基于結構種類的航線飛機損傷快速處理

徐海蓉

(廣州民航職業技術學院 飛機維修工程學院，廣州 510470)

民用航空運輸類飛機在運營的過程中，結構不可避免地會出現偶然損傷、腐蝕和疲勞損傷，尤其偶然損傷最為常見，如鳥擊(見圖1)、雷擊(見圖2)、雹擊等環境因素以及工作梯、車輛刮碰等人為因素導致的偶然損傷。

圖1 典型飛機結構鳥擊

圖2 典型飛機結構雷擊

偶然損傷的出現常常使航線維護人員猝不及防。由于飛機后續通常已排滿航班，因此，如果結構損傷在航線運營的過程中處理不當，該停場的不停場，將會影響飛行安全；不該停場的停場，將會使航班延誤甚至取消，導致飛機非計劃停場，從而導致直接和間接的經濟損失。為確保航線運營的飛機在受到損傷后能盡快、安全地投入運營，本文提出了一種基于結構種類的航線飛機損傷快速處理技術方案，可以根據飛機結構所屬結構種類對結構損傷進行快速處理。

1 內場大修和航線搶修

飛機結構損傷處理分成內場大修和航線搶修。內場大修屬于計劃停場維修，停場時間和經濟損失由定檢完成的幾千項例行和非例行維修工作共同決定、分擔，單項結構損傷處理工作分擔的飛機停場經濟損失很少。飛機進機庫維修之前，定檢計劃部門根據維修工作內容、維修經驗等，已經將所需停場時間、航材、工具設備以及人員等維修條件提前準備好。因此，內場大修完成的結構損傷修理一般采用永久性修理，在飛機整個使用壽命期限內應該能夠保證飛行安全。

航線搶修(Aircraft on Ground，AOG)，是指對飛機在航線運營過程中出現的單個結構損傷進行處理。按照航線計劃飛機后續通常排有航班任務，因此，航線對于損傷處理的快慢將直接決定非計劃停場時間的長短，也直接與經濟損失密切相連。所以，對于航線發現的結構損傷處理需堅持兩個原則：既要保證飛行安全，又要最大限度地減少非劃停場時間。通常，采用臨時修理。

航線運營期間飛機結構出現的損傷絕大多數是偶然損傷。偶然損傷具有偶然性、突發性，一般不具備結構損傷修理所需停場時間、航材、工具設備以及人員等維修條件；結構損傷特征明顯且一般具有較強的分布規律；飛機外表面蒙皮等結構受損，桁條、框/肋等內部結構不一定受損；結構損傷可能直接影響飛行安全。

2 結構種類及結構種類分類

飛機結構根據承受載荷種類的不同以及失效后果的不同分為兩大類，一類是主要結構(Structural Significant Items，SSI)，一類是次要結構(Secondary Structures)[1]。從承受載荷種類來看，主要結構是承受飛行載荷、地面載荷、增壓載荷的結構件[1]，也就是說，某結構件只要承受了以上三種載荷中的任何一種載荷，該結構件就為主要結構件。次要結構是只承受自身質量力或/和空氣動力的結構件。從失效后果而言，失效后會影響飛機持續適航性的結構件是主要結構。反之，則是次要結構。

根據失效后是否會導致災難性的后果，主要結構又分為重要結構(Principal Structural Elements, PSE)和其他主要結構(Other Structural Significant Items)。重要結構是失效后會導致災難性后果的關鍵結構件。根據結構是否對疲勞敏感，主要結構又分為疲勞敏感結構 (Fatigue Critical Baseline Structures，FCBS) 和非疲勞敏感結構(Non Fatigue Critical Baseline Structures)。

結構種類分類流程如圖3所示。

圖3結構種類分類流程

根據結構的設計目的可知，次要結構失效將不影響飛機的持續適航性，即失效不影響飛行安全。次要結構的主要作用是保持飛機的氣動外形光滑、降低飛行阻力。主要結構的設計目的是要承受飛行載荷、地面載荷或增壓載荷。因此，飛機在航線運營中存在損傷的結構如經評定是次要結構，可以采用簡單的處理方式，以保持該結構光滑的氣動外形為主，比如風扇整流罩出現小凹坑可以采用貼鋁箔的方式保持光滑的氣動外形[2]，盡快處理完后放行飛機。該損傷可保留到航后或后續定檢中進行進一步處理。這樣就避免了該損傷帶來的該飛機不必要的非計劃停場損失。如損傷的結構是主要結構，則需評定該損傷結構是否滿足適航要求。

3 飛機結構損傷處理要求

根據飛機結構要求，飛機結構在設計和維修方面均需滿足安全性要求和經濟性要求，也就是要滿足適航要求和飛機利用率要求。

3.1 適航要求

3.1.1 強度和變形要求

中國民用航空規章CCAR-25-R4第25.305條對飛機結構強度和變形要求如下：結構必須能夠承受限制載荷而無有害的永久變形，在直到限制載荷的任何載荷作用下，變形不得妨害安全運行；結構必須能夠承受極限載荷至少三秒鐘而不破壞，其中限制載荷是指飛機服役中預期的最大載荷，極限載荷是限制載荷乘以規定的安全系數(除非另有明確規定，安全系數通常采用1.5)[3]。根據適航要求，飛機結構必須滿足強度和變形要求，即滿足限制載荷和極限載荷要求，否則將會影響飛行安全。當結構損傷導致結構承載能力下降到極限載荷以下水平時，需要被及時檢查發現，并通過加強修理或更換修理恢復結構損失的承載能力。

3.1.2 耐久性要求

中國民用航空規章CCAR-25-R4第25.571條要求結構修理滿足耐久性要求。結構損傷一般會破壞結構表面漆層等腐蝕防護層、降低結構腐蝕防護能力。因此，需要及時修復結構表面腐蝕預防和控制保護層。中國民用航空規章CCAR-25-R4第25.609條規定，每個結構零件必須滿足此項要求，即有適當的保護，以防止使用中由于腐蝕原因引起性能降低或強度喪失[3]。

部分損傷型式會引起應力集中，從而導致結構出現疲勞開裂，影響結構的耐久性。如擦傷即屬此類，需要通過打磨等簡單修理措施清除。

3.1.3 損傷容限要求

中國民用航空規章CCAR-25-R4第25.571條要求確定預期的損傷部位和型式，并制定預防災難性破壞必須的損傷檢查要求。第25.611條要求檢查方法與首次檢查期限和重復檢查間隔匹配，且優先選用目視檢查[3]。因此，必須對可能導致飛機災難性破壞的重要結構損傷處理進行評估并確定損傷檢查要求。重要結構損傷處理后的檢查要求必須能夠避免飛機災難性破壞。這就意味著損傷導致結構承載能力下降到限制載荷之前必須能夠被檢查發現。

3.2 飛機利用率要求

飛機投入運營時必須滿足上述適航要求才能確保飛行安全。但飛機投入使用后，偶然損傷、腐蝕、疲勞損傷的出現不可避免，如果結構只能承受中國民用航空規章CCAR-25-R4第25.305條規定的承載要求，輕微損傷也將導致結構承載能力低于極限載荷(不適航)，必須進行加強修理或更換修理，這就會導致非計劃停場修理，從而帶來極大的經濟損失。因此，為提高飛機利用率，結構承載能力必須有一定的設計裕度。這個設計裕度對應的輕微損傷限制就是允許損傷(Allowable Damage Limits， ADL)，如圖4所示。

圖4 允許損傷

根據適航要求以及航空公司對于飛機利用率的要求，受到損傷的飛機結構如果是主要結構，在允許損傷范圍內則屬輕微損傷，在考慮飛機利用率情況下可以簡單處理放行。超出允許損傷則不滿足適航要求，必須要加強修理或更換修理后才能放行。由于損傷出現在航線，為了減少非計劃停場時間，通常采用臨時加強修理。

4 航線對不同種類結構損傷快速處理流程

航線對于不同結構種類出現的損傷快速處理流程如圖5所示。當發現結構受到損傷時，先評定該結構是主要結構還是次要結構；如果是次要結構受到損傷，則該損傷不影響飛行安全，可簡單處理后放行。如果該損傷結構是主要結構，應評定該結構損傷是否超出允許損傷。如果經評定是允許損傷(ADL)，則飛機可以簡單處理后放行；如果經評定超出了允許損傷(ADL)，則必須停場加強修理或更換修理[4]。比如航線發現某結構上出現了擦傷，先評定該結構是不是次要結構，如果是次要結構則可簡單處理甚至直接放行，操作保留到航后或后續合適的時間進行處理；如果評定該受損結構是主要結構，則需評定該擦傷是否超出允許損傷。對損傷進行打磨和拋光去除后進行評定。如果此擦傷是允許損傷，則可根據許可的停場時間進行簡單處理。如果停場時間不允許，則直接放行，待航后再實施清潔、表面處理、噴底漆和面漆等工作；如果停場時間允許，則清潔損傷區域、表面處理、噴底漆和恢復裝飾性面漆后放行[5]。如果該擦傷經評定超出允許損傷，則必須加強修理或更換修理后才可放行[4]。

圖5結構損傷快速處理流程

5 結語

飛機在航線運營的過程中不可避免地會出現結構損傷，分清結構種類，即是否主要結構，可以對損傷進行快速處理。在次要結構受到損傷，以及主要結構受到損傷但在允許損傷范圍內時，可以簡單處理后放行，既不影響飛行安全又可以最大限度地減少非計劃停場時間。主要結構超出允許損傷后必須停場修理，否則影響飛行安全。

[1] Boeing.737-800 Structural Repair Manual[M].Seattle：Boeing,2015:49-51.

[2] 黃昌龍.波音飛機金屬結構修理實用技術[M].北京：航空工業出版社，2001:22-27.

[3] 中國民用航空局.運輸類飛機適航標準：CCAR-25-R4[S/OL].[2016-03-17]. http://www.caac.gov.cn/XXGK/XXGK/MHGZ/201606/t20160622_38638.html.

[4] 周廣洲.波音民用飛機結構損傷分類及處理程序[J].民用飛機設計與研究,2016(2):78-81.

[5] 劉中華,劉朝妮,黃昌龍,等.民機結構偶然損傷及其修理方法[J].航空維修與工程,2012 (5):73-74.