中國民用客運飛機貨艙損傷分析

趙兵

摘 要：隨著我國經濟不斷增速帶來航空市場的蓬勃發展，航空客/貨運輸越來越多的走進了大眾生活，而航空器的檢修和防護問題則會直接影響到航空安全。該文重點介紹了民用客運飛機貨艙的主要作用和結構組成，并通過對某機隊一年的飛機定檢情況進行統計，就飛機貨艙損傷及其產生的原因進行了分析說明，以此希望在貨艙防護方面能給航空公司、機場公司或維修單位提供針對性的參考。

關鍵詞：客機 貨艙設施 支撐結構 貨艙損傷 統計 分析

中圖分類號：V22 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（b）-0023-03

中國現有民用航空飛機的貨艙大多是位于飛機的下半部機身，它主要是用來裝載旅客行李、快件商品等貨物。就整架飛機而言，貨艙除了組成飛機整體的一部分外，有些還搭載了如機組氧氣瓶、客艙聲音記錄儀（俗稱黑匣子）等附屬設備。另外，它還有一個重要的作用就是通過貨物的裝載對整架飛機進行配重調節。

在國內民用航空飛機的維護和定檢中，飛機貨艙設施（貨艙地板和側壁板）和貨艙結構（主要是地板支撐結構）的損傷是比較常見的，尤其在較高級別的定檢中，貨艙設施和貨艙結構件的損傷修理在整架飛機的修理中更是占據了相當大的比例。而導致貨艙設施和貨艙結構損傷的原因是多樣的，而裝載貨物時的不當操作，也就是所謂的“野蠻裝載”現象是一個關鍵的原因。

近年來航空貨物野蠻裝卸事件不斷被爆出，網絡上也曾出現過很多飛機貨運人員野蠻裝貨的視頻。匯總民航局2015年發布的《航空運輸消費者投訴情況通報》來看，行李運輸問題的投訴占總投訴的12.9%，而行李損壞和內物損壞類的投訴卻占整個行李運輸投訴的21%，從這方面也可以反映出一定的現實情況。

1 損傷統計

國內某航空公司波音機隊共80余架客運飛機，筆者曾對該機隊2014年8月1日～2015年7月31日這一年中的維護、定檢記錄進行過篩選分析，匯總該機隊飛機貨艙損傷的結果。參考表1。

該統計中，所有的飛機均為新型的波音737-NG系列飛機。這些損傷，有些已經完成了修理，有些尚在保留期限范圍內，后續會擇時停場修理。據不完全統計，修理這些損傷所需要的工時約為10 000個左右，而航材的費用約為40萬美元，總費用折合人民幣接近500萬，這還沒有計算航班延誤、飛機非計劃性停場、飛機整體壽命控制等對航空公司所帶來的間接損失。

2 損傷分析

在貨物裝載時受直接影響的就是貨艙設施和支撐結構，所以裝載時不當操作而帶來的后果主要體現在貨艙地板、側壁板、門口防磨板和貨艙支撐結構的損傷上，下面大家一起來分析一下這些損傷的影響以及造成的原因。

2.1 貨艙地板

貨艙地板位于貨艙的底部，材質為鋁合金。從統計數據和現場維修中可以發現，地板的損傷是最多的，每架停場的飛機都會發現不同程度的地板損傷。其實早期的波音737系列的飛機上為了減少空重，貨艙地板的配置只是輕便的復合材料地板，這也說明在波音最初的評估中，復合材料地板完全可以滿足正常的貨物裝載需求。截止到現在日本等貨運裝載秩序良好的國家所運行的737系列飛機上仍然有配置復合材料型地板的，而國內最初引進波音737-300/400/500系列飛機的時候配置的也是復合材料地板，但隨后發現復合材料型地板遠遠無法滿足國內運營的要求，于是各航空公司不約而同的開始更換成了抗沖擊和耐磨性更強的鋁合金地板。現在國內運營的波音737系列飛機貨艙里已經全部更換為了鋁合金地板，但無奈的是若干飛行循環后，上面仍然會千瘡百孔，凹坑隨處可見、劃傷不計其數。

在現場統計損傷的時候，發現其中有一架竟然在運營不到一個月的時間內就出現了貨艙地板損傷的修理；還發現有的單塊地板面積也就2 m2左右，但上面因撞擊而造成的大小凹坑數量卻達百余個之多；而修理最多的一塊地板上修理補片的數量竟多達6個。這些損傷產生的直接原因就是重型硬質貨物與地板的直接碰撞、刮擦造成的。

737-NG型客機的貨艙相對狹小，貨物的裝卸在國內主要靠人工搬運，而該機型貨艙高度最大值約為47 in（約120 cm）左右，也就是說一個成年人在貨艙里是根本無法站直身體的，這也就很難做到輕拿輕放，因此金屬材質包裝箱或金屬包邊的木箱就更容易對地板造成劃傷甚至穿孔。

根據波音737-NG系列的結構修理手冊（SRM）顯示：地板的材料為2024T3鋁合金板材，厚度0 071 in（約1.8 mm）。這種板材的抗拉強度σb約為63 KSI（千磅力/平方英寸），約合430 MPa；σ0.2屈服強度約為47 KSI，約合320 MPa。雖然沒有給出該板材的抗沖擊強度，但可以想象在如此堅固的板材上造成穿孔，應該需要多么大的撞擊力？要知道該系列飛機貨艙外圍區域機體蒙皮最薄的地方也就0.040 in（1.016 mm），同樣的力量如果作用在該處的蒙皮上，足以造成小范圍的蒙皮撕裂。

值得一提的是日本的一些航空公司的國際航班飛機也開始了地板的增強換裝，某次跟一個日本ANA航空的監修人員聊天問及此事，他的回答竟是“日本國內的貨運裝載秩序無可挑剔，但國外的則不同”，隱晦的話語中透出的卻是深深的無奈。

2.2 貨艙側壁板

貨艙側壁板位于貨艙的兩側側壁上，它的材質是新型復合材料（防火玻璃纖維增強型酚醛膠合板）。它雖然安裝在貨艙的兩側，但從統計數據上來看它的破損程度也是很高的。如此多的損傷是因為它的材料特性，復合材料雖然比重小、比強度大，且具有耐磨、耐腐蝕、抗疲勞等多重優點，但抗沖擊性和斷裂韌性明顯低于一般金屬，尤其在抵抗金屬基材質物品的沖擊上性能尤差。造成側壁板損傷的最直接原因恰恰就是貨物與壁板的直接碰撞，而造成的損傷往往是撕裂性的。

在統計中側壁板雖然在損傷數量上少于貨艙地板，但若按照更換的比例來說，卻遠遠高于貨艙地板。這也是取決與它的材料特性，復合材料板的損傷在一定尺寸范圍內如果及時發現的話是可以用修理來解決的，但多數情況下損傷并沒有被及時發現或沒有在第一時間進行永久修理，因為大部分的外站或航線并不具備修理的能力。復合材料一旦出現損傷，那么它抵抗二次或多次外力傷害的能力將大大降低，尤其是在相對潮濕的環境中它的各項性能更是直線下降。等到飛機拖進大修廠定檢的時候，側壁板往往因為多次受損和潮氣影響而沒有了修理的必要，只能更換。

2.3 門口防磨板

貨艙防磨板位于貨艙入口處，每個門口均有4塊，由于其所處的位置更易受到貨物的撞擊和摩擦，基于對飛機機體蒙皮和結構的保護，所以波音公司采用了具有更高耐磨性、更高抗沖擊性、更高強度的新型鈦合金材質。這種鈦合金板材的抗拉強度σb大于130 KSI（約合893 MPa），σ0.2屈服強度大于115 KSI（約合790 MPa），單純從材料的強度上來說超過了鋁合金材質的1倍以上。雖然理論上來說它們只能算是保護性的消耗件，但它們的價格卻超出等量鋁合金的3～5倍，每塊的售價在數千美元不等，而且無法修理，只能更換。

從統計的防磨板損傷數據可以看出，鈦合金的超凡性能卻仍然形成了較高數量的損傷，而從“裂紋”“凹坑”“穿孔”這3種主要損傷類型來看，好像全部是針對這種材料的優點來的，可以想象如果將材質換成鋁合金的話，那么結果將更加的慘不忍睹。造成防磨板損傷的主因就是貨物（尤其是較重和較硬貨物）的頻繁撞擊和摩擦。對于737-NG型民航客機，國內大部分機場采用的是人工傳遞裝卸貨物，門口處是一個最佳的傳遞點，前者將貨物先放在門口的防磨板上再轉身搬運下一個貨物，后者則將防磨板上的貨物裝進貨艙或卸下飛機，而同樣基于貨艙高度的限制，貨物與防磨板的每次接觸幾乎都是重量級的較量。

2.4 貨艙支撐結構

貨艙的支撐結構主要是指隔框（FRAME）和地梁（BEAM），它們位于地板、側壁板和防磨板的下面，不僅僅對壁板起支撐的作用，也是組成飛機機身整體結構的重要環節，更是對飛機在飛行、起降、轉彎等過程中所產生的各種力量載荷起到分散、傳遞、吸收的作用。這些支撐結構的材質也是輕便的鋁合金結構，相較于板材來說，支撐結構均為折彎加強后的型材或角材，由于在飛機的整體中需要分散和傳遞各種拉、壓、扭轉等載荷，所以其結構的強度不言而喻。造成支撐結構損傷的主因有兩個。

（1）頻繁和過量的載荷傳遞而直接導致的裂紋。

貨物與地板撞擊產生的力量載荷通過支撐結構吸收和分散到與其相連的其他結構上，但由于貨物的撞擊屬于局部集中載荷，長時間的承受此類載荷是單個支撐結構力所不及的，大部分支撐結構的損傷部位都是在與其它結構相連接的地方，也就是緊固件孔處出現裂紋。在統計中，有一條地梁的裂紋數量竟達9處之多，且全部是在與隔框交叉搭接的緊固件連接處。

（2）因貨艙環境改變而間接造成的腐蝕。

飛機的貨艙是經過防水、防潮處理的，在地板和側壁沒有損傷的情況下，水和潮氣是很難滲透到下層結構里面去的。一旦地板和側壁出現損傷，水和潮氣將會隨之滲透至地板下層的結構空間去，雖然飛機最外層的蒙皮上有漏水孔存在，但漏水孔設計的主要用途是針對貨艙后部水箱的溢漏和部分冷凝水的排放，而貨艙滲漏的水由于與蒙皮之間尚有一層隔熱棉，所以少部分貨艙滲漏的水、潮氣很難排出機外。

航空器結構常用的鋁合金雖然在一般大氣中耐腐蝕性較好，但在潮濕大氣中耐腐蝕性能則會下降。實際上在某一相對濕度下，金屬即使長時間暴露在大氣中也幾乎不腐蝕，但是，如果大氣相對濕度達到某一數值時，金屬的保護層若遭到破壞，金屬也將會很快腐蝕，這一相對濕度叫做金屬腐蝕的臨界相對濕度。鋁合金大氣腐蝕的臨界相對濕度大約為65%，絕對光潔的金屬表面在純凈的大氣中，臨界相對濕度接近100%，但當金屬表面出現破損或緊固件孔壁磨損，就增加了金屬表面的毛細管效應、吸附效應和凝聚效應，臨界相對濕度將大大下降，其影響就是造成鋁合金發生快速腐蝕。

如果飛機運送的是海產品，那對飛機結構而言就更致命了，海鮮中含鹽量較高，即含有大量的氯離子，海洋大氣中也含有氯化鈉，這些氯離子沉降在結構上，而且容易吸潮，極易在金屬表面上形成導致電化學腐蝕的液膜，對金屬起到催化腐蝕的作用。

腐蝕具有蔓延性且難以及時發現，尤其是這種內層結構，對于航線檢查和小級別的停場檢修來說幾乎是無法發現的，必須是較大級別的定檢或飛機結構檢時拆開貨艙地板和側壁板才能發現，但大定檢和結構檢的周期一般在1年左右甚至更長，所以等到腐蝕被發現的時候已經相當嚴重了。

3 結語

通過對民用客運飛機貨艙損傷統計分析，不難發現，導致貨艙設施和附屬結構損傷的主因就是硬質包裝的較重貨物在裝卸過程中的碰撞傷害，而基于航空器不斷設計改進的優越性，如果在正常規范的運載情況下，其實超過80%的貨艙損傷是可以避免的，但我國民航發展至今，很多機場的貨運部門仍無法做到嚴格地規范裝卸。目前有些航空公司已經意識到了“野蠻裝卸”所帶來的危害，所以在主基地都是自己的貨運部門進行裝卸，可一旦到了外站那也只能是鞭長莫及了。

最根本的解決之道，當然是在全民航范圍內做好貨運的規范裝卸和監督機制，但就現在的國情而言，這仍是一項任重而道遠的工程。鑒于此，對于航空公司和飛機維修公司來說，在做好針對性防范的同時，如何第一時間發現此類損傷，以及在損傷進一步蔓延之前及時的進行處理就成了至關重要的一環。

參考文獻

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