魏熾亮

【摘 要】從工程研制角度出發(fā)，探討了民用飛機強度試驗故障處理的一般方法和過程。應(yīng)用故障樹分析方法確定故障發(fā)生的根本原因，而后有針對性地采取糾正措施。

【關(guān)鍵詞】民用飛機；強度試驗；故障；故障樹

0 引言

民用飛機強度試驗是通過對真實的飛機結(jié)構(gòu)施加外載的方式，模擬飛機在使用中可能遇到的受載情況。通過測量其響應(yīng)（如應(yīng)力、變形、轉(zhuǎn)角、位移、頻率、振幅等），核對其設(shè)計要求是否達到，檢驗其是否安全可靠，是保證飛機安全的傳統(tǒng)的、可靠的驗證手段。若強度試驗故障不能得到妥善的解決，將會直接影響飛行安全。因此，我們要重視強度試驗故障處理，發(fā)掘出根本原因，并采取有效的糾正措施，以確保民機研制的成功，為客戶提供優(yōu)質(zhì)的民用客機以取得項目的商業(yè)成功。

1 試驗故障處理流程

當試驗過程發(fā)生故障時，需對故障處理和后續(xù)糾正措施進行全程跟蹤管理。主要的工作有評估對飛行試驗的影響、確定是否需要質(zhì)量信息上報、進行原因分析和糾正措施、修理損傷的試驗件四個方面。流程圖如圖1所示。

1.1 評估對飛行試驗的影響

試驗主管收到承試單位提交的“試驗故障報告TFR”表后，應(yīng)及時協(xié)調(diào)故障的主管設(shè)計，協(xié)調(diào)判定試驗故障可能對飛行試驗帶來的影響，當判定影響不可接受時，在試驗故障報告TFR中填寫相應(yīng)內(nèi)容，同時督促設(shè)計主管按要求發(fā)出外場技術(shù)通知單及相關(guān)工程技術(shù)文件，降低或排除故障對飛行試驗帶來的影響和安全隱患。

1.2 質(zhì)量信息報送

故障發(fā)生時，試驗負責(zé)部門必須在1小時內(nèi)（第一時間）口頭報科技質(zhì)量部和有關(guān)型號副總設(shè)計師，16小時內(nèi)組織完成《項目質(zhì)量問題信息報表》的填寫與簽署，24小時內(nèi)按要求以書面形式主報相關(guān)院領(lǐng)導(dǎo)和主管副總師。并由主管院領(lǐng)導(dǎo)判定是否按雙五歸零要求進行落實關(guān)閉，無需雙五歸零的問題按一般質(zhì)量問題處理。

1.3 原因分析

由承試單位試驗主管負責(zé)組織試驗、設(shè)計、制造等相關(guān)人員進行原因分析，確定問題發(fā)生的根本原因。承試單位配合協(xié)調(diào)相關(guān)人員對試驗故障的原因進行調(diào)查分析和故障類型的確定，試驗提出方和生產(chǎn)廠家參與，需要時，邀請型號總質(zhì)量師、總師系統(tǒng)、同行業(yè)專家及相關(guān)單位共同參與指導(dǎo)故障原因分析。根據(jù)原因分析結(jié)果，判定試驗故障的責(zé)任單位；當責(zé)任單位在故障處理過程中發(fā)生更改時，需得到責(zé)任單位的會簽和試驗負責(zé)人的批準。初步判定的責(zé)任單位應(yīng)進一步分析故障產(chǎn)生的原因，為后續(xù)采取的糾正措施更加有效徹底，同時，也為可能的責(zé)任單位的更改提供證據(jù)。

在進行根本原因分析時，通常采用故障樹的方法找出導(dǎo)致故障的多種因素（比如設(shè)計、制造、試驗），結(jié)合現(xiàn)場的試驗監(jiān)控數(shù)據(jù)及錄像、試驗件斷口分析結(jié)果、計算分析結(jié)果，對可能導(dǎo)致試驗故障的原因進行層層分解，逐一排查?，F(xiàn)以某型飛機翼梢小翼試驗故障為例，說明故障樹方法。

根據(jù)試驗現(xiàn)場對試驗件的破壞情況檢查，設(shè)計員對可能造成試驗故障的原因進行了分析，分別從設(shè)計、制造和試驗過程三個方面進行了排查，形成了故障樹，如圖2所示。

1.3.1 制造問題復(fù)查

1）超差及代料情況

復(fù)查翼梢小翼試驗件相關(guān)的FRR單及代料單，共發(fā)現(xiàn)5項偏離，但經(jīng)評估，認為其對試驗的影響可以忽略。同時經(jīng)生產(chǎn)廠家確認，試驗件生產(chǎn)過程受控，不存在質(zhì)量問題。詳見《XX總裝安裝復(fù)查描述》、《XX部裝安裝復(fù)查描述》、《質(zhì)量通知QA-NS-2012-014XX答復(fù)》。

2）緊固件質(zhì)量

根據(jù)后續(xù)研發(fā)試驗的結(jié)果，緊固件質(zhì)量并不是本次試驗故障的主要原因。因此，試驗件制造不是本次試驗故障的主要原因。

1.3.2 試驗問題復(fù)查

試驗故障發(fā)生后，承試單位成立了自查小組對試驗載荷和試驗方法進行了全面核查，對試驗過程、試驗現(xiàn)場加載設(shè)備、試驗加載控制系統(tǒng)和試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行了全面質(zhì)量復(fù)查，結(jié)果表明試驗實施過程符合大綱要求。詳見報告《xx飛機翼梢小翼xx工況極限載荷試驗設(shè)備和設(shè)施核查報告》。因此，試驗過程控制不是本次試驗故障的主要原因。

1.3.3 設(shè)計問題復(fù)查

分別對翼梢小翼設(shè)計細節(jié)、強度分析、試驗方案進行了全面復(fù)查。同時為了更準確地分析破壞原因，設(shè)計人員建立了翼梢小翼根部連接局部細化的有限元模型，如圖3所示。

為了確定試驗支持段的影響，在分析中采用了機翼支持和試驗支持段支持兩種邊界進行對比計算，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)試驗載荷簡化、支持段剛度等因素對小翼根部釘載影響均可以忽略，但是前緣連接能較大影響緊固件載荷的分布，載荷最大緊固件在有前緣連接的情況下載荷能下降10%，通過細化有限元分析，對復(fù)合材料翼梢小翼翼面應(yīng)變進行了計算，發(fā)現(xiàn)在不計及應(yīng)力集中的情況下，復(fù)合材料應(yīng)變值均未達到許用應(yīng)變，因此排除了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)破壞的可能。

1.3.4 結(jié)論

綜上：經(jīng)過設(shè)計問題復(fù)查，發(fā)現(xiàn)小翼結(jié)構(gòu)細節(jié)存在一定不合理之處，靜強度裕度較小。試驗支持段設(shè)計加重了小翼上翼面后緣處緊固件的載荷，是該部位緊固件提前破壞的主要原因，復(fù)材翼面及支持段金屬結(jié)構(gòu)的破壞則屬于二次破壞。同時，在試驗方案中對金屬緊固件的考核過于嚴酷，屬于過考核。

1.4 故障處置及影響分析

針對原因分析所確定的因素，承試單位組織相關(guān)單位人員進行逐一糾正。當試驗機/件本體發(fā)生損傷時，可在確定責(zé)任單位前，由試驗提出方判定是否需要開出故障拒收報告FRR進行損傷處理，如需要轉(zhuǎn)開FRR，由生產(chǎn)廠家編制“故障拒收報告FRR”提交試驗提出方進行工程處理，試驗提出方給出工程處理意見，生產(chǎn)廠家配合落實FRR工程處理意見；同時，承試單位負責(zé)組織相關(guān)人員填寫故障完成處理后對后續(xù)試驗的影響分析。

1.5 糾正措施預(yù)防

責(zé)任單位根據(jù)進一步更深層次的原因分析，制定糾正措施、舉一反三，防止問題再次發(fā)生。

1）當確定為試驗件制造原因時，生產(chǎn)廠家除了按照FRR的工程處理要求對試驗件進行更改落實外，還應(yīng)該將處理情況及采取的其他相關(guān)糾正措施在試驗故障單中進行記錄。試驗件更改措施的落實過程按照型號項目及承試單位相關(guān)管理文件要求執(zhí)行。

2）當確定為試驗件設(shè)計原因時，試驗提出方應(yīng)在處理試驗故障單的同時編制相應(yīng)設(shè)計更改圖樣文件，并將設(shè)計更改情況及采取的其他相關(guān)糾正措施記錄在試驗故障單中。

3）當確定為試驗原因時，承試單位根據(jù)故障類型，如試驗方案、試驗設(shè)備或試驗操作等方面，按照本單位糾正措施和預(yù)防管理。

1.6 統(tǒng)計分析

試驗期間，承試單位應(yīng)每月定期將“試驗故障報告”匯總信息反饋試驗提出方試驗主管，試驗提出方各試驗主管對試驗故障情況進行統(tǒng)計、匯總，提交質(zhì)量部門配合跟蹤、檢查。

2 結(jié)束語

強度試驗（尤其是全機級試驗），是檢驗飛機是否安全可靠的一種傳統(tǒng)的、可靠的手段。其試驗周期長、考核部位多、受力復(fù)雜，故障有其不易分析和復(fù)現(xiàn)的特殊性。本文探討了民機強度試驗故障處理的一般方法和流程。采用故障樹分析方法查找出根本原因，并采取有針對性的糾正措施，對故障歸零有極大的幫助，也能加快民機研制的進度。

【參考文獻】

[1]羅航.故障樹分析的若干關(guān)鍵問題研究[D].電子科技大學(xué)，2010.11.25.

[2]王鳳山.飛機結(jié)構(gòu)強度試驗實用指南[Z].西安：中國飛機強度研究所，2007.