聞捷

【摘 要】現(xiàn)役大部分飛機(jī)的蒙皮材料為高強(qiáng)度鋁合金。金屬蒙皮在飛機(jī)制造過程中，由于產(chǎn)品保護(hù)不到位、工人操作不當(dāng)?shù)仍?，?huì)出現(xiàn)多種損傷，這些損傷處理不當(dāng)將會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)的使用壽命下降，嚴(yán)重的甚至?xí)斐蔀?zāi)難性后果。本文對(duì)民用飛機(jī)制造過程中出現(xiàn)的機(jī)身蒙皮損傷進(jìn)行了分類，得出了三種典型損傷形式，并對(duì)這三種典型損傷的產(chǎn)生原因及各自特點(diǎn)進(jìn)行了說明。根據(jù)三種典型損傷的具體情況，給出了三種典型損傷的具體處置方法，為后續(xù)民用飛機(jī)金屬蒙皮制造損傷的處置提供了思路。

【關(guān)鍵詞】蒙皮;民用飛機(jī);制造;損傷

中圖分類號(hào)： V267 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）19-0049-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.022

0 引言

飛機(jī)機(jī)身蒙皮用于維持飛機(jī)理論外形，使飛機(jī)擁有良好的空氣動(dòng)力學(xué)特性，是飛機(jī)的主要承力構(gòu)件，承受了氣密增壓載荷、飛行載荷及慣性載荷等，其完整性對(duì)保證飛行安全十分重要[1]。大部分現(xiàn)役飛機(jī)的機(jī)身蒙皮材料為金屬材料。金屬機(jī)身蒙皮在飛機(jī)制造過程中，由于產(chǎn)品保護(hù)不當(dāng)、工人操作不當(dāng)?shù)仍?，?huì)出現(xiàn)多種損傷，這些損傷如果處理不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)的使用壽命下降，嚴(yán)重的甚至?xí)斐蔀?zāi)難性后果[2-5]。本文對(duì)民用飛機(jī)制造過程中出現(xiàn)的機(jī)身蒙皮損傷進(jìn)行了分類分析，說明了金屬蒙皮典型損傷的產(chǎn)生原因及特點(diǎn)，給出了民用飛機(jī)金屬蒙皮損傷的一般處置方法及思路。

1 飛機(jī)金屬蒙皮典型損傷

在對(duì)民用飛機(jī)制造階段飛機(jī)金屬蒙皮出現(xiàn)的損傷進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，機(jī)身蒙皮的典型損傷包括以下三類：a）機(jī)身蒙皮劃傷;b）機(jī)身蒙皮沖擊損傷;c）機(jī)身蒙皮鉆痕損傷。下面對(duì)這三類典型損傷進(jìn)行具體介紹，給出了各類損傷的典型現(xiàn)象，并分析了各種現(xiàn)象的產(chǎn)生原因。

1.1 機(jī)身蒙皮劃傷

機(jī)身蒙皮劃傷定義為細(xì)長(zhǎng)型，深度較淺（損傷最大深度不超過0.006in），目視可見的線性損傷[2]。制造階段出現(xiàn)的機(jī)身蒙皮劃傷主要是由于在搬運(yùn)及裝配過程中，對(duì)蒙皮表面的保護(hù)不到位，蒙皮與金屬工具、工裝以及制孔刀具等發(fā)生接觸產(chǎn)生的。典型機(jī)身蒙皮劃傷，如圖1[6]所示。從機(jī)身蒙皮表面劃傷的產(chǎn)生原因可知，損傷產(chǎn)生過程中未受到?jīng)_擊載荷，損傷處不會(huì)發(fā)生材料塑性變形，因此機(jī)身蒙皮劃傷不會(huì)導(dǎo)致蒙皮出現(xiàn)裂紋。

大部分機(jī)身金屬蒙皮材料為含包鋁層的鋁合金，其包鋁層與鋁合金之間結(jié)合緊密。根據(jù)鋁合金材料規(guī)范，包鋁層厚度一般為蒙皮厚度的5%，其厚度非常薄，因此劃傷通常都會(huì)穿透包鋁層，對(duì)鋁合金本體造成損傷，最終導(dǎo)致疲勞裂紋的出現(xiàn)。機(jī)身金屬蒙皮裂紋的擴(kuò)展可能最終導(dǎo)致飛機(jī)出現(xiàn)爆炸性失壓，出現(xiàn)災(zāi)難性的事故，因此機(jī)身金屬蒙皮劃傷的合理處置對(duì)飛行安全是十分重要的[7]。

1.2 機(jī)身蒙皮沖擊損傷

機(jī)身蒙皮沖擊損傷定義為一種在蒙皮垂直方向受到大于材料屈服強(qiáng)度的沖擊載荷，導(dǎo)致表面出現(xiàn)塑性變形及表面破壞的損傷。生產(chǎn)制造階段出現(xiàn)的機(jī)身蒙皮表面沖擊損傷，根據(jù)損傷產(chǎn)生的原因可以分為兩大類：（1）由于部件進(jìn)行架上裝配時(shí)，工具及零件不慎跌落砸在蒙皮上產(chǎn)生的砸傷;（2）在安裝緊固件時(shí)，由于工人操作不當(dāng)，鉚槍或頂鐵在機(jī)身蒙皮表面造成的磕傷。典型機(jī)身蒙皮沖擊損傷如圖2[6]所示。

蒙皮上的塑性變形會(huì)使得飛機(jī)的氣動(dòng)外形發(fā)生變化，增加飛行阻力并可能帶來非正常的振動(dòng)。蒙皮的塑性變形以及表面破壞處會(huì)導(dǎo)致在損傷處出現(xiàn)應(yīng)力集中，在應(yīng)力集中處容易出現(xiàn)疲勞裂紋，使得飛機(jī)的疲勞壽命降低。當(dāng)損傷處所受沖擊能量較大時(shí)，在蒙皮損傷處表面可能會(huì)出現(xiàn)裂紋。

1.3 機(jī)身蒙皮鉆痕損傷

機(jī)身蒙皮鉆痕損傷的產(chǎn)生原因是制孔時(shí)工人操作不當(dāng)，典型的機(jī)身蒙皮表面鉆痕如圖3[6]所示。由于鉆痕的產(chǎn)生過程與制孔過程相同，因此鉆痕損傷處不會(huì)出現(xiàn)裂紋及蒙皮塑性變形，其損傷深度一般比較深，鉆痕表面粗糙度較好。

2 機(jī)身蒙皮表面損傷處置方法

2.1 機(jī)身蒙皮表面劃傷處置方法

機(jī)身蒙皮表面劃傷的處置方法為：a）對(duì)劃傷周圍20倍損傷深度范圍進(jìn)行打磨，打磨范圍示意圖見圖4，打磨后要求打磨區(qū)域與未打磨區(qū)域的過渡區(qū)之間過渡光滑，打磨區(qū)域的粗糙度不應(yīng)低于圖紙要求的粗糙度;b）對(duì)打磨區(qū)域進(jìn)行阿洛丁處理;c）對(duì)打磨區(qū)域按圖紙要求重新噴涂底漆及面漆。

2.2 機(jī)身蒙皮沖擊損傷處置方法

當(dāng)機(jī)身蒙皮出現(xiàn)沖擊損傷時(shí)，由于外力沖擊可能產(chǎn)生裂紋，因此處理機(jī)身蒙皮沖擊損傷的第一步應(yīng)為對(duì)損傷處進(jìn)行無損檢測(cè)判斷是否存在裂紋[8]。

當(dāng)損傷處未發(fā)現(xiàn)裂紋時(shí)，首先對(duì)蒙皮變形處進(jìn)行校形，校形完成后對(duì)校形處再次進(jìn)行無損檢測(cè)，確保校形不會(huì)產(chǎn)生裂紋，后續(xù)按機(jī)身蒙皮表面劃傷處置方法進(jìn)行處置。

當(dāng)無損檢查報(bào)告顯示表面損傷處存在裂紋時(shí)，須根據(jù)裂紋大小選擇處理方法。

當(dāng)裂紋長(zhǎng)度小于0.198in時(shí)，在損傷處鉆孔去除裂紋，去除裂紋后如果仍存在變形，則須對(duì)變形進(jìn)行校形處理，校形完成后使用鉚釘進(jìn)行堵孔。堵孔時(shí)在蒙皮外側(cè)淺锪窩，锪窩深度不超過0.5mm，緊固件制成頭凸出零件表面部分銑平，對(duì)鉚釘銑平處進(jìn)行阿洛丁處理并噴涂底漆和面漆。

當(dāng)裂紋長(zhǎng)度大于0.198in時(shí)，根據(jù)裂紋大小切除損傷處蒙皮，制作墊板及加強(qiáng)板，墊板用于填充蒙皮切除處，保證處置后蒙皮外表面的氣動(dòng)性能，加強(qiáng)板安裝在機(jī)身內(nèi)側(cè)。

2.3 機(jī)身蒙皮鉆痕損傷處置方法

機(jī)身蒙皮鉆痕損傷的特點(diǎn)與機(jī)身蒙皮表面劃傷類似，不會(huì)出現(xiàn)變形及裂紋。當(dāng)鉆痕深度小于損傷處蒙皮厚度10%時(shí)，對(duì)鉆痕附近20倍深度范圍內(nèi)進(jìn)行打磨，打磨時(shí)保證不增加損傷深度，打磨后保證光滑過渡，后續(xù)對(duì)打磨處進(jìn)行表面處理及補(bǔ)涂漆層操作。

對(duì)于鉆痕深度超過損傷處蒙皮厚度10%的情況，且鉆痕與相鄰緊固件孔的凈間距大于1.27mm時(shí)，將鉆痕鉆透，使用鉚釘或埋頭柱塞進(jìn)行堵孔。使用鉚釘堵孔時(shí)，在蒙皮外表面進(jìn)行淺锪窩，锪窩深度不超過0.5mm，安裝沉頭鉚釘，鉚釘頭凸出部分銑平，對(duì)銑平處進(jìn)行阿洛丁處理并噴涂漆層。

對(duì)于鉆痕深度超過損傷處蒙皮厚度10%的情況，且鉆痕與相鄰緊固件孔的凈間距小于1.27mm時(shí)，對(duì)相鄰緊固件孔進(jìn)行擴(kuò)孔，擴(kuò)孔后消除了鉆痕，使用襯套冷凍安裝進(jìn)行堵孔，在襯套中心制孔并安裝緊固件。

3 總結(jié)

本文對(duì)飛機(jī)的機(jī)身蒙皮表面損傷進(jìn)行了研究，具體內(nèi)容包括以下兩方面：

（1）對(duì)機(jī)身蒙皮表面損傷進(jìn)行了分類，得出了機(jī)身蒙皮表面劃傷、機(jī)身蒙皮表面沖擊損傷及機(jī)身蒙皮表面鉆痕這三種主要損傷形式，并對(duì)這三種典型損傷的產(chǎn)生原因及各自特點(diǎn)進(jìn)行了說明。

（2）根據(jù)三種典型損傷的具體情況，給出了三種典型損傷的具體處置方法，為后續(xù)民用飛機(jī)金屬蒙皮的制造損傷處置提供了思路。

【參考文獻(xiàn)】

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