徐海蓉

(廣州民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院 飛機維修工程學(xué)院，廣州 510470)

民用航空運輸類飛機在運營的過程中，結(jié)構(gòu)不可避免地會出現(xiàn)偶然損傷、腐蝕和疲勞損傷，尤其偶然損傷最為常見，如鳥擊(見圖1)、雷擊(見圖2)、雹擊等環(huán)境因素以及工作梯、車輛刮碰等人為因素導(dǎo)致的偶然損傷。

圖1 典型飛機結(jié)構(gòu)鳥擊

圖2 典型飛機結(jié)構(gòu)雷擊

偶然損傷的出現(xiàn)常常使航線維護(hù)人員猝不及防。由于飛機后續(xù)通常已排滿航班，因此，如果結(jié)構(gòu)損傷在航線運營的過程中處理不當(dāng)，該停場的不停場，將會影響飛行安全；不該停場的停場，將會使航班延誤甚至取消，導(dǎo)致飛機非計劃停場，從而導(dǎo)致直接和間接的經(jīng)濟損失。為確保航線運營的飛機在受到損傷后能盡快、安全地投入運營，本文提出了一種基于結(jié)構(gòu)種類的航線飛機損傷快速處理技術(shù)方案，可以根據(jù)飛機結(jié)構(gòu)所屬結(jié)構(gòu)種類對結(jié)構(gòu)損傷進(jìn)行快速處理。

1 內(nèi)場大修和航線搶修

飛機結(jié)構(gòu)損傷處理分成內(nèi)場大修和航線搶修。內(nèi)場大修屬于計劃停場維修，停場時間和經(jīng)濟損失由定檢完成的幾千項例行和非例行維修工作共同決定、分擔(dān)，單項結(jié)構(gòu)損傷處理工作分擔(dān)的飛機停場經(jīng)濟損失很少。飛機進(jìn)機庫維修之前，定檢計劃部門根據(jù)維修工作內(nèi)容、維修經(jīng)驗等，已經(jīng)將所需停場時間、航材、工具設(shè)備以及人員等維修條件提前準(zhǔn)備好。因此，內(nèi)場大修完成的結(jié)構(gòu)損傷修理一般采用永久性修理，在飛機整個使用壽命期限內(nèi)應(yīng)該能夠保證飛行安全。

航線搶修(Aircraft on Ground，AOG)，是指對飛機在航線運營過程中出現(xiàn)的單個結(jié)構(gòu)損傷進(jìn)行處理。按照航線計劃飛機后續(xù)通常排有航班任務(wù)，因此，航線對于損傷處理的快慢將直接決定非計劃停場時間的長短，也直接與經(jīng)濟損失密切相連。所以，對于航線發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)損傷處理需堅持兩個原則：既要保證飛行安全，又要最大限度地減少非劃停場時間。通常，采用臨時修理。

航線運營期間飛機結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的損傷絕大多數(shù)是偶然損傷。偶然損傷具有偶然性、突發(fā)性，一般不具備結(jié)構(gòu)損傷修理所需停場時間、航材、工具設(shè)備以及人員等維修條件；結(jié)構(gòu)損傷特征明顯且一般具有較強的分布規(guī)律；飛機外表面蒙皮等結(jié)構(gòu)受損，桁條、框/肋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)不一定受損；結(jié)構(gòu)損傷可能直接影響飛行安全。

2 結(jié)構(gòu)種類及結(jié)構(gòu)種類分類

飛機結(jié)構(gòu)根據(jù)承受載荷種類的不同以及失效后果的不同分為兩大類，一類是主要結(jié)構(gòu)(Structural Significant Items，SSI)，一類是次要結(jié)構(gòu)(Secondary Structures)[1]。從承受載荷種類來看，主要結(jié)構(gòu)是承受飛行載荷、地面載荷、增壓載荷的結(jié)構(gòu)件[1]，也就是說，某結(jié)構(gòu)件只要承受了以上三種載荷中的任何一種載荷，該結(jié)構(gòu)件就為主要結(jié)構(gòu)件。次要結(jié)構(gòu)是只承受自身質(zhì)量力或/和空氣動力的結(jié)構(gòu)件。從失效后果而言，失效后會影響飛機持續(xù)適航性的結(jié)構(gòu)件是主要結(jié)構(gòu)。反之，則是次要結(jié)構(gòu)。

根據(jù)失效后是否會導(dǎo)致災(zāi)難性的后果，主要結(jié)構(gòu)又分為重要結(jié)構(gòu)(Principal Structural Elements, PSE)和其他主要結(jié)構(gòu)(Other Structural Significant Items)。重要結(jié)構(gòu)是失效后會導(dǎo)致災(zāi)難性后果的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件。根據(jù)結(jié)構(gòu)是否對疲勞敏感，主要結(jié)構(gòu)又分為疲勞敏感結(jié)構(gòu) (Fatigue Critical Baseline Structures，F(xiàn)CBS) 和非疲勞敏感結(jié)構(gòu)(Non Fatigue Critical Baseline Structures)。

結(jié)構(gòu)種類分類流程如圖3所示。

圖3結(jié)構(gòu)種類分類流程

根據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計目的可知，次要結(jié)構(gòu)失效將不影響飛機的持續(xù)適航性，即失效不影響飛行安全。次要結(jié)構(gòu)的主要作用是保持飛機的氣動外形光滑、降低飛行阻力。主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計目的是要承受飛行載荷、地面載荷或增壓載荷。因此，飛機在航線運營中存在損傷的結(jié)構(gòu)如經(jīng)評定是次要結(jié)構(gòu)，可以采用簡單的處理方式，以保持該結(jié)構(gòu)光滑的氣動外形為主，比如風(fēng)扇整流罩出現(xiàn)小凹坑可以采用貼鋁箔的方式保持光滑的氣動外形[2]，盡快處理完后放行飛機。該損傷可保留到航后或后續(xù)定檢中進(jìn)行進(jìn)一步處理。這樣就避免了該損傷帶來的該飛機不必要的非計劃停場損失。如損傷的結(jié)構(gòu)是主要結(jié)構(gòu)，則需評定該損傷結(jié)構(gòu)是否滿足適航要求。

3 飛機結(jié)構(gòu)損傷處理要求

根據(jù)飛機結(jié)構(gòu)要求，飛機結(jié)構(gòu)在設(shè)計和維修方面均需滿足安全性要求和經(jīng)濟性要求，也就是要滿足適航要求和飛機利用率要求。

3.1 適航要求

3.1.1 強度和變形要求

中國民用航空規(guī)章CCAR-25-R4第25.305條對飛機結(jié)構(gòu)強度和變形要求如下：結(jié)構(gòu)必須能夠承受限制載荷而無有害的永久變形，在直到限制載荷的任何載荷作用下，變形不得妨害安全運行；結(jié)構(gòu)必須能夠承受極限載荷至少三秒鐘而不破壞，其中限制載荷是指飛機服役中預(yù)期的最大載荷，極限載荷是限制載荷乘以規(guī)定的安全系數(shù)(除非另有明確規(guī)定，安全系數(shù)通常采用1.5)[3]。根據(jù)適航要求，飛機結(jié)構(gòu)必須滿足強度和變形要求，即滿足限制載荷和極限載荷要求，否則將會影響飛行安全。當(dāng)結(jié)構(gòu)損傷導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力下降到極限載荷以下水平時，需要被及時檢查發(fā)現(xiàn)，并通過加強修理或更換修理恢復(fù)結(jié)構(gòu)損失的承載能力。

3.1.2 耐久性要求

中國民用航空規(guī)章CCAR-25-R4第25.571條要求結(jié)構(gòu)修理滿足耐久性要求。結(jié)構(gòu)損傷一般會破壞結(jié)構(gòu)表面漆層等腐蝕防護(hù)層、降低結(jié)構(gòu)腐蝕防護(hù)能力。因此，需要及時修復(fù)結(jié)構(gòu)表面腐蝕預(yù)防和控制保護(hù)層。中國民用航空規(guī)章CCAR-25-R4第25.609條規(guī)定，每個結(jié)構(gòu)零件必須滿足此項要求，即有適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，以防止使用中由于腐蝕原因引起性能降低或強度喪失[3]。

部分損傷型式會引起應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞開裂，影響結(jié)構(gòu)的耐久性。如擦傷即屬此類，需要通過打磨等簡單修理措施清除。

3.1.3 損傷容限要求

中國民用航空規(guī)章CCAR-25-R4第25.571條要求確定預(yù)期的損傷部位和型式，并制定預(yù)防災(zāi)難性破壞必須的損傷檢查要求。第25.611條要求檢查方法與首次檢查期限和重復(fù)檢查間隔匹配，且優(yōu)先選用目視檢查[3]。因此，必須對可能導(dǎo)致飛機災(zāi)難性破壞的重要結(jié)構(gòu)損傷處理進(jìn)行評估并確定損傷檢查要求。重要結(jié)構(gòu)損傷處理后的檢查要求必須能夠避免飛機災(zāi)難性破壞。這就意味著損傷導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力下降到限制載荷之前必須能夠被檢查發(fā)現(xiàn)。

3.2 飛機利用率要求

飛機投入運營時必須滿足上述適航要求才能確保飛行安全。但飛機投入使用后，偶然損傷、腐蝕、疲勞損傷的出現(xiàn)不可避免，如果結(jié)構(gòu)只能承受中國民用航空規(guī)章CCAR-25-R4第25.305條規(guī)定的承載要求，輕微損傷也將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力低于極限載荷(不適航)，必須進(jìn)行加強修理或更換修理，這就會導(dǎo)致非計劃停場修理，從而帶來極大的經(jīng)濟損失。因此，為提高飛機利用率，結(jié)構(gòu)承載能力必須有一定的設(shè)計裕度。這個設(shè)計裕度對應(yīng)的輕微損傷限制就是允許損傷(Allowable Damage Limits， ADL)，如圖4所示。

圖4 允許損傷

根據(jù)適航要求以及航空公司對于飛機利用率的要求，受到損傷的飛機結(jié)構(gòu)如果是主要結(jié)構(gòu)，在允許損傷范圍內(nèi)則屬輕微損傷，在考慮飛機利用率情況下可以簡單處理放行。超出允許損傷則不滿足適航要求，必須要加強修理或更換修理后才能放行。由于損傷出現(xiàn)在航線，為了減少非計劃停場時間，通常采用臨時加強修理。

4 航線對不同種類結(jié)構(gòu)損傷快速處理流程

航線對于不同結(jié)構(gòu)種類出現(xiàn)的損傷快速處理流程如圖5所示。當(dāng)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)受到損傷時，先評定該結(jié)構(gòu)是主要結(jié)構(gòu)還是次要結(jié)構(gòu)；如果是次要結(jié)構(gòu)受到損傷，則該損傷不影響飛行安全，可簡單處理后放行。如果該損傷結(jié)構(gòu)是主要結(jié)構(gòu)，應(yīng)評定該結(jié)構(gòu)損傷是否超出允許損傷。如果經(jīng)評定是允許損傷(ADL)，則飛機可以簡單處理后放行；如果經(jīng)評定超出了允許損傷(ADL)，則必須停場加強修理或更換修理[4]。比如航線發(fā)現(xiàn)某結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)了擦傷，先評定該結(jié)構(gòu)是不是次要結(jié)構(gòu)，如果是次要結(jié)構(gòu)則可簡單處理甚至直接放行，操作保留到航后或后續(xù)合適的時間進(jìn)行處理；如果評定該受損結(jié)構(gòu)是主要結(jié)構(gòu)，則需評定該擦傷是否超出允許損傷。對損傷進(jìn)行打磨和拋光去除后進(jìn)行評定。如果此擦傷是允許損傷，則可根據(jù)許可的停場時間進(jìn)行簡單處理。如果停場時間不允許，則直接放行，待航后再實施清潔、表面處理、噴底漆和面漆等工作；如果停場時間允許，則清潔損傷區(qū)域、表面處理、噴底漆和恢復(fù)裝飾性面漆后放行[5]。如果該擦傷經(jīng)評定超出允許損傷，則必須加強修理或更換修理后才可放行[4]。

圖5結(jié)構(gòu)損傷快速處理流程

5 結(jié)語

飛機在航線運營的過程中不可避免地會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷，分清結(jié)構(gòu)種類，即是否主要結(jié)構(gòu)，可以對損傷進(jìn)行快速處理。在次要結(jié)構(gòu)受到損傷，以及主要結(jié)構(gòu)受到損傷但在允許損傷范圍內(nèi)時，可以簡單處理后放行，既不影響飛行安全又可以最大限度地減少非計劃停場時間。主要結(jié)構(gòu)超出允許損傷后必須停場修理，否則影響飛行安全。

[1] Boeing.737-800 Structural Repair Manual[M].Seattle：Boeing,2015:49-51.

[2] 黃昌龍.波音飛機金屬結(jié)構(gòu)修理實用技術(shù)[M].北京：航空工業(yè)出版社，2001:22-27.

[3] 中國民用航空局.運輸類飛機適航標(biāo)準(zhǔn)：CCAR-25-R4[S/OL].[2016-03-17]. http://www.caac.gov.cn/XXGK/XXGK/MHGZ/201606/t20160622_38638.html.

[4] 周廣洲.波音民用飛機結(jié)構(gòu)損傷分類及處理程序[J].民用飛機設(shè)計與研究,2016(2):78-81.

[5] 劉中華,劉朝妮,黃昌龍,等.民機結(jié)構(gòu)偶然損傷及其修理方法[J].航空維修與工程,2012 (5):73-74.