結構修理對于波音737CL 飛機性能的影響

■ 王國法/山東太古飛機工程有限公司

0 引言

根據美國聯邦航空局（FAA）AC 25-7C 第233 條要求，對于型號設計小改和構型偏離清單（CDL）項目，需要評估其對飛機性能的影響。這是因為涉及飛機外部改變（如安裝翼尖標志燈）的型號設計小改和構型偏離清單（CDL）項目（如襟翼鉸鏈蓋板丟失）有空氣動力學影響，會對飛機性能產生不利影響，需要評估這些影響并進行合適的性能折算調整。飛機結構修理也會涉及飛機外部改變，進而影響空氣動力性能，但是很多航空公司或工程師都容易忽視此問題。

2017 年，中國民用航空局（CAAC）發布新版規章《大型飛機公共航空運輸承運人運行合格審定規則》（CCAR-121-R5），其中新增附件J《飛機的持續適航與安全改進》，要求航空公司加強對飛機結構修理的管控，特別是機齡14 年以上老齡飛機結構修理的記錄和 控制。

本文結合維修經驗，以老齡飛機波音737CL 為例，介紹結構修理對于飛機性能的影響，以期對航空公司、維修基地及相關從業人員有所幫助。

1 飛機性能折算調整方法

相較于完整的飛行試驗分析，可以通過分析方法來評估需要進行的性能折算調整。一種方法是分析評估空氣動力構型改變造成的性能折算，估算阻力值并將阻力值翻倍，由此產生的起飛、航路和著陸性能的影響一般以重量減少量或梯度減小量來表示。對于最大起飛總重量不超過20000lb 的飛機，在起飛和航路爬升方面，性能重量降低少于最大起飛重量的0.5%（或在進近/著陸爬升方面，性能指標降低少于最大著陸重量的0.5%）的可以認為對性能影響忽略不計；對于最大起飛總重量大于20000lb的飛機，性能重量降低不超過100lb 的可以認為對性能影響忽略不計。另一種方法是在整個數據分析過程中采用保守的方法，如采用保守的四舍五入數據，在讀取圖表和曲線時采用偏保守的值，假定最臨界的情況等。

如果性能折算分析后飛機結構修理造成的性能降低不能忽略不計，應確定適當的性能損失（以重量和/或爬升梯度能力為單位），此信息應該作為限制條款加入飛機飛行手冊（AFM）附錄中。

2 結構修理的影響

2.1 波音服務通告（SB）737-53A1177 窗角修理影響

波音服務通告（SB）737-53A1177提供了機身蒙皮窗角裂紋的修理方案，如圖1 所示。根據飛機飛行手冊，執行完窗角裂紋修理后要根據修理數量對飛機性能進行調整，調整數據參考表1。

2.2 機身蒙皮修理影響

波音737CL 飛機結構修理手冊中典型蒙皮修理部分對機身蒙皮修理面積有限制。如果單個蒙皮外部修理的最大面積超過1600 sq. in，結構修理手冊要求航空公司檢查所有機身已有外部修理，避免單個修理過大；這可能導致航空公司尋求替代修理方法，如更換機身蒙皮。需要注意的是機身蒙皮外部修理包括非齊平修理，也包括安裝非齊平緊固件的齊平修理。當單架飛機的所有機身蒙皮外部修理面積超過8100 sq. in，航空公司要對飛機進行性能調整。根據飛機飛行手冊，要根據蒙皮外部修理面積對飛機性能進行調整，調整數據參考表2。當單架飛機的所有機身外部修理面積超過32400 sq. in 時，航空公司需要聯系波音公司進行單獨評估。

2.3 氣動性部件修理的影響

對于襟翼、縫翼等氣動性部件的修理，除考慮結構修理強度要求外，還要進行修理方案的氣動性影響評估。為降低修理加強片對氣流干擾造成升力下降的影響，襟翼、縫翼修理時一般要求將修理加強片從前緣纏繞到下蒙皮，如圖2 所示。當超手冊修理聯系波音公司時，航空公司應要求波音提供氣動性分析。因為在部分情況下修理方案雖能通過結構強度評估，但卻無法滿足氣動性要求，此時就需要重新設計修理方案。

2.4 反推修理的影響

圖1 典型SB 737-53A1177窗角裂紋修理

表1 窗角修理后飛機性能調整

表2 蒙皮外部修理后飛機性能調整

反推結構修理也會影響飛機的氣動性，特別是在氣流側安裝修理加強片和反裝緊固件的情況。737CL 飛機的反推上分流板經常出現腐蝕、分層損傷，需要進行修理片加強修理。為避免緊固件與周圍結構產生干涉，部分緊固件需要反裝，修理完成后會對飛機性能造成影響。波音對于單架飛機所有反推上分流板的修理，最多允許有9 顆反裝緊固件。如圖3 所示，此修理中有6 顆反裝緊固件，波音的推進動力分析認為，此修理將導致飛機等效操作空重（EOEW）性能下降76lb。根據AC 25-7C 第233 條要求，如果單架飛機的EOEW 性能下降超過100lb，則要進行飛機性能折算。

3 結束語

圖2 典型襟翼前緣蒙皮裂紋修理

圖3 反推上分流板修理

隨著波音737CL 飛機的老齡化，結構修理越來越多，航空公司和維修基地應重視結構修理對于飛機性能的影響。在進行修理方案設計時應考慮氣動性要求，特別是飛行操縱面（襟翼、縫翼、平尾、垂尾）修理的影響。對于關鍵部件（如反推）修理的性能影響，需聯系波音進行正式澄清。對于機身蒙皮修理，要計算所有機身蒙皮外部修理的面積，判斷是否超過8100sq. in，并按需對飛機進行性能調整。