典型飛機(jī)修理-第四章課件

第四章止裂帶4·1止裂帶的作用機(jī)身蒙皮止裂帶是按飛機(jī)結(jié)構(gòu)破損-安全和損傷容限特性設(shè)計(jì)思想設(shè)置的。圖4-1為止裂帶的典型布局。第四章止裂帶4·1止裂帶的作用1典型飛機(jī)修理-第四章ppt課件2止裂帶有以下作用:（1）有助于機(jī)身蒙皮承受增壓引起的環(huán)向拉伸載荷;（2）在蒙皮疲勞裂紋達(dá)到臨界長度前改變裂紋的擴(kuò)展方向或使裂紋停止擴(kuò)展;（3）減輕結(jié)構(gòu)重量，增加有效商載。止裂帶有以下作用:3機(jī)身蒙皮止裂帶止裂帶增加了機(jī)身蒙皮的承載面積，降低了蒙皮的應(yīng)力水平。它能將機(jī)身蒙皮可能出現(xiàn)的疲勞裂紋長度限制在小于臨界長度范圍內(nèi)，從而保證飛機(jī)結(jié)構(gòu)的安全；同時也能減輕結(jié)構(gòu)重量。另外，設(shè)置止裂帶也是相關(guān)機(jī)型取得FAA型號許可證書的必要手段。

止裂帶一般采用金屬膠接方式固定到機(jī)身蒙皮上。

機(jī)身蒙皮止裂帶止裂帶增加了機(jī)身蒙皮的承載面積，降低了4蒙皮埋頭緊固件孔的刃邊會導(dǎo)致應(yīng)力集中，降低蒙皮的疲勞壽命。止裂帶為埋頭緊固件起到加強(qiáng)墊片的作用，防止在薄蒙皮上劃埋頭窩出現(xiàn)刃邊現(xiàn)象，如圖4-2所示。

蒙皮埋頭緊固件孔的刃邊會導(dǎo)致應(yīng)力集中，降低蒙皮5典型飛機(jī)修理-第四章ppt課件6某些機(jī)型，如B727，B757，僅僅在機(jī)身頂部蒙皮區(qū)域設(shè)計(jì)有止裂帶。另外一些機(jī)型，如早期的B737、B767，幾乎所有的機(jī)身蒙皮區(qū)域都有止裂帶。是否使用止裂帶主要取決于：機(jī)身蒙皮厚度蒙皮應(yīng)力情況機(jī)身隔框剪切片的位置

某些機(jī)型，如B727，B757，僅僅在機(jī)身頂部蒙皮7在B707飛機(jī)的研制過程中，波音公司進(jìn)行了全尺寸機(jī)身蒙皮測試以驗(yàn)證機(jī)身結(jié)構(gòu)的破損-安全特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明:（1）即使在較長裂紋的情況下，帶有止裂帶的蒙皮結(jié)構(gòu)仍能承受客艙正常的增壓載荷。（2）即使機(jī)身蒙皮有較大的穿孔，帶有止裂帶的機(jī)身蒙皮結(jié)構(gòu)也可以防止增壓機(jī)身出現(xiàn)疲勞裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展導(dǎo)致災(zāi)難性后果。

在B707飛機(jī)的研制過程中，波音公司進(jìn)行了全尺寸機(jī)身8如果沒有止裂帶，為了滿足防止裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展(損傷容限要求)以及蒙皮承受意外大穿孔要求，必須將機(jī)身蒙皮設(shè)計(jì)得很厚。因此，止裂帶不僅可以保證機(jī)身蒙皮結(jié)構(gòu)的破損－安全以及損傷容限特性，還可以大大減輕飛機(jī)結(jié)構(gòu)的重量。波音公司對B757、B767機(jī)身結(jié)構(gòu)的破損一安全特性也進(jìn)行過類似的測試、證實(shí)。如果沒有止裂帶，為了滿足防止裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展(損傷9

止裂帶可以阻止裂紋擴(kuò)展的根本原因在于降低了止裂帶處機(jī)身蒙皮的應(yīng)力水平。機(jī)身隔框、長桁同樣可以降低機(jī)身蒙皮的應(yīng)力水平。因此除止裂帶外，機(jī)身隔框的整個橫截面以及框的剪切片、機(jī)身長桁結(jié)構(gòu)，也有助于保證機(jī)身蒙皮的破損-安全特性。圖4-3顯示了止裂帶可以使B707機(jī)身蒙皮上的裂紋改變方向，從而允許蒙皮向外掀開。向外掀開的機(jī)身蒙皮可以使機(jī)身內(nèi)部緩慢卸壓。機(jī)身內(nèi)部氣壓的降低會進(jìn)一步降低蒙皮應(yīng)力水平，從而阻止裂紋的繼續(xù)擴(kuò)展。

止裂帶可以阻止裂紋擴(kuò)展的根本原因在于降低了止10圖4-4為B737機(jī)身的穿孔試驗(yàn)示意圖。（見書P.35）圖4-4為B737機(jī)身的穿孔試驗(yàn)示意圖。114·2止裂帶修理止裂帶具有阻止裂紋擴(kuò)展、改變裂紋擴(kuò)展方向及保證蒙皮承受意外大穿孔損傷等十分重要的作用。所以，修理或者更換己脫膠分層或損壞的止裂帶很重要。圖4-5顯示脫膠后的止裂帶大大降低了蒙皮阻止疲勞裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力。4·2止裂帶修理12典型飛機(jī)修理-第四章ppt課件13如何處理脫膠的止裂帶？采用鉚接，將脫膠的止裂帶鉚接到蒙皮上。脫膠的止裂帶應(yīng)該被鉚接到蒙皮上以基本恢復(fù)蒙皮原來的破損－安全以及損傷容限等設(shè)計(jì)要求。典型飛機(jī)修理-第四章ppt課件14圖4-6為B737SRM中機(jī)身蒙皮止裂帶脫膠后典型修理緊固件的排列方式。

將止裂帶固定到蒙皮上的緊固件應(yīng)該交錯排列，而不應(yīng)該并排排列。這樣可以避免將止裂帶的純拉伸橫截面積減小到最低極限，避免止裂帶設(shè)計(jì)功能的喪失。圖4-6為B737SRM中機(jī)身蒙皮止裂帶脫膠后15典型飛機(jī)修理-第四章ppt課件16按照SRM進(jìn)行機(jī)身蒙皮修理的加強(qiáng)件厚度，比機(jī)身蒙皮與止裂帶厚度之和厚一級到二級。因此，加強(qiáng)板能彌補(bǔ)加強(qiáng)區(qū)域內(nèi)切除止裂帶導(dǎo)致的強(qiáng)度損失。所以SRM蒙皮修理中沒有要求加強(qiáng)機(jī)身蒙皮修理時切除的止裂帶。圖4-7為B737機(jī)身蒙皮的典型修理示意圖，它沒有要求修理或更換修理區(qū)域切除的止裂帶。按照SRM進(jìn)行機(jī)身蒙皮修理的加強(qiáng)件厚度，比機(jī)身17典型飛機(jī)修理-第四章ppt課件184·3小結(jié)止裂帶和機(jī)身隔框、機(jī)身長桁有助于機(jī)身蒙皮承受增壓載荷，從而起到延緩蒙皮疲勞裂紋的擴(kuò)展、改變疲勞裂紋擴(kuò)展方向的作用。止裂帶還可以使疲勞裂紋區(qū)域的機(jī)身蒙皮外翻，從而允許機(jī)身內(nèi)部緩慢卸壓，使機(jī)身內(nèi)外壓差降低從而進(jìn)一步達(dá)到阻止機(jī)身蒙皮裂紋擴(kuò)展的目的。機(jī)身蒙皮止裂帶還有助于機(jī)身蒙皮承受較大的意外穿孔。止裂帶是減輕飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量并保證飛機(jī)安全的重要結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)修理中必須保持止裂帶原來的設(shè)計(jì)功能。4·3小結(jié)19補(bǔ)充：航空器結(jié)構(gòu)修理P.1013.12.2剪切帶圖3.12.2所示的帶板(擠壓角材)用3個螺栓連接到蒙皮上。蒙皮上的載荷是7800lbf。蒙皮上的合力沿緊固件中心線方向。蒙皮上的載荷傳到肋緣條上時，相對于肋緣條緊固件組形心有一附加力矩M其數(shù)值為M=7800×2.0=15600(lbf·in)肋緣條上每個緊固件沿載荷P的方向(緊固件中心線方向)所承受剪力為Q1=7800/4=1950(lbf)補(bǔ)充：航空器結(jié)構(gòu)修理P.10120典型飛機(jī)修理-第四章ppt課件21

假設(shè)肋緣條上各緊固件由力矩M所產(chǎn)生的剪力Q方向垂直于緊固件中心線，數(shù)值大小正比于該緊固件到緊固件組形心的距離L1,，則Q2=ML/(L12+L2

2+L32+L4

2)為了便于計(jì)算，給出表3.12-1的計(jì)算表格。圖3.12-3(a)示出了各緊固件所受剪力Q1和Q2,圖3.12-3(b)示出了各緊固件上的合成剪力(單位:lbf)假設(shè)肋緣條上各緊固件由力矩M所產(chǎn)生的剪力Q方向垂22典型飛機(jī)修理-第四章ppt課件233.12.3剪切角片

剪切角片是航空器結(jié)構(gòu)中經(jīng)常采用的，受力較小的接頭形式。它把載荷從一個構(gòu)件傳遞到另一個構(gòu)件。下面以圖3.12－4所示的典型例子來介紹連接剪切角片所用鉚釘?shù)氖芰Ψ治龇椒ā?/p>

3.12.3剪切角片24由圖3.12-4(a)和(b)可分析出，在這種結(jié)構(gòu)形式和載荷下，角片的受載如圖3.12－4(c)所示(假設(shè)剪切角片為圖3.12-4(b)所示結(jié)構(gòu)提供簡支)。由圖3.12-4(a)和(b)可分析出，在這種結(jié)構(gòu)形25角片上的鉚釘分布如圖3.12-5(a)所示。角片上的鉚釘分布如圖3.12-5(a)所示。26其中鉚釘3、4的作用載荷Rc由力矩平衡式1.5×Rc=1000×0.60得到Rc=400(lbf)同理，鉚釘1、2的作用載荷RL由力矩平衡式1.5×RL=1000×0.45得到RL=300(lbf)這樣，鉚釘1、2承受的剪力為Q1、2＝583(lbf)鉚釘3、4承受的剪力為Q3、4＝640(lbf)其中鉚釘3、4的作用載荷Rc由力矩平衡式273.12.5剪切帶的修理修理剪切帶時，應(yīng)注意以下幾個問題:(1)必須考慮到剪切帶上偏心載荷的影響;(2)剪切帶不能變薄;(3)剪切帶的拐角處是疲勞危險部位，修理時要恢復(fù)原來的圓角半徑。

例:某飛機(jī)前機(jī)身普通隔框由"J"形擠壓型材制成。隔框上具有切口，以便桁條通過，如圖3.12-7(a)所示。3.12.5剪切帶的修理28典型飛機(jī)修理-第四章ppt課件29這種設(shè)計(jì)方式使隔框具有整體式剪切帶。通過剪切帶把剪切載荷從蒙皮傳到隔框。該普通隔框的幾何尺寸和材料,如圖3.12－8所示。這種設(shè)計(jì)方式使隔框具有整體式剪切帶。通過剪切帶把剪切30典型飛機(jī)修理-第四章ppt課件31經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)剪切帶安裝邊有嚴(yán)重腐蝕?？砂慈缦路桨高M(jìn)行修理。一、修理方案設(shè)計(jì)切除已產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕的剪切帶安裝邊，用7075-T6、厚度0.135in的T形擠壓型材代替切帶安裝邊，并連接到原剪切帶上去。使原來整體式剪切帶(圖3.12-7(a)改裝為分體式剪切帶(圖3.12-7)(b));經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)剪切帶安裝邊有嚴(yán)重腐蝕?？砂慈缦路桨高M(jìn)行32二、確定剪切帶上的載荷XF-6鉚釘?shù)尼斂讛D壓強(qiáng)度為1010lbf(表3.10-2)。剪切帶與蒙皮的連接采用雙行共14個XF-6鉚釘。所以，剪切帶上總剪切載荷為1010×14=14140(lbf)三、確定緊固件類型和個數(shù)由于原剪切帶沿隔框周向只有5.6in(圖3.12-8)長，不可能安裝過多的緊固件。采用直徑為1/4in的拉伸型凸頭Hi-lok螺拴，將新的T型安裝邊連接到原剪切帶上去。由表3.10-3查得孔的擠壓強(qiáng)度為2900lbf。所需緊固件個數(shù)為14140/2900=4.88取5個二、確定剪切帶上的載荷33四、緊固件排列緊固件排列,如圖3.12-9所示。邊距應(yīng)為2D或2.5D，取2D=0.50in。緊固件間距為(5.6-2×0.5)/4=1.15(in)它為緊固件直徑(0.25in)的4.6倍，滿足要求;

四、緊固件排列34典型飛機(jī)修理-第四章ppt課件35五、檢查偏心載荷為使偏心載荷盡可能小，剪切帶上切除部分應(yīng)盡可能小。如圖3.12-10所示切除尺寸最合適。五、檢查偏心載荷36典型飛機(jī)修理-第四章ppt課件37切割線到蒙皮內(nèi)表面距離為0.135+0.12=0.26in(0.l2in為圓角半徑，0.135in為T型材厚度)。緊固件邊距，如圖3.12-10所示，于是得b=0.26+0.50=0.76(in)b/a=0.76/4.6=0.16切割線到蒙皮內(nèi)表面距離為38

查圖3.12－6可算得緊固件上的最大載荷為14140×0.22=3111(lbf)直徑1/4in的拉伸型凸頭Hi-lok螺栓釘孔擠壓強(qiáng)度為2900lbf，它小于上述計(jì)算值（3ll1lbf），因此，將Hi-lok螺拴改為1/32in過尺寸的。1/4in直徑凸頭緊固件孔的擠壓強(qiáng)度為2900lbf，5/l6in直徑凸頭緊固件孔的擠壓強(qiáng)度為3620lbf，故9/32in直徑的Hi-lok螺拴孔的擠壓強(qiáng)度為(3620+2900)/2=3260lbf，它比計(jì)算得到的緊固件最大偏心載荷值大，所以滿足連接強(qiáng)度要求。然后再調(diào)整邊距，使其滿足2D的要求,即邊距為2×9/32=0.5625。查圖3.12－6可算得緊固件上的最大載荷為39§3-13拉伸連接角片與拉伸接頭

一、拉伸連接角片1.分類板彎拉伸角片(圖3.13-1(a))擠壓拉伸角片(圖3.13-l(b)拉伸連接角片角型連接角片槽形連接角片

§3-13拉伸連接角片與拉伸接頭一、拉伸連接角片40典型飛機(jī)修理-第四章ppt課件41

2.作用傳遞較小的載荷

3.破壞形式a.薄的拉伸連接角片－底面彎曲變形或撕裂;b.厚的拉伸連接角片－底面上的緊固件破壞。4.特點(diǎn)拉伸連接角片的疲勞強(qiáng)度低，壽命短，盡可能不采用拉伸連接角片。2.作用425.設(shè)計(jì)拉伸連接角片的注意事項(xiàng):

(1)使螺栓頭盡量靠近彎曲半徑或圓角半徑;(2)在偏心載荷傳力路線上，盡量避免使用拉伸連接角片;(3)在承受交變載荷的組件上，避免使用拉伸角片;(4)保證填角墊片與拉伸角片的彎曲半徑相同。（5）對于板彎拉伸連接角片，通常使它沿縱向晶粒方向受彎;對于擠壓型拉伸連接角片，使它沿長橫向承受彎矩作用。（6）對于薄拉伸連接角片，通常在緊固件頭下面加適當(dāng)厚的填角墊片(圖3.13-2)，以改善連接角片底面的受力狀態(tài)。5.設(shè)計(jì)拉伸連接角片的注意事項(xiàng):43典型飛機(jī)修理-第四章ppt課件44二、拉伸接頭

承受高載荷的拉伸角片稱作拉伸接頭(圖3.13-3)，它通常用擠壓型材或鍛件制成。二、拉伸接頭45典型飛機(jī)修理-第四章ppt課件46這種拉伸接頭在圖示載荷作用下，螺栓的承拉能力會明顯降低，其降低系數(shù)由該圖的曲線查得。

拉伸接頭上e和a值的微小變化，都會導(dǎo)致螺栓軸向載荷明顯改變。

在使用中如果螺栓頭斷裂，在安裝新螺栓之前，首先要檢查拉伸接頭的幾