直升機鋁合金蒙皮劃傷和裂紋的修理及應用

李福金 朱英杰

摘 要 隨著科學技術的不斷發展，直升機的應用在人們的生活中發揮著越來越重要的作用，特別是在森林火災、農業噴藥、緊急救援等方面，直升機的應用越來越廣泛。機體結構是直升機的重要部件，通常由蒙皮、縱向構件和橫向構件等組成，而蒙皮的主要作用是構成了直升機的外形，使直升機具有很好的空氣動力特性以及承受和傳遞載荷。在飛行訓練中，蒙皮出現劃痕或裂紋，都會危及飛行安全，所以應及時修理和維護。本文主要介紹了鋁合金蒙皮的劃傷和裂紋修理。

關鍵詞 直升機蒙皮 蒙皮裂紋修理 蒙皮劃傷修理

中圖分類號：V26 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）11-0014-02

1 蒙皮劃傷的修理

直升機蒙皮出現劃傷后，如果劃傷較淺，在規定的劃傷范圍之內，則允許劃傷存在，不做修理。各型直升機都有允許蒙皮劃傷深度的相應規定。如果蒙皮上的劃傷深度超過了規定值，則應用砂布將劃傷部位進行打磨，使之能與周圍蒙皮圓滑過渡，其作用是為了避免應力集中。打磨劃傷表面后，進行陽極化處理，然后噴涂銀粉漆，使其將劃傷部位填平。如果劃傷過深，除打磨、陽極化處理、噴涂銀粉漆外，還應在劃傷部位的內部，鉚補一塊與蒙皮的材料、厚度相同的加強片[1]。

2 蒙皮上裂紋的修理

直升機蒙皮承受空氣動力作用后將作用力傳遞到連接的機身機翼骨架上，受力復雜，加之蒙皮直接與外界接觸，所以要求蒙皮表面光滑，有較高的抗蝕能力。當蒙皮上出現裂紋之后，降低了蒙皮的強度，而且蒙皮還會在受力的過程中，因為應力集中的緣故，促使裂紋繼續向外擴展，因此應及時地修理裂紋，以免造成更大的事故。

修理裂紋時應根據裂紋的長短、深淺程度和所在位置等情況采用不同的修理方法。

2.1 在裂紋尖端鉆止裂孔

當裂紋的長度小于5mm時，可采用鉆止裂孔的方法進行止裂，止裂孔的直徑通常為1.5-2mm。鉆止裂孔的過程，分為以下四個步驟。

1.確定裂紋的長度和深淺，用放大鏡觀察裂紋的外側和內部，特別是確定裂紋的尖端位置，用鋼板尺確定裂紋的長度。

2.確定鉆止裂孔的位置。止裂孔的位置是非常重要的，如果止裂孔沒有鉆在裂紋的尖端處，就不能消除裂紋尖端應力場的奇異性，也就起不到止裂的作用，所以確定鉆止裂孔的位置十分重要。止裂孔的位置或是止裂孔的圓心超過目視看到的裂紋尖端2mm處。如圖1所示（a）、（b）、（c）三種情況，止裂孔的位置都是不正確的：（a）種情況是止裂孔鉆在了裂紋的中間，沒有把裂紋前緣去掉，而且在鉆孔的過程中，也可能受到鉆孔的壓力后，在裂紋尖端附近造成新的裂紋，所以起不到止裂的作用;（b）種情況是止裂孔的位置不正，起不到消除裂紋尖端處應力集中的作用;（c）種情況是止裂孔位置太靠前，這時裂紋的擴展方向捉摸不定，裂紋的擴展有可能偏到止裂孔的一側去，止裂孔起不到止裂的作用;（d）種情況的止裂孔位置比較合理，它能有效地消除裂紋尖端處的應力集中，可起到止裂的作用。

3.鋪設墊布并鉆孔。鋪設墊布的目的是為了收集打孔時產生的金屬屑。鋪設好墊布后，啟動空氣壓縮機，在裂紋兩側確定的位置分別打孔。

4.清理工作場所。鉆孔完成后，應將墊布團成團拿去，防止金屬屑掉落在直升機機體內，及時清理工具，防止遺漏。

2.2 在裂紋部位鉚補加強片

當蒙皮上的裂紋較長（小于5cm）時，如果只采用鉆止裂孔的方法進行止裂，雖然能夠消除裂紋尖端存在的應力集中，但止裂孔處會有較高的應力集中。所以，止裂孔處在交變載荷作用下，原裂紋還會繼續擴展，因此對于較長尺寸的裂紋，除在裂紋尖端鉆止裂孔外，還需在裂紋部位的內部鉚接一塊與蒙皮材料相同、厚度相等的加強片。加強片一般制作成方形或圓形，分為下面五個步驟。

1.鉚釘的選擇。鉚釘的材料應選擇其強度略低于直升機蒙皮的材料強度。因為鉚釘的直徑與鉚接的構件厚度成正比，構件越厚，鉚釘的直徑越大;構件越薄，鉚釘的直徑越小。為此根據試驗，對于直升機蒙皮來說，鉚釘的直徑d=2，∑?δ為蒙皮的厚度和加強片的厚度之和，鉚釘桿的需要長度取決于鉚釘構件的總厚度∑?δ和鉚釘墩頭的尺寸，其鉚釘桿的長度L=∑?δ+1.5d。在直升機蒙皮修理中，鉚釘頭的形狀一般選擇半圓頭鉚釘。

2.鉆止裂孔。根據在裂紋尖端鉆止裂孔的方法，在裂紋尖端兩側鉆止裂孔，并對止裂孔內部和外部去除毛刺，防止加強片鉚接時貼合不緊密。

3.加強片的制作。加強片的形狀和大小應根據裂紋部位蒙皮的形狀和連接鉚釘數量確定，所以加強片的制作最重要的是鉚釘的布置。鉚釘的布置通常是根據構件結構形式和鉚接構件的受力情況來決定的，鉚釘的布置主要取決于鉚接構接的鉚距、邊距和排距。在直升機的鉚接修理中，通常采用邊距為（2-2.5）d，排距為（2.5-3.5）d，鉚距采用（3-8）d，通過計算可以得出鉚釘的位置，也可以確定加強片的大小，通過鉚釘的布置，對加強片進行打孔和剪切，然后去除毛刺，并將加強片四周進行倒角，角度數一般為45°，使之能圓滑過渡，是為了能與蒙皮緊密貼合。

4.對加強片進行預彎，并進行鉚接。對加強片進行預彎，預彎至能與蒙皮緊密貼合，然后用定位銷將蒙皮和加強片連接在一起之后進行鉚接。

5.檢查鉚接質量。主要是檢查鉚接后，鉚釘頭部和墩頭不允許有切痕，壓坑，裂紋和其他機械損傷，鉚釘頭在鉚接后應緊貼零件表面，允許不貼合的單向間隙不大于0.05mm，且這類鉚釘不得超過鉚釘排內總數的10%，鉚釘墩頭的形狀應為鼓形，蒙皮不允許有被工具打出凹坑、碰、劃傷的痕跡。

6.清理工作場所。檢查完成后，應及時清理金屬屑和清點工具，防止遺漏。

2.3 當裂紋的長度大于50mm時，應當采用挖補的方法進行處理

挖補的方法首先是將損傷部位切割整齊，然后用補片填補切割孔，用襯片拖底，通過襯片將補片和蒙皮連成一體。其步驟如下：

1.鉚釘的選擇。對鉚釘進行選擇，還應考慮到襯片的厚度、襯片的材料與蒙皮相同，其厚度應大于蒙皮厚度0.5mm，襯片的材料、厚度都應與蒙皮相一致。

2.確定切割范圍。根據裂紋的長度確定切割范圍，切割線一般應超過裂紋尖端5mm，為了方便制作補片和襯片，一般將裂紋處切割成圓形或橢圓形等。切割線應盡可能避開鉚釘。切割損傷部位。開始切割前，要先鋪設好墊布。然后根據確定的切割線，使用開孔器、鐵皮剪刀進行剪切，切割時要防止損傷內部框架和機件，并用銼刀將切割口進行銼修，去除毛刺。

3.制作襯片和補片。補片的大小和形狀與切割孔相同，二者對縫間隙應符合直升機修理質量要求。制作補片時，要做到三要：一是要以切割孔為基準銼修補片;二是要做好標記，便于補片與蒙皮的對接;三是要有次序的由一個方向邊銼邊對，做到少銼勤對。補片做好后，要進行預彎，目的是為了與襯片緊密貼合。襯片的大小取決于破孔的直徑和襯片與蒙皮連接的鉚釘排數，在受力較小的部位，襯片與蒙皮用兩排鉚釘連接，在受力較大的部位，襯片與蒙皮用三排鉚釘進行連接。確定好襯片的大小，對襯片進行鉚釘的布置。

4.鉆孔，并進行鉚接。襯片布置好鉚釘后，進行鉆孔，并除毛刺，然后將襯片與蒙皮鉚接在一起，補片上的鉚釘布置與襯片在切割孔處的鉚釘布置相同，通過襯片的鉚釘布置確定補片上鉚釘的位置，鉆孔、去除毛刺，并進行鉚接。

5.檢查修理工作質量。用塞尺對補片與蒙皮的間隙進行檢查，其間隙應該在0.5-0.8mm，并檢查鉚釘的頭部和墩頭，看鉚接的鉚釘是否合格。

6.補漆并清理工作現場。檢查質量合格后，對補片位置進行補漆，漆的顏色應與原來的顏色相同。

7.清理工作場所。補漆完成后，應及時清理衛生，掃除金屬屑，防止金屬屑掉落在直升機機體內，及時清點工具，防止遺漏。

3 結語

直升機鋁合金蒙皮的損傷有蒙皮變形、劃傷、裂紋和破孔，本論文主要闡述了鋁合金蒙皮變形和裂紋修理，蒙皮的損傷是不可避免的，但是合理的修理方法卻能保持直升機的飛行性能，保證飛行安全，避免飛行事故的發生。

參考文獻：

[1] 李傳訓，朱路紅.直升機機體檢修[M].北京：航空工業出版社，2019.