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        波音飛機(jī)鉚釘OVER-DRIVING 研究

        2020-07-01 01:27:40鞏小波山東太古飛機(jī)工程有限公司
        航空維修與工程 2020年5期
        關(guān)鍵詞:飛機(jī)變形

        ■ 鞏小波/山東太古飛機(jī)工程有限公司

        0 引言

        在當(dāng)前航空業(yè)高速發(fā)展的背景下,鉚接依然是飛機(jī)制造和維修最普遍的連接方式,這主要由飛機(jī)制造材料、材料特性、飛行特性、重量要求等決定。鉚接可實(shí)現(xiàn)部件連接、載荷傳遞,鉚接工藝對飛機(jī)安全至關(guān)重要。

        鉚接是通過對鉚釘擠壓、抽拉,使鉚釘發(fā)生變形,來實(shí)現(xiàn)多個(gè)零件的相互連接。鉚釘根據(jù)構(gòu)型可分為實(shí)心鉚釘和盲鉚釘(抽芯鉚釘)。本文分析的是實(shí)心鉚釘?shù)你T接工藝要求。鉚釘鉚接過程類似于鍛造過程,在外力的作用下,鉚釘桿身發(fā)生塑性變形,桿身高度減小而直徑增大,以形成墩頭的方式達(dá)到連接目的。在飛機(jī)制造及維修中,鉚接工藝屬于永久性連接,日常維護(hù)中不需要拆卸,拆除后鉚釘不能再次使用必須報(bào)廢。

        1 波音飛機(jī)對鉚釘鉚接的要求

        波音結(jié)構(gòu)修理手冊針對鉚釘鉚接的要求分為正常鉚接和過鉚/過鐓(OVER-DRIVING 或OVER-DRIVEN),兩者對鉚釘墩頭直徑的要求不同,鉚接墩頭形狀、大小、狀態(tài)是判斷鉚釘是否被正確鉚接的關(guān)鍵因素,結(jié)構(gòu)修理手冊(SRM)中就墩頭是否滿足要求有詳細(xì)說明。

        波音SRM 中將鉚釘墩頭的數(shù)值分為D 和H(見圖1),D 分為NORMAL DRIVING 和OVER-DRIVING 兩種,如表1 所示。

        相同型號的鉚釘OVER-DRIVING墩頭直徑大于NORMAL DRIVING。以下是作者對波音手冊及維修方案中OVER-DRIVING 的使用原因分析:

        圖1 波音墩頭尺寸示意

        表1 波音鉚釘墩頭尺寸要求

        1) 在結(jié)構(gòu)連接中主要通過鉚釘?shù)臈U身承受剪切力,墩頭承受相應(yīng)的拉應(yīng)力。通過OVER-DRIVING 可以增大墩頭直徑,增大墩頭與連接件表面的接觸面積,因此可以增大鉚釘?shù)睦瓚?yīng)力。

        2) OVER-DRIVING 通過充分鉚接可以增加孔壁內(nèi)鉚釘桿身的變形量,從而保證桿身與孔壁的充分結(jié)合,增強(qiáng)密封性。墩頭直徑變大,增加與連接件表面的接觸面積,增強(qiáng)密封性。

        3) OVER-DRIVING 通過充分鉚接增加孔壁內(nèi)鉚釘桿身變形量,直徑變大對連接件孔壁產(chǎn)生壓力,連接部件孔壁發(fā)生變形,存在一定的壓應(yīng)力,從而提高連接部件孔壁的疲勞強(qiáng)度,增強(qiáng)耐久性。

        4) OVER-DRIVING 鉚釘鉚接墩頭的變形量較大,隨鉚接過程的延長,桿身發(fā)生變形硬化,容易出現(xiàn)墩頭裂紋。

        5) OVER-DRIVING 的鉚接力度較NORMAL DRIVING 大,孔壁桿身變形量大,對于最外側(cè)孔、孔距不滿足1.7D的位置容易出現(xiàn)孔壁變形不均勻、邊緣凸起、應(yīng)力集中,導(dǎo)致疲勞裂紋出現(xiàn)、耐久性下降,板材較薄位置尤為明顯。

        2 案例分析

        在飛機(jī)維修方案中,關(guān)鍵區(qū)域、主要結(jié)構(gòu)的鉚釘鉚接通常要求OVER- DRIVING,對于邊距不足1.7D 的位置一般會特別指出不需要OVER-DRIVING。

        以下內(nèi)容節(jié)選自波音公司對超手冊修理方案的答復(fù)。

        1) 某飛機(jī)//L/H BS482 FRAME REPAIR AT PENETRATION HOLE- DEVIATION TO SRM 53-00-07 REPAIR13。

        波音回復(fù)為“Install all rivets over- driven to a minimum 1.4D driven head per SRM,51-40-2,F(xiàn)igure 3,Table II. Install rivets dry. ” 即所有的鉚釘(BACR15BB)都應(yīng)按照SRM 51-40-2,F(xiàn)igure 3,Table II over-driven。

        2)//R/H BS482 FRAME REPAIR AT PENETRATION HOLE- DEVIATION TO SRM53-00-07 REPAIR13。

        波音回復(fù)為“Install all rivets (except as noted) over-driven to a minimum 1.4D driven head per SRM 51-40-2, Figure 3, Table II. Install rivets dry. Do NOT overdrive the BACR15BB5D rivets that are identified as FL1 in Ref /E/ sketch?!?/p>

        此方案中同一修理區(qū)域不同邊距鉚釘?shù)你T接要求是不一樣的。即波音認(rèn)為,此區(qū)域的6 個(gè)SEM(除STUD HOLE 孔)緊固件的鉚接,4 個(gè)邊距小于1.7d 的孔不應(yīng)采用OVER-DRIVEN,另兩個(gè)邊距大于1.7d 的孔則應(yīng)采用OVER-DRIVEN,如圖2 所示。

        3 其他機(jī)型的要求

        目前,針對鉚釘墩頭OVER-DRIVING 的特殊要求,只在波音飛機(jī)維修文件中出現(xiàn)??湛?、CRJ、SAAB、ERJ等其他機(jī)型的維修文件中并沒有類似要求,只是就鉚釘安裝后墩頭的尺寸給出了極限值或范圍值,如表2、表3 所示。

        圖2 波音回復(fù)對此區(qū)域的安裝鉚釘?shù)木唧w解釋

        表2 2024、2117、3.1124鉚釘墩頭尺寸

        表3 2017、7050、3.1324鉚釘墩頭尺寸

        相對于波音飛機(jī)來說,空客飛機(jī)的要求更簡單,同類型的鉚釘只有一個(gè)極限值或范圍值要求。其他機(jī)型也與空客類似。

        4 總結(jié)

        在飛機(jī)維修方案的設(shè)計(jì)及維修方案實(shí)施的過程中,需要明確安裝鉚釘?shù)念愋图跋鄳?yīng)的安裝標(biāo)準(zhǔn)。維修施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按照手冊、方案標(biāo)準(zhǔn)的要求來完成。不同類型的鉚釘是否被正確地鉚接,直接影響飛機(jī)在飛行中載荷的傳遞及結(jié)構(gòu)的承載,只有嚴(yán)格執(zhí)行維修標(biāo)準(zhǔn)才能確保飛行安全。

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