Cessna172 飛機10000 小時結構大修典型故障分析

蔣楊

（中國民航飛行學院飛機修理廠，四川 廣漢618307）

1 概述

自2013 年開始到目前，某飛行學院飛機修理廠已完成90余架Cessna172 型飛機10000 小時結構大修。本文根據Cessna172 飛機進廠大修出現的損傷情況，總結出典型故障，將原因分析和修理方案介紹如下。

2 常見典型結構故障

2.1 防火墻類故障

圖1 防火墻蒙皮嚴重變形

2.1.1 故障類型：防火墻裂紋、防火墻與前起落架減震支柱連接處蒙皮變形、以及前起落架安裝框架組件、座艙前部地析損傷變形。

2.1.2 故障原因：著陸速度過大、跳躍著陸、重著陸等。

2.1.3 受力分析：Cessna172 型飛機防火墻承受發動機安裝力、起落架沖擊力、發動機振動沖擊，防火墻蒙皮較薄（厚0.016inch）在我院對飛機高利用率的情況下，出現裂紋不可避免。

飛機在著陸的過程中，前起落架與地面間會產生相當大的沖擊載荷。正常情況下飛機前起落架支柱被壓縮從而吸收消耗飛機的動能。但著陸速度過大、跳躍著陸、重著陸等著陸方式均會造成機身前部結構件過載。傳遞給機身的垂直載荷遠高于航向載荷。故機身前部前起落架安裝框架組件周圍蒙皮為常見的皺褶變形區域。

2.1.4 修理方案：防火墻蒙皮裂紋采取等強度修理的方法，若出現嚴重變形則更換變形的結構件，并對重要受力件進行無損探傷。

2.2 機翼前緣遭鳥擊

圖2 切割、更換機翼前緣蒙皮

2.2.1 故障類型：左機翼前緣處有一長約3.5 英寸、寬約3 英寸、深約0.12 英寸的凹坑。機翼站位WS85.575 處翼肋彎曲變形。

2.2.2 故障原因：由于空中飛行速度大、沖擊載荷大，遭鳥擊后機翼蒙皮褶皺形成不可逆凹坑、翼肋彎曲變形不能通過表面整形來恢復，故更換前緣蒙皮。

2.2.3 修理方案：將左機翼受損區域前緣蒙皮切割，拆除受損

的翼肋。從新的前緣蒙皮上，按照受損區域切割一段新蒙皮，蒙皮打磨收邊。新翼肋和蒙皮跟據引導孔定位，將內側蒙皮搭接在外側蒙皮上，按單發飛機結構修理手冊進行反腐處理，完成鉚接工作。

目前Cessna172 機隊中登記標志以數字“9”開頭的飛機，其機翼表面都有若干檢查孔，可通過這些檢查孔對機翼前緣損傷蒙皮部分或整體的更換，亦可更換彎曲變形的翼肋。

2.3 襟翼導軌磨損及導軌支架裂紋（圖3）

2.3.1 故障類型：飛機襟翼導軌磨損嚴重呈臺階狀，導軌支架（2425001-3/-4）裂紋。

2.3.2 受力分析：飛機在起降過程中，襟翼放出，提供附加升力，此時襟翼受力較大并且產生一定程度的振動，在振動過程中，襟翼支架滾輪與滑軌之間會有展向的相對位移，從而造成滑軌磨損。此外，過多的潤滑油脂可能吸附灰塵、沙粒等雜物，也會加重磨損程度。

2.3.3 修理方案：鉆掉機翼后緣蒙皮上的鉚釘，視情剪開襟翼導軌位置下側蒙皮，方便掀開蒙皮，取出損壞的組件。如果是導軌支架裂紋，則需要拆開對應油箱檢查口蓋，以便于鉚接新的導軌支架。在恢復機翼襟翼導軌位置蒙皮時，需制作一塊70*30mm 的搭接片，與原機翼蒙皮相鉚接。

圖3 導軌支架裂紋

注意：油箱位置的鉚釘在鉚接時需進行濕鉚，油箱蓋析上也應用密封膠進行密封。

2.4 機翼后緣蒙皮裂紋

2.4.1 故障類型：機翼后緣蒙皮鉚釘周圍出現裂紋，裂紋長度一般在3-6mm。

2.4.2 故障原因：襟翼收放機構磨損，間隙調整不當。

2.4.3 受力分析：飛機襟翼是通過螺桿懸掛在導軌上，隨著訓練量的加大，收放襟翼的次數逐漸增加，襟翼收起時與機翼蒙皮之間沒有間隙，反復頂機翼蒙皮，蒙皮所承受的載荷逐漸增大，當載荷大于蒙皮所承受的極限應力時，鉚釘周圍就產生了撕裂狀的疲勞裂紋。

2.4.4 修復方案：鉆掉有裂紋部分的蒙皮鉚釘，將有裂紋部分蒙皮切除。按照等強度修理原則，剪取一塊與切除部分相同的2024-T3 鋁合金析材做補片。再剪取一塊寬度30mm，長度相同的鋁析做搭接片。將補片，搭接片和機翼蒙皮鉚接，鉚釘長度根據實際情況決定[2]。

2.5 機身FS108 隔框裂紋

圖4 FS108 隔框裂紋修復

2.5.1 故障類型：飛機機身隔框FS108.00 右下部出現裂紋，裂紋長度為4mm-6mm。

2.5.2 故障原因：起降著陸過程交變載荷產生，機身處是交變載荷集中的地方，導致行李艙FS108 隔框處易產生疲勞裂紋。

2.5.3 受力分析：該型飛機是作為初級教練機使用，頻繁的起降訓練會使飛機結構受到較大的應力作用，裂紋出現在機身FS108 隔框向機尾延伸處，屬于高應力區域。起飛、降落訓練過程是對飛機結構施加循環應力的過程。在交變應力作用下，經過一定應力循環次數后，最初的微小裂紋會逐漸擴展。因此，修理時需要恢復并提高此處結構的抗疲勞強度。

2.5.4 修理方案：選用0.032inch 的2024-T3 鋁析制作補片，將補片翻邊、熱處理、整形，進行表面陽極化處理。在裂紋尾端鉆30 號（直徑0.128 英寸）止裂孔；去除FS108 號隔框下部的幾顆鉚釘，將補片從機身右側的地析和隔框的縫隙中放入。使用MS20470AD4 鉚釘對補片和隔框鉚接。在鉚接前，補片和腹析貼合面之間需涂膠，類似HySolEA9309。

3 結論

根據我廠對Cessna172 飛機10000 小時大修的排故經驗，本文將典型結構故障梳理介紹，為執機單位快速進行損傷判定，制定維修方案提供了數據基礎，對控制結構修理周期、提高飛機利用率、保障飛行安全至關重要。