飛機結構修理[共28頁]

1、飛機結構修理飛機的機體結構通常是由蒙皮和骨架等組成。 蒙皮用來組成機翼,尾翼和機身的外形,承受局部氣動載荷,以及參與抵抗機翼,尾翼,機身的彎曲變形和扭 轉變形。骨架包括縱向構件主要包括梁和桁條組成其作用主要是承受機翼、 尾翼、機身彎曲時所產生的拉力和壓力；橫向構件包括翼肋、隔框等,主要用來保持機翼、尾翼和機身的截面形狀,并承受局部的空氣動力, 各類飛機大部分以鋁合金作為主要結構材料。飛機上的蒙皮、梁、肋、桁條、隔框和起落架都可以用鋁合金制造。因為其密度小、 強度高的優(yōu)點,在航空材料中得以廣泛的應用。鋁合金結構在使用過程不可避免地受到不同程度的損傷, 如蒙皮破孔、梁緣條裂紋、框變形等,因而需要采

2、取相應的方法加以修理,保證各個結構能夠在使用中安全負載和工作。 主要介紹飛機鋁合金蒙皮、梁、桁、框及肋等結構的維修方法1. 飛機鋁合金蒙皮蒙皮是包圍在機翼骨架外的維形構件, 用粘接劑或鉚釘固定于骨架上,形成機翼的氣動力外形。蒙皮用來組成機翼、尾翼和機身的外形,承受局部空氣動力載荷,以及參與抵抗機翼、尾翼、機身的彎曲變形和扭轉變形。 早期低速飛機的蒙皮是布質的, 而如今飛機的蒙皮多是用硬鋁板材制成的金屬蒙皮。機身蒙皮與機翼蒙皮的作用和構造相同。如衍梁、衍條、蒙皮、隔框的不同組合、可以形成機身的不同構造形式。 如果蒙皮較厚,則衍梁、衍條、隔柜可以較弱； 如果蒙皮較薄, 則上述骨架也應該較強、 較多

3、。2. 梁的結構及特點翼梁翼梁是最主要的縱向構件, 它承受全部或大部分彎矩和剪力。 翼梁一般由凸緣、腹板和支柱組成（如圖所示） ,剖面多為工字型。翼梁固支在機身上。 凸緣通常由鍛造鋁合金或高強度合金鋼制成, 腹板用硬鋁合金板材制成, 與上下凸緣用螺釘或鉚釘相連接。 凸緣和腹板組成工字型梁,承受由外載荷轉化而成的彎矩和剪力。桁條與桁梁衍條的形狀、 作用與機冀的衍條相似。 桁條是用鋁合金擠壓或板材彎制而成,鉚接在蒙皮內表面,支持蒙皮以提高其承載能力,并配合將氣動力分布載荷傳給翼肋。 衍梁的形狀與衍條相似, 但剖面尺才要大些,其作用與翼梁相似。典型梁式機翼的結構長桁的結構及特點長桁（桁條） 是與蒙皮

4、和翼肋相連的構件長桁 ( 也稱桁條) 是與蒙皮和翼肋相連的構件。 長桁上作用有氣動載荷。 在現(xiàn)代機翼中它一般都參與機翼的總體受力承受機翼彎矩引起的部分軸向力, 是縱向骨架中的重要受力構件之一。 除上述承力作用外, 長桁和翼肋一起對蒙皮起一定的支持作用。隔框的結構及特點隔框沿機頭到機尾分布, 數(shù)量很多, 主要作用是形成并保持機身的橫剖面形狀,同時它與析條、衍梁、蒙皮等連接在一起參加整體受力。隔框的外形和剖面形狀 很多隔框又分普通隔框和加強隔框。加強隔框須承受如機冀、 尾翼、起落架、發(fā)動機通過接頭傳遞而來的集中力。故材料和結構都比普通隔框強。翼肋的結構及特點形成并維持翼剖面之形狀； 并將縱向骨架與

5、蒙皮連成一體； 把由蒙皮和桁條傳來的空氣動力載荷傳遞給翼梁。普通翼肋的作用是將縱向骨架和蒙皮連成一體, 把由蒙皮和桁條傳來的空氣動力載荷傳遞給翼梁,并保持翼剖面的形狀。加強翼肋就是承受有集中載荷的翼肋。加強翼肋雖也有上述作用, 但其主要是用于承受并傳遞自身平面內的較大的集中載荷或由于結構不連續(xù) ( 如大開口處 ) 引起的附加載荷。蒙皮的修理方法。蒙皮的常見損傷：劃傷、變形、裂紋和破孔等。蒙皮損傷的后果：1、毀壞了飛機的良好氣動性能。2、使損傷部位的蒙皮強度降低,承載能力下降。3、危及飛行安全。鋁合金蒙皮分：單板蒙皮、整體壁板。單板蒙皮（按厚度不同）分：薄板蒙皮、整體蒙皮。2.1.1 蒙皮輕微損

6、傷的修理蒙皮輕微損傷：蒙皮某些部位產生輕微的鼓動、壓坑或劃傷等 . 蒙皮鼓動的修理主要采用整形加強挖補更換蒙皮加強型材（或盒型材）的方向應垂直或平行于桁條,并至少與相鄰的構件搭接一端根據(jù)蒙皮的形狀和搭接形式將加強型材制出相應的下陷或弧度 蒙皮壓坑的修理蒙皮上的壓坑,主要是毀壞了蒙皮的光滑表面。壓坑微小,分布分散、且未毀壞內部結構,則不必修理。壓坑較淺,范圍較大,用無銳角且表面光滑的榔頭和木頂塊修整。壓坑較深,范圍較小,不易整平時,可在壓坑處鉆直徑為 45mm孔,用適當?shù)匿摋l打成鉤形,拉起修平,然后用螺紋空心鉚釘堵孔。壓坑較深,范圍較大時,可在壓坑處開直徑為 1016mm的施工孔,用鉤子鉤住,錘

7、擊蒙皮四周使其恢復平整。然后安裝堵蓋鉚釘堵孔。壓坑較深,范圍較大時,可在壓坑處開直徑為 1016mm的施工孔,用鉤子鉤住,錘擊蒙皮四周使其恢復平整。然后安裝堵蓋鉚釘堵孔。壓坑較深,且出現(xiàn)棱角,整形比較困難。修理方法： 局部退火后, 從棱角線周圍, 逐步向棱角線整形收縮。為防止棱角線擴大和整形中出現(xiàn)大裂紋,鉆 2mm止裂孔,并打光孔邊,整形至基本符合外形后,在棱角線上切口,在切口背面鉚補加強片。蒙皮裂紋的修理裂紋的危害蒙皮上的裂紋,降低了蒙皮的強度,且在受力過程中,裂紋還會因應力集中的緣故,繼續(xù)擴展蒙皮裂紋的修理方法： 鉆止裂孔鉚接加強鉆止裂孔蒙皮上的裂紋較短時（一般小于 5mm）,可采用鉆止裂

8、孔（直徑通常為 1.5 2mm）的方法止裂。止裂孔位置的重要性：如果裂紋孔沒有鉆在裂紋的尖端處, 不能消除裂紋尖端應力場的奇異性,也就起不到作用。止裂孔位置的第 1 種情況：（圖 1）止裂孔鉆在裂紋的中間,沒有把裂紋前緣去掉,在鉆孔過程中,又可能在裂紋尖端附近造成新的微裂紋,起不到止裂作用。止裂孔位置的第 2 種情況：（圖 2）止裂孔位置不正,沒有消除裂紋尖端處應力的奇異性。止裂孔位置的第 3 種情況：（圖 3）止裂孔的位置太靠前, 這時裂紋的擴展方向捉摸不定, 裂紋的擴展有可能偏到止裂孔的一側去,起不到止裂作用。止裂孔位置的第 4 種情況：（圖 4）止裂孔位置比較合理, 消除了裂紋尖端應力的

9、奇異性, 起到止裂作用。鉚接加強蒙皮上的裂紋較長時, 如果只采用鉆止裂孔, 只能消除裂紋尖端應力場的奇異性, 但止裂孔處有較高的應力集中。 止裂孔處在交變載荷作用下,原裂紋還會繼續(xù)擴展。蒙皮上的裂紋較長時,除鉆止裂孔外,還需在裂紋部位的內部鉚補一塊與蒙皮材料相同、 厚度相等的加強片。不具備從內部鉚補加強片的條件時, 可從外部貼補蓋板。 邊緣應制倒角,倒角寬度應大于蓋板厚度的 3 倍。如下圖：蒙皮破孔的修理蒙皮小破孔的無強度修理破孔的一般修理方法修理蒙皮破孔時的強度計算跨構架蒙皮破孔的修理不易施工處蒙皮破孔的修理雙層蒙皮破孔的修理前緣蒙皮破孔的修理蒙皮小破孔的無強度修理蒙皮上的破孔,如果直徑較小

10、,對蒙皮強度影響甚微,可采用無強度修理。不考慮強度,只恢復表面氣動性能的修理方法。無強度修理的方法：破孔直徑在 5mm以下,可使用鉚釘、拉鉚釘堵孔；破孔直徑在 516mm之間,可采用拉鉚釘、堵蓋鉚釘或螺栓堵孔；破孔直徑在 1630mm之間,可采用口蓋的形式堵孔。破孔的一般修理方法通常采用托底平補法： 首先將損傷部位切割整齊, 然后用補片填補切割孔,用襯片托底,通過襯片和蒙皮連成一體。托底平補法的圖例注意事項切割線一般應不超過損傷范圍 5mm；為了便于制作補片和襯片,需將蒙皮損傷處切割成規(guī)則的形狀。 （如圓形、長圓形、矩形等）切割線的直線部分應與構架（即梁、桁、肋、框）相平行,并與構架保持一定距

11、離,以便鉚接襯片；由于機翼蒙皮上的正應力比剪應力大得多。 在蒙皮上開長圓孔或矩形孔時,應盡量使長軸或長邊平行于桁條, 以減少垂直于正應力方向的切口長度；切割線應盡可能避開鉚釘。修蒙皮破孔時,必須使襯片有足夠的強度。襯片通常是用損傷蒙皮材料相同、 厚度相等的板材, 襯片的強度一般不需進行計算。 但需計算接縫處的鉚釘數(shù)。情況 1：長軸垂直于桁條的長圓孔和圓孔時鉚釘數(shù)的計算；情況 2：長軸平行于桁條的長圓孔和矩形時鉚釘數(shù)的計算；跨構架蒙皮破孔的修理情況 1：構架沒有損壞；可將襯片做成兩塊,其中一塊襯片應搭接在構架的彎邊上。情況 2：構架和蒙皮同時損壞。構架和蒙皮同時損壞（先襯片,后構架）方法：襯片最

12、好做成一整塊,先將它與蒙皮鉚接,再接補損傷的構件（即構架）,最后鉚接補片不易施工處蒙皮破孔的修理用托底平補法修理蒙皮破孔, 需要在蒙皮里面放置襯片, 鉚接襯片和補片。飛機的有的部位,如后機身,可從蒙皮的內部接近損傷處,放置襯片和鉚接比較容易。飛機的有的部位,如機翼、尾翼、進氣道等,不易從蒙皮的內部接近損傷處,放置襯片和鉚接存在困難。首先要充分利用切割孔進行施工 雙層蒙皮破孔的修理 雙層蒙皮的結構有三種：內外蒙皮之間有框架；內外蒙皮之間鉚有較厚的墊條；內外蒙皮重疊和構架鉚接在一起；梁緣條和長桁的修理方法損傷類型：缺口、裂紋、斷裂等。2.2.1 缺口的修理寬度較窄的缺口（一般小于 5mm）：（沿構

13、件的截面方向測量）只需將缺口銼修成光滑的弧形,用砂紙打光后涂上底漆即可。寬度較寬的缺口：（沿構件的截面方向測量）需把缺口切割整齊,用填片填上缺口,并鉚上加強片。裂紋的修理裂紋長度較?。ú淮笥?2mm）時：采用錯修法。裂紋長度大于 2mm,小于構件一邊寬度的 2/3 時：在裂紋的末端鉆 22.5mm的止裂孔后,用加強片加強裂紋長度大于構件一邊寬度的 2/3 時：在裂紋的末端鉆 22.5mm的止裂孔后,用與構件相同的型材進行加強。如便于整根取下：采用更換的方法修理,即取下斷裂構件,用材料相同、規(guī)格相等的型材,制作新構件,按原孔鉚接。如不便于整根取下：則接補（型材）修理。隔框和翼肋的修理方法典型損傷

14、：范圍較小的變形、裂紋或破孔,也可能產生范圍較大的損傷。修理的要求：恢復損傷框、肋的外形和強度。2.3.1 變形的修理框、肋的變形多出現(xiàn)在框、 肋的腹板上,可采用整形的方法恢復平整。如果整形后仍有鼓動,可在變形部位鉚接加強片或型材,以提高框、肋的穩(wěn)定性。2.3.2 裂紋的修理框、肋上的裂紋長度 5mm時：對框、肋的強度削弱不多,修理時可在裂紋端頭鉆直徑 1.5 2mm止裂孔后使用。對于在減輕孔、槽口等原切口邊緣處出現(xiàn)的 不大于 5mm的裂紋, 可將裂紋 銼修圓滑,不必加強。當框、肋上的裂紋長度 5mm,但未超過框、肋截面高度的 1/3 時：修理方法: 裂紋末端鉆止裂孔。鉚一塊與框、肋材料相同、

15、厚度相等的 加強片。當框、肋上的裂紋長度超過框、肋截面高度的 1/3 時, 使框、肋的強度降低很多,應按框肋的斷裂方法修理。三、飛機鋁合金結構損傷的事例飛機蒙皮更換圖飛機裂紋檢測圖為 GAMEC（O廣州飛機維修工程有限公司）為南航一架 B-737CL 飛機 完成了兩張整體蒙皮的更換工作。所更換蒙皮的面積之大,尚屬國內首例。此項工作是 GAMEC根O 據(jù)南航要求,依照廠家工程指令對所指定的 B-737 飛機后機身 STA727-907站位下方兩側 S20-S25 之間兩塊長度接近 7 米,寬近 2 米的整張蒙皮進行改裝更換, 以此達到飛行安全要求。整個工程涉及有關區(qū)域幾百個部件的拆卸和重新安裝,上萬個新緊固件孔必須確保同時精確定位,每塊大約 14 平方米的新蒙皮又務必與存在多曲度方向的機身輪廓完美貼合。 GAMECO工作團隊通過不斷研究探索, 面對和克服了許多由這次首例改裝帶來的技術和施工難點,包括由于新舊蒙皮外形尺寸和雙向曲度都存在差異造成的定位困難、 多處搭接帶重要緊固件的重新定位、 以及多處蒙皮