B737-200飛機蒙皮開裂失效維修

1、B737-200飛機蒙皮開裂失效維修學 院航空航天工程學部（院）專 業(yè)飛行器制造工程（航空維修）班 級34030104學 號姓 名王永平指導教師鄭雙沈陽航空航天大學2016年 12月課 程 設 計 任 務 書院（系） 航空航天學部 專業(yè) 飛行器制造工程專業(yè)（維修）班級 34030104 學號 學生姓名 王永平 課程設計題目 B737-200飛機蒙皮開裂失效維修 課程設計時間 2016 年 12 月26 日至 1 月 13 日 地點 校內 課程設計內容及要求：內容：一、 根據題目，到中國民航出版社出版，姚紅宇等著的民用飛機失效分析實例選編中找相應的問題描述（即每個實例里面的“概述”）和相應的失效

2、圖片。二、 給出原因分析的方法。三、 進行分析，并給出結論。四、 給出相應的維修方案。五、 提出為避免該問題再次發(fā)生所要采取的措施。六、 論文字數5000字。畢業(yè)設計步驟：1.調研，即查找相關書籍、期刊資料；2.撰寫課程設計說明書；3.申請答辯。課 程 設 計 任 務 書參考文獻：1 姚紅宇.民用飛機失效分析實例選編M.北京：中國民航出版，2003.6.2 李麗. 飛機蒙皮裂紋缺陷檢測算法研究J.工程碩士學位論文，2010.30.3 田秀云，杜洪增，吳志巨. MD-82型飛機蒙皮的絲狀腐蝕與防腐改進措施J.中國民航學院，47-49. 指導教師簽字 年 月 日摘要通過對B737-200飛機蒙皮裂

3、紋的宏觀觀察、實體顯微鏡觀察、掃描電鏡觀察、金相檢查以及硬度檢測等，逐步分析B737-200飛機蒙皮開裂的原因。主要研究蒙皮的斷裂性質因素，以及蒙皮斷口的起源。同時給出了蒙皮裂紋的維修方法以及預防措施。關鍵詞：B737-200、飛機蒙皮裂紋、裂紋維修目錄第1章 B737-200飛機蒙皮開裂概述1第2章 B737-200飛機蒙皮開裂實驗分析22.1 宏觀觀察22.2 實體顯微鏡觀察22.3 掃描電鏡觀察22.4 金相檢驗32.5 硬度檢查3第3章 B737-200飛機蒙皮開裂綜合分析7第4章 B737-200飛機蒙皮開裂失效結論8第5章 B737-200飛機蒙皮開裂失效維修95.1在裂紋尖端鉆止

4、裂孔95.2在裂紋部位鉚補加強片9第6章 B737-200飛機蒙皮開裂失效預防11第7章 課程設計總結12參考文獻13第1章 B737-200飛機蒙皮開裂概述某航空公司2架B737-200客機在機場短停時，在機翼翼根處的機身蒙皮部位相繼發(fā)現穿透性裂紋，具體位置在機身757站位，桁條18至桁條19蒙皮加強筋倒角處，平行桁條方向。蒙皮厚約1.0mm，內表面的加強筋是用化銑工藝加工的。材料牌號為2024-T3的包鋁板。A號機左右機身各發(fā)現一處裂紋，該機飛行起落數為28077次；B號機只在一側機身發(fā)現一處裂紋，該機飛行起落數為27194。第2章 B737-200飛機蒙皮開裂實驗分析2.1 宏觀觀察A號

5、機有兩條裂紋，1號裂紋斷口長96mm，2號裂紋斷口長49mm，B號機3號裂紋斷口長66mm。3個裂紋斷口表面均垂直于蒙皮表面。清洗前斷口表面灰暗無光，用AC紙粘揭后，3個斷口均可見磨平的亮痕。圖1為A號機2號裂紋斷口的宏觀外貌，3個斷口蒙皮內表面靠近斷口處均有明顯的漆層堆積，如圖1中箭頭所示；A號機1號和2號裂紋斷口蒙皮內表面漆已有剝落，但綠色底漆仍完好無損，B機裂紋斷口蒙皮內表面面漆則較完好，無剝落現象。2.2 實體顯微鏡觀察在實體顯微鏡下對上述3個斷口進行觀察，可見1號裂紋和3號裂紋兩個斷口表面擦傷較為嚴重，實體顯微鏡觀察下不易判斷源區(qū)位置。而2號裂紋斷口損傷較輕，可看到整個斷口靠蒙皮內表

6、面一側分布有大量密集的臺階，如圖2所示，表明裂紋是由內表面一側起始，向外表面擴展。實體顯微鏡斷口觀察顯示，3個斷口蒙皮內表面一側（帶有增厚漆的一側）底漆層都均勻完好，如圖2箭頭所示。2.3 掃描電鏡觀察對3個斷口進行了掃面電鏡觀察。斷口在未用AC紙粘揭前，3個斷口表面均覆有一層腐蝕產物，3個斷口表面均可見到泥紋花樣。圖3所示為2號裂紋斷口表面泥紋花樣。用AC紙粘揭斷口后，斷口表面的腐蝕產物層基本上被揭掉。圖4為粘揭后的2號裂紋斷口低倍形貌，可看到斷口沿蒙皮內表面一側分布有很多臺階，臺階起始于蒙皮的金屬表面。圖5所示為裂紋的中部位置，源區(qū)斷口受到了磨損，但仍可看出裂紋起始于蒙皮內部的金屬表面。其

7、余兩斷口磨損嚴重，已看不到明顯的源區(qū)臺階，但在靠近裂紋一端的斷口，仍可清晰地看出斷口類解理臺階（當解理裂紋與螺型位錯相遇時，便形成了一個臺階）花樣起始于蒙皮內表面的金屬表面，如圖6所示。對3個斷口源區(qū)一側（蒙皮內表面）表層金屬進行能譜成分測試，譜圖顯示只有鋁峰，無其他合金元素峰，3個斷口蒙皮內表面表層金屬均為純鋁，這表明蒙皮內表面有一包鋁層，3個斷口裂紋均起始于蒙皮內表面的包鋁層表面。3個斷口的擴展區(qū)均為類解理斷裂特征，如圖7所示；同時擴展區(qū)均可見大量的疲勞條帶，見圖8。2.4 金相檢驗在1號裂紋和3號裂紋斷口上截取試塊，沿垂直斷口截面磨制金相試樣，進行金相組織觀察，兩斷口蒙皮內外表面鋁層均有

8、一包鋁層，且包鋁層均勻完好；兩斷口蒙皮金相組織正常，無過熱和過燒現象。2.5 硬度檢查對1號裂紋和3號裂紋斷口金相試樣進行顯微硬度測量，測量結果如表1所示。參照與2024相應的國產材料LY12，按中國國家標準GB n166-82鋁合金硬度與強度換算值將顯微硬度換算為抗拉強度值，列于表1中，其強度指標高于AMS4037中規(guī)定的最小抗拉強度值34.4kgf/mm2。表1 蒙皮垂直斷口截面顯微硬度測量結果及強度換算值（kgf/mm2）測量值平均值換算抗拉強度1號裂紋垂直斷口截面138.7,138.7,142.5140.058.82號裂紋垂直斷口截面131.2，137.4,141.7136.857.0

9、圖2-1 2號裂紋斷口宏觀形貌圖2-2 2號裂紋斷口實體顯微鏡形貌（26*）圖2-3 2號裂紋斷口表面的腐蝕泥紋花樣（1000*）圖2-4 2號裂紋斷口的掃描低倍形貌（15*）圖2-5 2號裂紋斷口源區(qū)形貌（200*）圖2-6 3號裂紋一端斷口源區(qū)形貌（500*）圖2-7 2號裂紋斷口擴展區(qū)形貌（1500*）圖2-8 2號裂紋斷口擴展區(qū)疲勞條帶（1500*）第3章 B737-200飛機蒙皮開裂綜合分析3個蒙皮斷口的微觀特征表明，其斷裂性質相同，均為腐蝕疲勞。3個蒙皮蒙皮斷口裂紋起始于蒙皮內表面的包鋁層表面，3個蒙皮內表面包鋁層及底漆均完好無損。裂紋源區(qū)包鋁層表面并未發(fā)現有腐蝕孔洞的存在，因此3

10、個蒙皮斷口的裂紋的起源與腐蝕無關。3個蒙皮斷口均顯示表面起源的線裝多源特征，這種源區(qū)特征多與應力過大或表面應力集中有關，而蒙皮開裂部位恰好位于蒙皮內表面加強筋倒角處。該蒙皮加強筋是通過化銑工藝加工的，而化銑工藝表面通常較為粗糙尤其是在倒角部位，常常會形成倒角過小甚至形成負倒角，這樣就會在該倒角部位產生很大的應力集中，是的蒙皮在使用過程中易在倒角部位發(fā)生開裂。隨著裂紋擴展的延長，表面漆層破裂。飛機升空后內表面形成的冷凝水靠毛細作用滲入裂縫，對裂紋面產生腐蝕作用。由于蒙皮的裂紋擴展與飛機的起落循環(huán)有關，而該循環(huán)為低頻循環(huán)，在裂紋周期擴展期間同時伴隨著冷凝水的腐蝕作用，腐蝕和疲勞相互促進，因而蒙皮斷

11、口的斷裂性質為腐蝕疲勞。第4章 B737-200飛機蒙皮開裂失效結論（1）3個蒙皮斷口的斷裂性質均為腐蝕疲勞。（2）蒙皮斷口的裂紋起源與腐蝕無關，而與蒙皮內表面加強筋倒角處應力集中有關【1】。第5章 B737-200飛機蒙皮開裂失效維修蒙皮上的裂紋，降低了蒙皮的強度，而且在受力過程中，裂紋還會因應力集中的緣故，繼續(xù)擴展。修理時，應根據裂紋的長短、深淺程度和所在位置等情況采用不同的修理方法。5.1在裂紋尖端鉆止裂孔當蒙皮上的裂紋較短時（一般小于5毫米），可采用鉆止裂孔的方法止裂。止裂孔的直徑通常為1.52毫米。鉆止裂孔時，止裂孔的位置非常重要。如果止裂孔沒有鉆在裂紋的尖端處，他就不能消除裂紋尖端

12、應力場的奇異性，也就起不到止裂作用。圖5-1所示的前三種情況，止裂孔位置都是不正確的，第1種情況是止裂孔鉆在裂紋的中間，沒有把裂紋前緣去掉，而且在鉆孔過程中，又可能在裂紋尖端附近造成新的微裂紋，因而起不到止裂作用；第2種情況是止裂孔位置不正，沒有消除裂紋尖端處應力場的奇異性；第3種情況是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，止裂孔起不到止裂的作用；第4種情況的止裂孔位置比較合理，它消除了裂紋尖端應力場的奇異性，可起到止裂作用。為了準確的確定止裂孔的位置，鉆止裂孔前，最好借助低倍放大鏡確定裂紋尖端位置，通常，止裂孔的位置應是止裂孔的圓心超過目視看到的

13、裂紋尖端2.0mm。圖5-1止裂孔位置的可能幾種情況5.2在裂紋部位鉚補加強片 當蒙皮上的裂紋較長時，如果只采用鉆止裂孔的辦法止裂，雖然鉆止裂孔，能夠消除裂紋應力場的奇異性，但止裂孔處有較高的應力集中。所以，止裂孔處在交變載荷作用下，原裂紋還會繼續(xù)擴展。因此，對于較長尺寸的裂紋，除了裂紋尖端鉆止裂孔外，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。加強片的形狀和大小應根據裂紋部位蒙皮的形狀和連接鉚釘數量來確定。加強修理時，裂紋一邊的鉚釘數通常采用設計載荷計算，即n=R設/q破式中R設蒙皮裂紋部位的設計載荷，單位為N。 q破單個鉚釘的破壞剪力，單位為N。從式中可以看出，要計算裂紋

14、一邊的鉚釘數（n），首先要知道蒙皮裂紋部位的設計載荷（R）。由飛機蒙皮開裂失效概述得，裂紋平行于桁條，蒙皮在縱向截面內只受剪應力，所以R設等于裂紋的長度（a）乘上該出的剪流（qr），即R設=aqr=aht式中h蒙皮的厚度，單位為m； t蒙皮裂紋部位的設計剪應力，單位為Pa。第6章 B737-200飛機蒙皮開裂失效預防飛機每次升降過程都要經歷一次加壓和減壓過程，這使固定飛機蒙皮的鉚釘周圍的材料容易產生疲勞，形成放射性微小裂紋，若不加控制或維修將造成不可預料的后果。為此，老齡化民用飛機的蒙皮裂紋檢測被列為維修過程中的重要工作之一【2】。我認為飛機蒙皮開裂失效得預防有一下三條：其一，加強對飛機蒙皮的

15、檢測，讓缺陷消亡于萌芽之中。改進飛機蒙皮檢測裝置與方法，做到沒有漏檢的可能。其次，蒙皮中純鋁可以換為鋁合金，鋁合金抗腐蝕性雖然不如純鋁。在干凈、干燥的環(huán)境下鋁合金的表面也會形成保護的氧化層。但鋁的堅韌度比較差，比較軟，容易變形。而鋁合金，雖然密度差不多，但是，堅韌，不易變形，可以作為飛行材料。同時經我們分析，蒙皮斷口的裂紋起源與腐蝕無關，而與蒙皮內表面加強筋倒角處應力集中有關，所以換鋁合金會更好。最后，就是腐蝕問題。飛機在航線使用過程中,由于地面和高空的溫差較大,飛機的機身內部會形成大量的冷凝水。冷凝水中含有大量的氯離子,特別是位于沿海地區(qū)的北亞和大連分公司的飛機,冷凝水中氯離子的含量就更多。

16、氯離子對飛機結構的腐蝕能起到嚴重催化作用。當產生裂紋時，疲勞與腐蝕相互促進，使得裂紋延展。飛機定檢時,如果發(fā)現蒙皮上緊固件頭部產生黑圈或黑色尾跡,應用清潔劑進行清潔處理;然后涂AV30防腐劑,幾分鐘后,擦去多余的防腐劑;最后用毛筆刷涂耐氣流沖刷作用的面漆。這樣可防止緊固件頭部產生黑圈或黑色尾跡處形成絲狀腐蝕。定期清洗飛機可以清除沉降在飛機上的氯離子和硫酸根離子,改善飛機外表面的腐蝕環(huán)境,降低飛機蒙皮發(fā)生腐蝕和其他表面腐蝕的可能性,并可減慢已產生腐蝕部位的腐蝕速度【3】。第7章 課程設計總結通過這次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關飛機蒙皮方面知識，在這過程中雖然遇到一些問題，但經過一次又一次的

17、思考，一遍又一遍的查找終于找出了其中原因，也暴露出前期我在這方面知識的欠缺和經驗不足。前期做的時候，自己很潦草的看了一遍又一遍的題目，總是感覺自己不會做，后來沒辦法，自己靜下心來，自己慢慢的讀，一點一點地從其中獲取信息，一點一點地解析，終于會了一些。實踐出真知，通過親自動手查資料，我掌握的知識不再是紙上談兵。在今后的社會發(fā)展和學習實踐的過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現問題所在，然后一一解決，只有這樣，才能成功做成想做的事，才能在今后的道路上披荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠不可能收貨成功，收貨喜悅，也永遠不可能得到社會及他人的認可。我認為這次課設不僅培養(yǎng)了獨

18、立思考，動手操作能力，在其他能力上野都有了提高。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷學習，實踐，在學習在實踐。這對于我們的將來也有很大幫助。回顧這次課程設計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里可以說是苦多于甜，但是可以學到很多很多東西，同時不僅可以鞏固以前所學的知識，而且學到很多在書本上所沒學到的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實際相結合，從實踐中得出的結論才是真正的結論。在今后的學習實踐中，我會更加的努力，使自己變得更加優(yōu)秀。我終于明白，分數不過是個數字，知識才是自己的。通過這次課程設計，我確實學到了很多東西，多年后我可能已經忘記這次課設最后打了多少分，但這些學到的東西卻可以使我受益終生。除了知識技術上的東西，我更鍛煉了自己的快速學習能力;我學會了如何快速有效地從圖書館、網絡