舱地板梁腐蚀损伤预防和控制措施针对客运飞机客舱地板梁的设计及维护缺陷，结合飞机的具体使用情况，本文对地板梁腐蚀损伤的预防和控制措施提出了三方面建议。依次是：提高构件抗腐蚀性能，改进腐蚀防护与控制方案【10】，建立客运飞机客舱地板梁腐蚀损伤数据库。其中：地板梁结构件抗腐蚀性能的改进措施，即热处理状态由7075-T6“固溶热处理+人工时效”改为7075-T73“固溶处理+分级时效”，解决了地板梁结构的应力腐蚀问题。而改进的腐蚀防护与控制方案，首次检查门槛时间为4年，重复执行间隔为两年，检查手段由“一般目视”改为“详细目视”，则有利于及早发现腐蚀，将腐蚀损伤控制在可允许的范围之内。最后，客舱地板梁腐蚀损伤数据库的建立，科学积累了客运飞机飞机在使用过程中地板梁的腐蚀损伤数据，实现了对飞机地板梁结构的腐蚀控制。