損傷飛機修理工藝流程研究

■ 賈磊 于寧/石家莊海山實業(yè)發(fā)展總公司

0 引言

隨著現(xiàn)代裝備的不斷升級，目前飛機大量采用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝，結(jié)構(gòu)形式更加多樣復(fù)雜，會出現(xiàn)飛機損傷的現(xiàn)實問題，必須開展損傷修理以保持機隊規(guī)模。飛機損傷種類多、隨機性大，便捷、快速、準(zhǔn)確的損傷修理是基本前提。損傷飛機修理是一個復(fù)雜的決策過程，從專業(yè)技術(shù)角度來看，一般損傷較重、較難修理的為機體結(jié)構(gòu)的修理。機體結(jié)構(gòu)修理主要包括損傷檢查、損傷評估和損傷修理。其中，損傷檢查主要包括一般目視檢查、詳細(xì)目視檢查和無損檢測三種工作類別，根據(jù)需要，可以綜合采用多種工作類型進(jìn)行。損傷檢查完成后，應(yīng)對損傷進(jìn)行評估，根據(jù)損傷評估結(jié)果的不同，制定機體結(jié)構(gòu)損傷修理方案。飛機損傷結(jié)構(gòu)修理一般包括止裂法修理、校形修理、補強修理、更換新件等方式。經(jīng)過修理，使機體結(jié)構(gòu)達(dá)到完整性要求，能夠承受設(shè)計載荷，滿足結(jié)構(gòu)強度、剛度、穩(wěn)定性、耐久性要求，恢復(fù)使用功能且修理增重小。操縱面等運動部件應(yīng)滿足質(zhì)量平衡要求，氣動外形變化小，修理所用時間短、成本低。

1 收集信息

收集信息主要包括受損飛機的型別、制造出廠日期、規(guī)定總壽命、翻修情況、總飛行時間及總起落數(shù)等飛機基本信息。同時，還應(yīng)關(guān)注飛機近期所做的主要工作，如有無定檢、翻修工作，定檢、修理記錄等，重點關(guān)注飛機受損的過程、引起該事故的原因、造成的結(jié)果、主要受損部位的損傷情況以及搶救過程是否存在二次損傷等，以便掌握受損飛機的主要修理內(nèi)容，識別關(guān)鍵信息，開展針對性的維護(hù)保障工作。

2 損傷檢查

為掌握飛機結(jié)構(gòu)損傷情況，及時對損傷飛機進(jìn)行針對性修復(fù)，需對損傷飛機進(jìn)行損傷檢查，以確定損傷范圍。

2.1 檢查原則及要求

1）損傷檢查是飛機損傷修復(fù)工作的重要依據(jù)，執(zhí)行檢查時務(wù)必做到仔細(xì)和全面，避免因操作不當(dāng)對飛機機體、機件造成二次損傷。檢查時應(yīng)做好檢查記錄，包括損傷部位、損傷程度的文件記錄和照相/攝像記錄，照相/攝像記錄應(yīng)能反映出損傷位置和損傷程度。

2）除特殊要求外，所有目視檢查均為零件目視可達(dá)部位，必要時需對檢查區(qū)域附近結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)等進(jìn)行分解后檢查。

3）對目視檢查未見損傷及裂紋的一般零件，利用10 倍放大鏡進(jìn)行檢測，對疑似裂紋采用無損檢測方法進(jìn)行確認(rèn)。

4）對目視檢查未見明顯變形的框、梁等承力構(gòu)件，可采用測量手段和無損檢測方法進(jìn)行確認(rèn)。

5）對目視可見損傷的零件，可采用無損檢測及尺寸測量方式進(jìn)一步檢查，以量化損傷尺寸并確定損傷位置和區(qū)域。

2.2 結(jié)構(gòu)檢查類別

1）一般目視檢查

一般目視檢查主要是檢查機體結(jié)構(gòu)較為明顯的損傷、故障或其他異常情況，通常為一臂范圍內(nèi)。除有特殊要求外，一般目視檢查是指在正常照明燈光下如日光、機庫燈光、手電筒光等條件下進(jìn)行的檢查。

2）詳細(xì)目視檢查

詳細(xì)目視檢查主要是針對細(xì)微損傷進(jìn)行的詳細(xì)檢查，通常為一尺范圍內(nèi)。詳細(xì)目視檢查除借助正常照明條件外，還可采用反光鏡、放大鏡等輔助工具，必要時應(yīng)清潔機體表面。

3）無損檢測

無損檢測是指在不破壞或影響機體結(jié)構(gòu)的前提下，利用機體材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常或缺陷引起的聲、光、電、磁等變化反應(yīng)，以物理或化學(xué)方法為手段，借助現(xiàn)代器材設(shè)備，對結(jié)構(gòu)內(nèi)部及缺陷的類型、性質(zhì)、數(shù)量、位置、尺寸及其變化進(jìn)行檢查和測試的方法。根據(jù)需要，往往可以采用多種工作類型進(jìn)行檢查。

2.3 檢查工具及器材

1）砂布（砂紙）、洗滌劑、毛刷；

2）內(nèi)窺鏡、反光鏡、5 ～10 倍放大鏡；

3）渦流、磁粉、滲透、超聲波等無損檢測設(shè)備；

4）內(nèi)徑千分表、螺刀、開口扳手、榔頭等工具；

5）結(jié)構(gòu)拆卸工具及其他所需設(shè)備、工具。

2.4 主要檢查內(nèi)容

1）全機完整性檢查

飛機損傷后無法直接飛到內(nèi)場維修，通常是分解后陸運進(jìn)廠，分解及運輸過程難免會造成部分零部件缺失或不同飛機之間串件現(xiàn)象。為了保證飛機結(jié)構(gòu)的完整性，應(yīng)首先進(jìn)行全機完整性檢查，主要檢查飛機各系統(tǒng)專業(yè)的產(chǎn)品、零件等是否完整、齊套，并梳理出缺失零件形成清冊。

2）大部件結(jié)合檢查

大部件結(jié)合檢查主要是針對機翼—機身結(jié)合螺栓孔、垂尾—機身結(jié)合螺栓孔的孔徑進(jìn)行測量，目視檢查機翼—機身結(jié)合螺栓、垂尾—機身結(jié)合螺栓、墊圈、螺母等表面和螺紋有無變形、裂紋、磕傷、嚴(yán)重劃傷等，必要時可利用無損檢測設(shè)備進(jìn)一步檢查。

3）水平測量與輪距測量

飛機水平測量和輪距測量主要是檢測飛機受損后的整體變形情況。通常，飛機在制造時設(shè)置了很多水平測量點，主要分布在飛機的各個大部件位置上。各水平測量點與飛機水平基準(zhǔn)面和對稱面之間有規(guī)定的距離。按照飛機水平測量圖和修理技術(shù)條件規(guī)定要求，完成飛機的水平測量和輪距測量，并做好相關(guān)測量記錄以便修復(fù)時參考。

4）機體結(jié)構(gòu)檢查

結(jié)構(gòu)檢查前，應(yīng)完成清潔工作（如清潔檢查區(qū)域表面油污），必要時需去除密封劑和保護(hù)漆層；不能直接目視的部位應(yīng)借助內(nèi)窺鏡或反光鏡檢查；目視檢查發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象的，需進(jìn)一步確認(rèn)檢查。如疑似裂紋可采用相應(yīng)的無損檢測方法進(jìn)行確認(rèn)，漆層鼓包/破裂/剝落等缺陷應(yīng)去除漆層后進(jìn)行基體結(jié)構(gòu)檢查。

檢查結(jié)構(gòu)表面防護(hù)涂層（漆層或鍍層）是否有損壞、起泡、破裂、剝離、脫落、滲漏和液體浸入等，防腐蝕密封劑是否存在老化、龜裂、脫落等。

檢查所有可見區(qū)域的蒙皮、口蓋、口框處的密封劑、膠墊、膠皮、氣密托板螺母等是否存在裂紋、老化、龜裂、脫落等。

檢查所有可見區(qū)域的框、梁、肋、桁條、底板、接頭、壁板、帶板、型材、耳片接頭、角片、角材、支架、撐桿等結(jié)構(gòu)件是否有裂紋、腐蝕、磨損、變形、劃傷、擦傷、壓痕、凹陷、失穩(wěn)等，焊縫是否有開焊、裂紋等，襯套有無松動、脫落等。重點檢查受損區(qū)域框緣、腹板、筋條R 區(qū)、系統(tǒng)開孔孔邊、系統(tǒng)安裝孔孔邊等區(qū)域。

檢查結(jié)構(gòu)是否有裂紋、腐蝕、磨損、變形、劃傷、擦傷、壓痕、凹陷、失穩(wěn)等；檢查結(jié)構(gòu)緊固件是否有松動、脫落、斷裂、磨損等；詳細(xì)目視檢查進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)，包括進(jìn)氣道蒙皮、骨架、連接鉚釘。

檢查所有可見區(qū)域的鉚釘、螺栓、螺母、托板螺母、高鎖螺栓、雙線螺栓組件等緊固件、連接件是否有拉長、變形、松動、脫落、斷裂、磨損等。

檢查復(fù)合材料結(jié)構(gòu)是否有面板損傷、分層、脫黏、蜂窩塌陷等情況，必要時應(yīng)進(jìn)行無損檢測。

3 損傷修理

應(yīng)根據(jù)損傷檢查報告制定飛機結(jié)構(gòu)損傷修理方案。

3.1 修理原則及要求

1）損傷修理應(yīng)恢復(fù)飛機固有的可靠性和技術(shù)指標(biāo)，滿足疲勞要求，并保證裝配協(xié)調(diào)性和氣動外形。

2）可修理結(jié)構(gòu)件按等強度、等剛度原則修理，不可修理的需更換新件。

3）在損傷修理過程中，若有無法按預(yù)定處置方案進(jìn)行修理的、新發(fā)現(xiàn)的損傷、技術(shù)狀態(tài)差異及修理結(jié)果無法滿足修理要求等情況，應(yīng)報設(shè)計所處理。

4）飛機座艙、整體結(jié)構(gòu)油箱等有氣密、油密要求的結(jié)構(gòu)部位（或區(qū)域），修理后應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的氣密或油密試驗。

5）結(jié)構(gòu)檢查及修理后，應(yīng)保持和恢復(fù)固有的腐蝕防護(hù)措施，如修補密封膠、去除毛刺、恢復(fù)結(jié)構(gòu)表面涂層、清理排水路徑、檢查和清洗油液噴濺造成的污染等。

6）飛機金屬結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)劃傷、腐蝕、淺表裂紋等，如損傷最大深度不超過該部位結(jié)構(gòu)厚度的10%且小于1mm，可進(jìn)行表面打磨、防護(hù)后繼續(xù)使用。

3.2 損傷評估

作為損傷飛機修理工作至關(guān)重要的必備環(huán)節(jié)，損傷評估為修理方案的制定和器材訂購提供了依據(jù)，奠定了基礎(chǔ)。損傷評估是否準(zhǔn)確，直接決定修理方案是否準(zhǔn)確，損傷修理是否徹底，修理質(zhì)量是否可靠，修理后飛機是否完全恢復(fù)技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)。

損傷評估主要是確定損傷修理容限，即確定損傷要修與不要修、能修與不能修的界限。其中，要修與不要修的界限，即許可損傷限制主要取決于結(jié)構(gòu)損傷情況下的剩余性能；能修與不能修的界限，即損傷修理限制主要取決于修理工藝、條件、效率、經(jīng)濟性等因素。損傷尺度與結(jié)構(gòu)修理的關(guān)系如圖1 所示。

圖1 損傷尺度與結(jié)構(gòu)修理關(guān)系示意圖

1）許可損傷

許可損傷是指不影響飛機完整性和使用功能的輕微損傷，僅需對飛機結(jié)構(gòu)表面做簡單處理，不需對飛機結(jié)構(gòu)進(jìn)行補強或換新。

2）可修理損傷

可修理損傷是指損傷或缺陷尺寸超過了許可損傷限制，但通過修理可以恢復(fù)飛機完整性和使用功能。

3）不可修理損傷

不可修理損傷是指損傷或缺陷尺寸超過了損傷修理限制，修理也無法恢復(fù)飛機的完整性和使用功能。

3.3 機體結(jié)構(gòu)常見修理方法

1）止裂法

止裂法是在裂紋的尖端鉆制止裂孔，消除裂紋尖端的應(yīng)力奇異性，從而阻止裂紋的擴展（見圖2）。在鉆制止裂孔之前，應(yīng)借助低倍放大鏡確定裂紋尖端位置，以對止裂孔進(jìn)行精確定位。止裂孔的大小通常與蒙皮的材料和厚度有關(guān)。止裂法是飛機結(jié)構(gòu)修理中較為常見的一種修理方式，主要用于飛機金屬外蒙皮較短裂紋的損傷修理。進(jìn)氣道內(nèi)蒙皮等敏感部位一般不采用此法修理。

圖2 止裂法示意圖

2）加強法

當(dāng)裂紋較長時，如果僅采用止裂法，雖然能夠消除裂紋尖端應(yīng)力的奇異性，但止裂孔尖端應(yīng)力集中，在復(fù)雜的交變載荷作用下，裂紋還會穿過止裂孔繼續(xù)擴展，因此需要采用加強法修理（見圖3）。

圖3 加強法示意圖

3）校形法

校形法是指用表面光滑的榔頭和頂鐵對薄蒙皮淺層凹坑進(jìn)行校形，使其形狀恢復(fù)要求的修理方法。當(dāng)無法從結(jié)構(gòu)兩側(cè)進(jìn)行校形時，可在壓坑處鉆制直徑為4 ～5mm 的圓孔，用較硬的鋼條制成鉤形，將凹坑處變形拉起修平，然后用空心鉚釘堵孔。

4）更換新件

結(jié)構(gòu)損傷較為嚴(yán)重，采用止裂法和加強法很難滿足技術(shù)要求時，一般需要更換新件。更換新件分為整體換新和局部換新。整體換新是將原來的結(jié)構(gòu)全部分解后進(jìn)行換新，局部換新是對損傷區(qū)域進(jìn)行切割、修整，只對部分結(jié)構(gòu)換新。換新時一般都需要通過特制的工裝夾具來輔助新件的定位安裝。

3.4 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)修理

1）機械連接修理

機械連接修理是將金屬補片或復(fù)合材料補片通過螺接或鉚接的形式蓋住損傷區(qū)或缺陷區(qū)的一種常用修理方式。其中，金屬板多為鈦板，也可用鋁板。一般臨時性修理采用此方法較多，如戰(zhàn)傷搶修，其優(yōu)點是方便快捷，便于野外修理時使用，但有時也會產(chǎn)生應(yīng)力集中，影響飛機氣動外形。

2）膠接修理

膠接修理分為貼補修理和挖補修理兩種。

貼補修理是用膠接的方法將修理用補片粘貼在損傷區(qū)或缺陷區(qū)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件上的一種修理方法（見圖4）。該方法多用于平面結(jié)構(gòu)，補片可以采用已固化好的復(fù)合材料層板，也可采用預(yù)浸料，現(xiàn)場進(jìn)行鋪貼。

圖4 貼補修理示意圖

挖補修理是去除損傷或缺陷區(qū)材料，然后重新固化膠接的一種修理方法（見圖5）。挖補時可采用階段挖補法和斜搭接法，兩者效果相當(dāng)，但工藝方法不同。目前多采用斜搭接法。挖補法是較為先進(jìn)的工藝方法，使用范圍較廣、效果好，但操作復(fù)雜，對技術(shù)要求高。

圖5 挖補修理示意圖

3）注膠修理法

注膠修理法是采用流動性較好的樹脂，利用注射器將其注入復(fù)合材料制件的分層或脫黏缺陷處，完成損傷修復(fù)。該方法簡單易行，適用于孔邊或?qū)影暹吘壏謱犹帲鋵?nèi)部分層結(jié)構(gòu)的修理效果不佳。

圖6 注膠修理法示意圖

4 修理后驗證

1）損傷修理或換新的結(jié)構(gòu)、零件等安裝后的間隙、階差等應(yīng)符合設(shè)計圖樣要求。

2）整機裝配完成后，按要求對各系統(tǒng)進(jìn)行氣密、油密檢查，各項結(jié)果均應(yīng)符合設(shè)計要求。

3）裝配、調(diào)試工作完成后，按要求進(jìn)行全機水平測量和輪距測量，并將測量結(jié)果與修理前測量結(jié)果進(jìn)行對比，確認(rèn)飛機修理后整體變形情況是否符合設(shè)計要求。

4）損傷修理工作完成后，按試飛大綱要求和試飛程序組織試飛驗證。

5 總結(jié)

以上對損傷飛機結(jié)構(gòu)檢查的基本程序和內(nèi)容進(jìn)行了梳理，有利于固化損傷飛機修理基本程序和流程，可為建立損傷飛機修理標(biāo)準(zhǔn)、修理流程及戰(zhàn)傷搶修管理文件提供參考。