飛機客艙塑料裝飾件損壞的常見原因及處理方法

宗法忠，龐洪躍，董智敏

（廣州飛機維修工程有限公司，廣東廣州 510470）

飛機客艙塑料裝飾件損壞的常見原因及處理方法

宗法忠，龐洪躍，董智敏

（廣州飛機維修工程有限公司，廣東廣州 510470）

飛機客艙裝飾件大部分為塑料件，安裝及使用不當極易造成損壞，裝飾件損壞后無法修理，只能更換。通過對塑料裝飾件的內應力、擠壓應力開裂、環境應力開裂、人為因素損壞的分析，找出裝飾件損壞的主要原因，提出相應的解決辦法，延長塑料裝飾件的使用壽命。

客艙塑料裝飾件;客艙維修;裝飾件損傷類型;應力分析

塑料件以其質輕，化學性穩定，不易銹蝕，耐沖擊性好等優點，被作為民航客艙的主要裝飾件。隨著中國民航業的飛速發展，各大航空公司機隊數量與日俱增，新機型不斷引進，新型的裝飾件不斷提升飛機客艙環境水平。如今，客艙裝飾環境已經成為衡量客艙級別的重要標準。客艙塑料裝飾件耐熱性差，熱膨脹率大，易變形，易老化，加之使用環境復雜多變，經常出現應力破損，出現不可維修的隱患。大批量的更換，成為客艙維護工作者頭疼的問題，更增加了航空公司維修成本，如何延長民航客艙塑料裝飾件的使用壽命成為客艙維修工作急需解決的問題。通過對客艙塑料裝飾件的損壞原因及解決辦法進行分析探索，以延長塑料裝裝飾件的使用壽命。

1 塑料裝飾件內應力損壞原因及處理方法

1．1 塑料內應力破壞機理

塑料內應力是指在塑料熔融加工過程中由于受到大分子鏈的取向和冷卻收縮等因素影響而產生的一種內在應力。內應力實質是熔融加工過程冷卻階段不能立即恢復到與環境條件相適應的平衡構象，出現凍結的高彈形變，并以位能形式貯存在塑料制品中。在各種客艙環境條件下，這種被迫的不穩定的構象將向自由的穩定的構象轉化，位能轉變為動能而釋放。當大分子鏈間的作用力和相互纏結力承受不住這種動能時，內應力平衡即遭到破壞，塑料制品就會產生應力開裂及翹曲變形等現象。

1．2 塑料內應力類型

依引起內應力的原因不同，內應力分為取向內應力和冷卻內應力。［1］

1）取向內應力

取向內應力是塑料熔體在流動充模和保壓補料過程中，大分子鏈沿流動方向排列定向構象被凍結而產生的一種內應力。取向的大分子鏈凍結在塑料制品內也就意味著其中存在未松弛的可逆高彈形變，所以說取向應力就是大分子鏈從取向構象力圖過渡到無取向構象的內力。

2）冷卻應力

冷卻內應力是塑料制品在熔融加工過程中因冷卻定型時收縮不均勻而產生的一種內應力。尤其是對厚壁塑料制品，塑料制品的外層首先冷卻凝固收縮，其內層可能還是熱熔體，這樣芯層就會限制表層的收縮，導致芯層處于壓應力狀態，而表層處于拉應力狀態。帶金屬嵌件的塑料制品，由于金屬與塑料的熱脹系數相差較大，容易形成收縮不一均勻的內應力。

1．3 內應力損壞原因分析

1）取向內應力產生的開裂原因分析

塑料裝飾件存在一些不規則壁厚及尺寸，所以利用模具加工時，塑料件在冷卻成型的過程中，不可避免的會產生不均勻取向內應力，當存在不均勻內應力的成品塑料裝飾件投入使用后，由于內部分子鏈構形的不規則改變，不均勻取向應力將會表現出來，在壁厚的過渡處及拐角位置將發生開裂現象。

2）冷卻內應力產生的開裂原因分析

客艙塑料裝飾件的使用條件有嚴格限制，在設計過程中考慮到受力因素，會在塑料件的受力較大部分鑲嵌一些金屬，以保證強度。但是，由于金屬材料的膨脹系數小于塑料的膨脹系數，在冷卻成型過程中，塑料受冷收縮，會把金屬材料會緊緊貼住塑料表面。在過渡處便產生應力集中現象，在裝機后，加之長時間外力的作用，便會在塑料裝飾件與金屬件的連接處產生裂痕。

1．4 處理方法

1）改善塑料制品的形狀和尺寸設計

在具體設計塑料制品時，應遵循這樣的原則：制品外形應盡可能保持連續性，避免銳角、直角、缺口及突然擴大或縮小，邊緣處應設計成圓角。對于壁厚相差較大的部位，應設計成壁厚盡可能均勻的制件，對不均勻壁厚，要進行合理過渡。

2）合理設計金屬嵌件

塑料與金屬的熱膨脹系數相差5－10倍，因而帶金屬嵌件的塑料制品在冷卻時，兩者形成的收縮程度不同，因塑料的收縮比較大而緊緊抱住金屬嵌件，在嵌件周圍的塑料內層受壓應力，而外層受拉應力作用，產生應力集中現象。

3）塑料制品上孔的巧妙合理設計

塑料制品上孔的形狀、孔數及孔的位置都會對內應力集中程度產生很大的影響。為避免應力開裂，切忌在塑料制品上開設棱形、矩形、方形或多邊形孔（WEBER座椅扶手裝飾板上耳機插孔為方形）。應盡可能開設圓形孔，其中橢圓形孔的效果最好，并應使橢圓形孔的長軸平行于外力作用方向。

2 塑料件擠壓應力開裂的原因分析及處理方法

擠壓應力是因擠壓而引起的應力。部件在受到外力的作用下，在擠壓面及壓力作用面上產生內力來與擠壓力平衡，由于塑料材料自身的延展特性，在擠壓的過程中擠壓面便會發生形變。裝飾件長期受擠壓應力的影響，會在擠壓面產生疲勞裂痕。

2．1 擠壓應力開裂原因分析

為保正客艙美觀性，絕大部分塑料裝飾件在固定的過程中會避免緊固件裸露在外，所以，裝飾件的緊固主要靠硬質塑料裝飾件環抱薄壁塑料裝飾件，利用緊固件在不易被看到的位置緊固硬質塑料件的方式實現緊固的。當硬質裝飾件受力時，薄壁裝飾件不可避免的會受力，加之薄壁裝飾件尺寸不合格及安裝不到位等因素，會在固定處產生擠壓變形，造成擠壓開裂。

下面我們以常見的座椅扶手裝飾板為例，利用CATIA軟件對裝飾板所受擠壓應力進行分析。［2］

1）約束裝飾件兩個側面，如圖1所示。

圖1 模擬裝機狀態約束裝飾件兩個側面示意圖

2）對座椅扶手裝飾板進行建模。利用三維零件形式，模擬零件在安裝后的受力環境，達到對零件的受力分析，如圖2所示。

圖2 經濟艙扶手裝飾板三維零件圖

3）對約束后裝飾板施加應力。通過對裝飾板的兩個側面的約束，裝飾板的前端面便成為了受力面，對受力面施加50N的力，以此來模擬乘客在乘坐飛機時對座椅扶手所施加的壓力。

利用軟件把零件分解成若干個應力塊可以發現，紅圈內的位置發生了嚴重的形變，零件長期存在于這種環境便會發開裂，造成零件損壞，如圖3所示。

圖3 裝飾板前端受應力后發生的形變示意圖

2．2 應對擠壓應力的處理方法

1）及時與生產廠家溝通反饋，提高塑料裝飾件尺寸合格率

因零件尺寸不合格導致而產生擠壓應力積累的損壞，需要及時將安裝過程中發現的問題做詳細的記錄，諸如裝飾件涉及的手冊章節號、座椅的類型、裝飾件件號、批號，在不斷的反饋過程中，使廠家件的生產工藝和標準得以提高。

2）提高維修人員業務素質

提高維修人員正確使用手冊的能力，使維修人員在安裝裝飾件時能嚴格按章手冊標準去施工，避免安裝位置不合理。

3 環境應力開裂的原因分析及處理方法

環境應力開裂（ESC）是塑料樹脂當有應力存在下受化學試劑作用發生的降解現象，最終導致塑料組分的損壞。這是一種溶劑誘導型的破壞，是化學試劑和機械應力協同作用發生的裂解。最新研究表明，塑料零部件破損，其中25%屬于環境應力開裂。

3．1 環境應力開裂原因分析

化學試劑滲透到分子結構并損害了塑料聚合物鏈的內分子力，從而加快分子斷裂。如在對客艙進行清潔的時候，會利用酒精、丙酮等化學試劑進行清潔，裝飾件總是直接與液態活性化學試劑接觸，微觀缺損點或應力集中點便會被活性化學試劑腐蝕，造成超越單行形變的脆性斷裂。多重開裂、平滑開裂、纖維伸展、交錯斷裂均與外界環境或溶劑影響有間接關系。［3］

3．2 損壞的機械原因

機械損壞類似于蠕變損壞，它包括流體吸收、塑性化、細紋出現、紋裂擴展和最終破壞。化學試劑吸收越快，聚合越易開裂，隨之而來的塑料破損。這種加速作用結果顯著縮短初期開裂的時間，縮短了最終破損時間。

3．3 應對環境應力的處理方法

設立分析小組，進一步避免溶及機械作用造成的各種形式的斷裂，加強工作人員裝配工藝，減小內應力及機械原因造成的蠕變累計斷裂。記錄日常裝飾件損壞原因，與生產廠家保持溝通與反饋，通過改變塑料添加劑，提高塑料件的抗腐蝕抗溶劑影響性能。

4 人為因素導致塑料件損壞原因分析及處理方法

4．1 人為因素導致塑料件損壞的原因

客艙塑料裝飾件主要使用在旅客座椅，廚房，廁所以及PSU等區域，這些區域也是旅客或機組使用最頻繁的區域，因此造成的塑料裝飾件損傷故障也極其頻繁，造成上述位置的塑料件損傷主要原因如下。［4］

1）座椅裝飾件部分旅客在使用旅客座椅功能的過程中，造成的裝飾件的破損。

2）在維修過程尺寸、配鉆等不精準的國產件的大量應用，使工作者進行二次加工，造成裝飾件的開裂。

3）現代民航客機以單通道和雙通道的飛機多見，且過道位置狹窄。空勤、地勤人員在工作和清潔過程中勢必會出現刮碰破壞。

4）在施工過程中，裝飾件的安裝大量使用緊固件，由于安裝時的裝配應力過大，造成安裝孔周圍的裂縫，勢必會對整個裝飾件帶來損傷。

4．2 應對上述人為原因造成損傷的處理方法

1）大修過程和航線維護過程嚴格安裝手冊的施工要求，正確拆裝各裝飾件。嚴格按照部件維修手冊的要求，正確使用各種清潔劑，避免對裝飾件的化學腐蝕減緩造成的材料的老化。

2）加強對旅客使用客艙設施的指引，尤其是對公務艙和頭等艙旅客功能的使用指引。

3）針對國產裝飾件存在的質量問題，建議工程技術人員建立的質量缺陷數據統計系統，定時與廠家反饋產品質量問題。

4）對安裝施工過程中，建議設立獨立的工作間和平臺，改變座椅擺放在地板上的現狀，設立工作平臺，方便復雜位置緊固件的拆裝，減少拆裝過程的力矩導致應力損傷的問題。

5）針對空勤和地勤工種施工的問題，建議增加服務手冊對客艙設施的重點保證條款。延長客艙設施的使用壽命。

5 結束語

文章重點論述了客艙裝飾件的常見損壞原因及應對方法，旨在通過分析總結，對一些常見的損壞原因探索應對方法，客艙裝飾件在滿足適航的前提下，使其使用壽命獲得延長，節省航空維修成本。同時，提高客艙內裝飾功能的完整性，提高客艙維修的質量，提升航空公司提服務質量。

［1］徐宏文．應力分析［M］．北京：科學出版社，2004．

［2］高志華，劉國濤，郭圣路．CATIA V6從入門到精通［M］．北京：電子工業出版社，2008．

［3］張克惠．塑料材料學［M］．西安：西北工業大學出版社，2005．

［4］張麗，謝春訊．客艙設備運行及管理［M］．北京：旅游教育出版社，2007．

［編校：鄧桂萍］

Aircraft Cabin Plastic Decorative Parts’Common Damage Reasons and Countermeasures

ZONG Fazhong，PANG Hongyue，DONG Zhiming
（Guangzhou Aircraft Maintenance Engineering Co．ltd，Guangzhou Guangdong 510470）

Sincemost of the aircraft cabin decorative parts are plastic，an improper installation and use easily causess the damage，and also the damage parts cannot be repaired，but only replaced．This article，through the analysis of decorative plastic parts＇extrusion stress，stress cracking，environmental stress cracking，damage due to human factors，finds out the main causes of the damage of decorative parts，proposes solutions so as to extend the service life of the plastic decorative parts．

aircraft cabin decorative parts;cabinmaintenance;damage types of decorative parts; stress analysis

V267+．4

A

1671－9654（2012）02－043－04

2012－05－18

宗法忠（1983－），男，山東德州人，研究方向為民航飛機客艙維修及工藝。