飞机结构修理部位的可检性与提升耐久性分析

飞机结构修理部位的可检性与提升耐久性分析

韩青贵

海山实业发展总公司  河北省石家庄050200

摘要:飞机结构维修的目的是使飞机恢复到完好的使用状态,保证机体达到适航条件，从而使机体安全工作｡本文重点阐述机体结构损伤及典型的修复技术。由于机体工作环境比较特殊,长期工作过程中不可避免的会出现各种故障现象，必须加以之正确有效的修复,消除故障，保证机体能够继续稳定工作｡机体修复后还需要对修复部件进行可检查性分析,提升结构耐久性，对此文章展开了相关论述，希望给相关人员提供一定的参考。

关键词:飞机结构；修理；可检性；耐久性

1. 飞机耐久性设计的相关理论
   1. 耐久性设计

耐久性是指在规定的期限内机体结构抵抗疲劳开裂、腐蚀、热退化、剥离、脱层、机械损坏以及外来物体破坏的能力。航空结构在使用前（制造、加工、装配、运输时）就面临着一些细微的早期制造问题，使用中内部结构在负荷条件的相互作用下逐渐出现尺寸和特定比例的裂纹和损伤，若其继续扩展下去将导致内部结构功能损伤和维修费用剧增，严重时将影响飞行安全，所以需要及时修复（经济修复），这种修复可以进行若干次直到满足使用寿命。

1.2.损伤容限设计

损伤容限是指结构在规定的未修使用周期内，抵抗由缺陷、裂纹或其他损伤而导致破坏的能力。简单地说，就是指飞机结构中初始缺陷及其在使用中缺陷发展的充许程度。因此，损伤容限设计思想研究的对象是那些影响飞行安全的结构部件在使用寿命期内的安全性和可靠性度问题。

2. 飞机结构损伤检查方法
   1. 目视检查

(1)在进行目视检查时,因条件差异、检查技术要求差异、视线可达性和视力局限性及所要达到的检查目的差异,还需要借助其他一些辅助仪器实施目视检查(又称光学-目视检查),如:强光手电筒､反光镜､增强镜､孔探仪等。目视检查法是一种最常见的检查方法。

(2)孔探仪，又称内窥镜，是一种应用光电技术、光学和精密机械相结合的一种新型无损检测设备。通过采用CMOS/CCD芯片收集影像，在显示器上直观显示被检查出的画面，可以长期记录影像资料。工业内窥镜是为适应不同的产品应用条件而专门开发制造的，一般应用于飞机制造、压力容器、锅炉、发电等领域。按照检测特点，人们通常把内窥镜分为直杆镜、光纤镜、视频镜三种类别。在飞机结构大修时，检修人员主要采用孔探仪检查发动机燃烧室的是否有损伤或烧蚀，叶片是否烧伤､变形或打伤等故障，或者利用孔探仪检测起落架作动筒壁是否存在断裂、腐蚀等损伤现象，从而满足故障检测的需求。

2.2.结构密封与试验

目前飞机应用最普遍的结构是将航空机身的驾驶舱､客舱､货舱和电子设备舱(整个或部分)等做为气密舱｡气密舱的增压气体由发动机压气机的引气系统，对空气进行压缩产生,压缩后的气体通过一系列设备装置进入密封舱,从而使空气温度适宜，气压按预定的规则调节波动｡

2.3.气密舱的密封试验

(1)流量法

流量法亦称补偿法｡利用该法在密封性测试中，连续供应气密舱规定流速的空气。当舱内压力超过规定余压值而稳定后，其单位时间提供气量相当于气密舱的单位时间漏量｡因此,这时的供气量即为气密舱的漏量｡不管气密舱的容积大小,都可以采用这种方法,但它更适合于泄漏量较大或者容积较小的气密舱｡

(2)压力降法

压力降法是通过向气密舱持续供气,使舱内压力到达设计余压值(一般在0.029~0.058MPa范围内,各型飞机的具体数据查相应关的航空维修使用维护手册)｡接着关断气源,这时机舱压强随着气体泄漏而逐渐下降,根据机舱压力降低的时间,就可计算出气密舱的漏气数量。这种密封性测试技术方法称为气压降技术，该技术适用于漏气数小或者体积大的气密舱｡目前,民用飞机普遍使用这种技术检查气密舱的质量密封性｡

2.4.结构油箱的密封试验

(1)使用煤油渗漏法进行结构油箱密封试验时,将外部涂白垩水溶液,待其干燥后,向油箱内部充灌煤油,通过一定的时间(不同的机型有不同的规定值),由目视法检查其渗漏情况｡

(2)使用仪器测试法进行结构油箱密封试验时,将内部充灌煤油(或按嗅敏仪的不同要求充灌规定的气体),停留一定时间,用嗅敏仪进行检测｡嗅敏仪的指示器和报警器装置帮助试验人员检查油箱的密封情况｡由于嗅敏仪灵敏度比较高,因此对试验环境有一定的要求,如保持清洁､通风以及周围环境不被煤油污染等｡

3. 飞机机体结构典型损伤修理方法

以飞机机体结构复合材料修理为例,介绍飞机复合材料结构典型修理方法(参考飞机结构修理手册SRM51-70-03):

3.1.确定损伤等级

首先目视检查损伤等级,检查部件损伤区域有无水分､润滑油､燃油或其他杂物，水分可以通过X射线法检测到｡检查脱层区域的周边,确定脱层损伤的具体尺寸，脱层损伤的检查可以采用无损检测方法｡

3.2.清理损伤铺层

使用砂纸或者打磨器清除损伤铺层,打磨或清理过程中应避免出现火花或电弧,以防引起爆炸｡打磨时佩戴好防护用具，防止粉尘进入呼吸道,引起过敏或感染等疾病｡需要注意的是，在复合材料表层不允许使用化学除漆剂｡

参考复合材料维修相关图纸,用胶带纸覆盖修理区域四周,覆盖区域应当比最大损伤区域超出1英寸｡清除面板的损伤区域时,需使用180号或者更细的砂纸打磨圆形或椭圆形修补区，清除掉的铺层数要做好记录｡胶纸覆盖区域内部的碎屑要清理干净,随后用240号或更细的砂纸打磨｡未损伤区域要作好保护｡

如果损伤区域有无需去除的蜂窝芯,直接将蜂窝芯表层清理干净即可｡所用的砂纸为240号或者更细｡如果蜂窝芯上有填充胶膜,可以不用清理｡

最后撕去黏贴的保护胶带，损伤铺层清理完毕。

3.3.彻底切除损伤的蜂窝芯(视需要而做)

蜂窝芯去除的大小要与蒙皮上挖的孔大小一致，不允许在清理中伤到另一侧面板｡确保所有的损伤去除彻底,对于厚度大于1英寸的蜂窝芯可以将超出的部分厚度上的蜂窝芯切除,损伤深度不能大于0.5英寸,此时可只移除0.5英寸厚度的蜂窝芯｡检查损伤清理是否彻底,并用无损检测再次确认｡

3.4.切割新的蜂窝芯填回修理孔内

蜂窝芯的参数可以在相应的工程图纸上查到｡确定蜂窝芯的彩带(0度)方向,对于玻纤蜂窝芯､芳纶蜂窝芯和铝蜂窝芯,需要先切割到合适的高度,要求比原切除的蜂窝芯高出1/16英寸左右(固化蜂窝芯和后续铺层固化分两步走)。再将新切割的蜂窝芯修成与原蜂窝芯一样的轮廓和形状，且填塞的蜂窝芯与孔之间允许有0.025英寸的间隙,以便在蜂窝芯周边缠绕泡沫胶带｡最后将孔周边的毛刺清理干净｡如果回填的蜂窝芯不干净,应先用恰当的试剂清洗干净，再进行上述步骤｡

4. 提升飞机结构修理部位耐久性的有效对策
   1. 使用强化技术

不管是在飞机日常使用过程中还是修理过程中，机身都存在严重疲劳部位，这就需要使用强化技术来降低其疲劳度,进而提升整个修理部位的耐久性｡对于需要的强化结构，要依据构件材质的不同选用不同的强化技术,以确保能发挥强化技术的最大作用｡

4.2.适当减少连接件和补强件的加厚厚度

从飞机结构修理部位耐久性层面考虑,要想修理之后的部位有着较好的耐久性,对于连接件和补强件的加厚厚度就不宜过大，不然会大大影响修理部位的耐久性｡需要注意的是,在实际实施这一措施时,还需要依据不同修理部位和构件的不同材质减少不同程度的构件厚度,这样才能切实达到提升飞机结构修理部位耐久性目的｡

5. 结束语

飞机本身结构复杂,其修理部位的检查与耐久性提升是一项复杂工程，修理人员需要依据不同修理部位,检查清修理具体情况，设置合理的检查周期,采取有效的措施,从实际情况出发,飞机结构修理部位才能得到较好的检查,耐久性才能切实得到提高｡因而在实际修理中应以检查与耐久性提升为重点实施修理工作｡

参考文献

[1]梁艳勤.民机复合材料结构修理容限与修理后适航符合性验证研究[D].上海交通大学,2011.

[2]王远达,梁永胜,王宏伟.飞机结构的耐久性与损伤客限设计[J].飞机设计,2009(01):37-43.