民用飛機孔徑偏離修理方法簡介

陳晨+黃志榮+馬世偉+楊云昭

摘 要：民用飛機作為現代化的交通工具之一，具有舒適、快捷等優點。同時，民用飛機也是一種高科技含量極高的尖端產品，精度要求很高。在飛機生產、維護的過程中，由于孔徑精度高、緊固件干涉配合導致拆裝使孔變大等因素，不可避免地出現緊固件孔徑偏差的情況，需要工程評估處理。本文就孔徑偏差處置的通用修理方案進行討論研究。

關鍵詞：民用飛機 孔徑 修理

中圖分類號：F562 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（b）-0019-02

1 問題簡介

在民用飛機的生產和維修過程中，出現的孔偏差主要表現為孔徑變大、孔橢圓、孔邊裂紋、孔心偏心、锪窩尺寸偏離、裝配孔錯位、孔壁表面粗糙度不合要求等情況。偏離孔將改變原有孔軸配合精度甚至配合性質，在載荷作用下，結構件上疲勞敏感部位以及連接件將加速損傷，導致其強度、耐久性等下降，嚴重影響飛機的使用壽命。因此，對于孔的偏差，工程人員必須妥善處理。

2 修理原則

（1）必須按照相關民用飛機所依據的工程規定文件來對孔和緊固件進行合理的處置，使其滿足生產圖紙所依據的孔軸配合要求。

（2）修理孔時，必須考慮補加工的可行性。孔的補加工必須留有足夠的工藝余量，便于現場修理過程中鉸刀充分鉸到孔的四周，保證擴孔后的質量。

（3）擴孔修理時，在保證精度等級和配合的同時，應盡可能減少擴孔量。

（4）孔偏離無法修理時，或理想修理后無法滿足強度要求時，應予以報廢或更換新件。

（5）在孔加工過程中，應保持孔的表面粗糙度，除去毛刺，避免產生初始裂紋。在檢查過程中如發現裂紋，必須進行必要的打磨及探傷，消除隱患。

（6）而對于互換件上的偏離孔，修理后將失去互換性，對于此種情況，工程應慎重對待。

3 修理方案

方案一：根據孔徑的實際情況，查詢該機型所依據的工程文件，以盡量減少材料去除量為原則選擇最合適的加大緊固件，對偏離圖紙要求的孔進行擴孔更換加大緊固件的處置方案。

該處置方案首先需考慮所依據的工程文件是否包括需要的緊固件，其次依據擴孔尺寸來充分考慮邊距、端距、間距變化的影響。

方案二：工程中還有一種常見的修理方案：加裝襯套。工程修理中所用襯套的目的在于修理偏離孔，使之滿足圖紙上的容差要求。首先將偏離圖紙要求的孔進行圓整，在其內安裝實心襯套，然后在襯套上制孔并安裝圖紙所要求的緊固件，恢復圖紙要求。該處置方案無法解決原偏離孔短邊距問題，因為加襯套不僅不會增加邊緣的剩余材料，反而進一步削弱構件的凈邊距。

襯套處置方案需要注意：襯套材料必須與結構材料相容，保證二者力學性能相當，避免出現電化學腐蝕。加襯套時應在保證襯套最小壁厚的前提下，使去除的基體結構材料最少，如圖1所示方法示意圖。當襯套穿過兩層或多層結構時，應分層加襯套，避免襯套承受多層零件之間的剪切載荷。襯套與孔徑有一定干涉量，安裝時須冷凍安裝。襯套表面應與基體材料表面保持齊平，必要時采用凸出表面銑平操作，并在安裝后按圖紙要求在露出表面涂底漆、面漆。

圖1給出了部分典型偏離孔擴孔（安裝襯套）方法的示意。

方法1：緊固件在襯套上孔必須與原孔同心（例如其他零件上已制孔，所以無法移動孔位，對應“擴孔A”）；此時。

方法2：緊固件在襯套上孔必須與原孔同心（例如其他零件上已制孔，所以無法移動孔位，對應“擴孔A”）；此時r≥d，L2=d，一邊與偏離處相切。

方法3：緊固件在襯套上孔可重新定位（例如其他零件上孔未制孔或可借孔，或可以更換不帶孔的新零件，對應“擴孔B”）；此時r≥2d，擴孔兩邊均與原孔相切；此時圓心可移動至或其周圍（為圓心，半徑為的圓），襯套上孔可偏心。

方法4：緊固件在襯套上孔可重新定位（例如其他零件上孔未制孔或可借孔，或可以更換不帶孔的新零件，對應“擴孔B”）；此時；此時圓心移動到，襯套上孔不可偏心。

4 強度校核

擴孔換加大緊固件及加裝襯套修理方法，均會不同程度地減少原結構的緊固件邊距、間距和端距，可以保守地使用以下方法進行強度評估。

（1）靜強度評估[1]。

邊距評估：緊固件的許用載荷，緊固件邊距，板材厚度，本體許用拉伸應力，旁路載荷應力，保守工作應力，若，則結構不會由于邊距問題發生拉伸破壞，滿足靜強度要求。

端距評估：孔徑修理后的直徑為，端距為，本體許用剪切應力為，保守工作應力，若，則結構不會由于邊距問題發生剪切破壞，滿足靜強度要求。

間距評估：孔徑修理后孔間間距為，本體許用剪切應力為，保守工作應力，若，則結構不會由于邊距問題發生剪切破壞，滿足靜強度要求。

（2）疲勞強度評估[2]。

按照計算疲勞損傷參量的不同可以將疲勞壽命分析方法分為：名義應力法、局部應力應變法、應力應變場強度法、能量法、損傷力學法、功率譜密度法等。在工程實踐中比較實用的是前三種方法。

在名義應力法的發展中，除了傳統的名義應力法外，還出現應力嚴重系數法（SSF）、有效應力法、細節額定系數法（DFR）等。一般民用飛機應力水平比較低，所以適合使用DFR進行評估。

從DFR方法的角度看，結構邊距、端距、間距的變化對疲勞特性的影響體現在減小結構的DFR值，即：

上式的DFR值代入文獻[2]第335頁表7-1的相關計算公式，得到修理后的結構疲勞裕度，可判斷是否滿足疲勞強度要求。

5 結語

擴孔換加大緊固件和襯套修理是民用飛機領域針對孔徑偏差常使用的修理方法，本文概述了兩種方案在民用飛機生產維護過程中的應用范圍及注意事項，簡述靜強度和疲勞強度的工程評估方法，便于工程人員遇到孔徑偏差問題時有所參考，保證民用飛機的安全性和適航性。

參考文獻

[1] 麥道聯工手冊[M].北京：航空出版社，1997.

[2] 民機結構耐久性與損傷容限設計手冊[M].北京：航空出版社，2003.endprint