飛機鉚接裝配故障分析與解決措施探討

張影

摘要 鉚接是進行飛機裝配的重要工程，它既要承載設計師設計思想的表達，還要保證飛機在造型完美的情況下達到剛性需求。然而，鉚接裝配中總會出現各種不良現象，如零件超差、干涉現象、鼓動問題、階差現象、間隙問題、復合材料結構損傷等問題。面對隨時可能出現的鉚接裝配問題，工作人員兵來將擋水來土掩，總能找到絕佳的途徑來解決。本文主要對飛機鉚接裝配過程常見的故障類型展開分析，并探討了相應的解決措施。

關鍵詞 故障類型；解決對策；復合材料；超差

中圖分類號V2 文獻標識碼A 文章編號2095—6363（2017）03—0006—01

經數據分析，飛機鉚接裝配過程常見的故障問題和需要經常修理的結構損傷主要有以下幾方面：操作人員由于自身疏忽導致的裝配問題；由于設計失誤導致的裝配故障；工藝流暢不合理造成的設備故障等。關于后期的修理方案，其根本目的是為了達到設計手稿最原始的設想。因此，當飛機出現故障，要及時采取相對應的措施和方法，盡可能在最短時間內完成修復工作，彌補有可能造成的傷害。

1飛機鉚接裝配故障類型

飛機在制造過程會由于人為因素和非人為因素出現裝配故障，最常見的有以下幾種類型。

1.1零件尺寸超差

飛機制造過程由于工裝可能會出現零件尺寸超差等問題，所謂尺寸超差，顧名思義即超出了公差范圍，實際尺寸已經無法滿足圖紙或技術規范的要求。例如一個長度為10的尺子，上公差為+0，05，下公差為0，如果實際成品尺寸為10.06，即為超差。飛機裝配過程如果出現尺寸超差，將會導致強度和裝配的問題。如果超差零件成本低，則可以優先采取更換零件的方案；如果成本零件高，要考慮實際的超差情況，在能補償的情況下優先采取補償方案。

1.2階差現象

裝配過程之所以會出現階差現象，主要原因還是在于裝配技術存在缺陷和公差積累。例如當飛機的底部結構和中部結構對接后其外部卻不能平滑過渡時便是因為飛機的邊梁部位在裝配過程出現階差。面對這種問題，如果現象輕微，進行調整即可；如果現象嚴重，則必須更換零件進行重新裝配。

1.3干涉現象

裝配零件不存在尺寸超差的情況下，也有可能出現另外一種問題：干涉現象。出現該問題的主要原因是裝配技術存在缺陷或者公差的持續積累。如果問題輕微，進行調整就可以；遇到不可調的問題則要考慮重新裝配或者視干涉情況進行修理。

1.4間隙問題

不同的零件在連接時必然產生大大小小的間隙，有些是正常的，然而有些卻是由零件超差、公差積累、零件變形、裝配缺陷等問題造成的。不容忽視的是，某些設計上的缺陷同樣會導致不可避免、甚至重復的間隙。對于各種間隙，小的可以用墊片來填補；而大的，則只能通過改變零件結構來進行補償了。

1.5鼓動現象

所謂鼓動現象，即完成裝配后的鈑金零件出現大面積受力分布不均勻而導致個別部位彈性突起的現象。由于涉及到應力不均勻的問題，因此該現象經常見于飛機的地板、鈦板、蒙皮等機構上。此外，除了裝配過程出現的應力不均勻導致鼓動現象外，金屬結構由于環境波動產生的熱脹冷縮物理反應同樣會導致鼓動現象。一旦出現該現象，飛機零件便會加速老化，大大縮短各部位零件壽命，因此務必要及時采取補償或者調整等方法來消除鼓動。

2飛機鉚接典型故障分析和解決措施

2.1管壁梁超差

某飛機的座艙罩管梁結構，某處管梁壁厚度尺寸未符合圖紙要求，出現超差現象。由于該位置已經安裝過盲孔螺母，再加上厚度超差，導致艙門合頁的強度減小。

如果要更換管梁，顯然成本太高，所以可以考慮是否有補償空間。通過分析，可以發現位于超差位置的盲孔螺母周圍空間充足，可以嘗試托板螺母與加強片組合來替代盲孔螺母，來實現增加強度的效果。關于加強片需要強調的是，既要有足夠的修理空間，又要起到輔助托板螺母固定的作用，同時還扮演著鉚接過渡的角色。

2.2防火墻鼓動

鈦板是防火墻結構的主要材料，由于其在裝配過程對應力格外敏感，因此極易發生鼓動現象。這不僅僅會產生噪音還會將零件外形大打折扣，如果長期維持這種現象不予修復，將會大大縮短零件壽命。

防火墻鈦板的厚度大約為0.5mm，對外界所能承受的應力值很低，因此最有效的辦法便是增加鋼度。具體方案為：1）制造L型角材；2）將其鉚接到容易發生或者已經發生鼓動的區域，來增加鈦板硬度。

雖然這種方法貌似解決了鈦板變形的問題，但是治標不治本，因為鈦板表層應力并未得到釋放且零件外觀已經產生形變。因此不妨從另外一個角度來解決根源，如提高工裝技術等。

2.3復合材料損傷

復合材料的損傷原因雖然多樣化而且伴隨著各種隨機性，但是90%都是由于外界沖擊導致的。外界沖擊對符合材料結構造成的損傷有大有小，沖擊力小也許僅僅是個凹坑，沖擊力大的情況下完全有可能導致其大面積穿孔。此外，復合材料結構較之于其他材料更加容易分層，因此在檢修損傷區域時務必要確定其是否已經發生分層。

檢測損傷區域的主要手段是x射線和超聲波檢測，厚度為2mm～10mm之間的壁板，可修理的最大直徑為100mm；而蜂窩夾層結構，可修理的最大穿孔直徑為150mm，最大面積為80cm²。

2.4鉚接零件間隙

當鉚接過程出現間隙，可以通過墊片填補或者調整零件結構來解決問題。例如當兩個固定框通過盒型件進行連接時，在3個零件都已經成為剛體的情況下，且無法再調整設計進行補償，拼接在一起的時候依然會產生不可避免的間隙。原因就是制造零件時候的誤差和進行裝配時候的誤差時刻都存在，從而導致每架飛機在裝配2個固定框時所產生的間隙也不同。面對這種問題，解決的途徑便是在進行設計時，將盒件型的某側變型為角材連接，并且盒件型和角材之間的連接面要相對較長，以便調整盒型件與角材鉚接時候的位置，最終間接消除間隙。

3結論

實際上，以上提到的種種方法已經普遍應用。但是，依然存在一些潛在的問題需要我們加以思考：例如，能否以傳統工藝為基礎，摸索出一條高效而快速的補償工藝，提高生產率；當代飛機的零件結構越發復雜，需要突破現在的工裝定位技術，來滿足更高的裝配尺寸要求等等。總之，隨著人類科技的進步，面對任何問題我們都能找到最新的思路來解決。