魏士禮 葛春生

（中航沈飛民用飛機有限責任公司工程研發(fā)事業(yè)部，遼寧 沈陽 110000）

0 引言

民用飛機結(jié)構(gòu)修理手冊是用于飛機結(jié)構(gòu)在允許損傷范圍內(nèi)易損結(jié)構(gòu)部件的識別、損傷判別、修理相關(guān)信息，也提供與結(jié)構(gòu)修理關(guān)聯(lián)的操作程序等技術(shù)信息。隨著復合材料在民用飛機主結(jié)構(gòu)上的大范圍應用，與復合材料結(jié)構(gòu)維修相關(guān)的技術(shù)信息也需編制入結(jié)構(gòu)修理手冊中，供飛機維護使用。復合材料結(jié)構(gòu)的設計和制造工藝與傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)不同，因此，復合材料結(jié)構(gòu)的標準實施也不盡相同。本文根據(jù)復合材料結(jié)構(gòu)的設計、制造和修理工藝特點，從規(guī)章條款和編制思路等方面研究復合材料結(jié)構(gòu)標準實施的編制。

1 結(jié)構(gòu)修理手冊概述

民用飛機結(jié)構(gòu)修理手冊（SRM）是飛機服役期間結(jié)構(gòu)修理的指導性文件，是飛機結(jié)構(gòu)修理的法定技術(shù)文件[1]。民用飛機結(jié)構(gòu)修理手冊的主要目的是向飛機運營和維修單位提供一套維護說明書，以保證飛機的正常維護和維修。它是維修程序類的持續(xù)適航文件（ICA），其特點具有法規(guī)性、有效性和規(guī)范性[2，3]。

1.1 法規(guī)性

民用飛機結(jié)構(gòu)修理手冊是由飛機主制造商依據(jù)民航規(guī)章要求而編制的并通過民航局的批準或認可的文件，是各類規(guī)章在技術(shù)操作方面的延伸，也是航空公司落實持續(xù)適航責任的技術(shù)標準規(guī)范。在編制標準實施時，應考慮飛機運營和維修單位是否具備相應的技術(shù)和條件。

1.2 有效性

由于民用飛機在各階段改型/改裝頻繁，造成同一機型不同時期、不同生產(chǎn)批次之間存在著構(gòu)型差異，而結(jié)構(gòu)修理手冊作為非客戶化文件應對同型號所有飛機構(gòu)型均適用。在編制標準實施時應考慮現(xiàn)行有效的所有與復合材料相關(guān)的設計要素。

1.3 規(guī)范性

民用飛機結(jié)構(gòu)修理手冊一般根據(jù)航空技術(shù)出版物規(guī)范ATA2200或S1000D標準進行編制的[4]，便于保證文件體系的準確、完整、可控和便于使用。標準實施編制要滿足規(guī)范要求。

2 標準實施

結(jié)構(gòu)修理手冊作為程序類的持續(xù)適航文件，用于指導飛機結(jié)構(gòu)修理的指導性文件，應具備良好的完整性和操作性，以提高結(jié)構(gòu)修理的效率，縮短停場時間，提高維修性和經(jīng)濟性[5]。結(jié)構(gòu)修理手冊的主體架構(gòu)可以分為標準實施和機體結(jié)構(gòu)，標準實施章節(jié)包含了機體結(jié)構(gòu)相關(guān)的所有可操作的說明性、工藝性、規(guī)范性內(nèi)容[6]。

2.1 標準實施編制思路

結(jié)構(gòu)修理手冊的主要作用是指導結(jié)構(gòu)修理，主要目的是為飛機運營和維修單位提供結(jié)構(gòu)修理相關(guān)的所有技術(shù)要求，這些技術(shù)信息匯總成結(jié)構(gòu)修理手冊的標準實施文件章節(jié)，即結(jié)構(gòu)修理手冊51章，其編制思路可歸納如圖1所示。

圖1 標準實施的編制思路

根據(jù)圖1所示的編制思路，為滿足復合材料結(jié)構(gòu)在損傷后恢復至滿足適航要求的狀態(tài)，需給出每個步驟對應的說明和技術(shù)規(guī)范。因此，復合材料標準實施應包含結(jié)構(gòu)概述、損傷檢查與去除、允許損傷、復合材料修理工序、標準修理方案和材料等[7]。

2.2 結(jié)構(gòu)概述

結(jié)構(gòu)概述用于描述主要復合材料部件的位置，并以結(jié)構(gòu)的主要材料進行分類，以圖表形式給出復合材料結(jié)構(gòu)部件相對于飛機的位置，便于維修人員快速確定損傷的部位結(jié)構(gòu)材料，如圖2所示。

圖2 主要復材部件位置圖例

2.3 損傷檢查與去除

2.3.1 損傷的定義

復材結(jié)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)損傷的原因相同，但造成損傷后的效果略有不同，因此需對復材的損傷進行定義，以便于在實際檢查操作過程中判斷損傷的形式。應對常見復合材料結(jié)構(gòu)損傷類型進行歸納和定義，如裂紋、緊固件孔損傷、分層、凹坑、邊緣侵蝕、纖維損傷、熱損傷、基體缺陷、刻痕、刮傷、鑿傷、穿透以及紫外線損傷的基本描述[8]，并給出每種損傷的原因和可能引起的失效模式，以及進行損傷評估的假設條件。

2.3.2 損傷的檢查

由于復合材料結(jié)構(gòu)的特性，不是總能通過對零件的目視檢查來確定損傷的尺寸和類型。結(jié)構(gòu)修理手冊中的允許損傷限制（ADL）優(yōu)先通過目視檢查進行確定。如果損傷大于批準的ADL，則需使用無損檢測找到所有的損傷[9]。因此，需給出復合材料損傷的一般檢查和無損檢查的技術(shù)要求和步驟，指導損傷發(fā)生或可能發(fā)生后對結(jié)構(gòu)進行計劃和非計劃的檢查。

2.3.3 損傷的去除

復合材料結(jié)構(gòu)一般由樹脂、纖維和/或蜂窩組成，因此損傷去除應以損傷的尺寸來確定。如損傷未傷及纖維和/或蜂窩，即為表面的樹脂損傷，此時可通過表面打磨樹脂進行損傷去除。如損傷已傷及纖維和/或蜂窩，需對損傷進行挖補修理，對損傷進行去除。每類損傷的去除均需要提供對應的技術(shù)內(nèi)容和程序步驟。

2.3.4 損傷檢查和去除的工具

對于復合材料結(jié)構(gòu)的損傷檢查可能使用到特殊的工具，如無損檢測工具和儀器。損傷去除可能用到特殊的刀具和工具，如磨具、鉆具和洗塵設備等，這些工具應由主制造商根據(jù)結(jié)構(gòu)特點進行指定，并編入手冊相關(guān)章節(jié)中。

2.4 允許損傷

復合材料部件不同類型和尺寸的損傷會顯著影響結(jié)構(gòu)剩余強度，依此可以確定安全操作飛機的允許損傷尺寸。

（1）對于未傷及纖維和/或蜂窩的表面和邊緣損傷，可通過簡單的打磨處理和樹脂刮平工藝進行處理。對于傷及纖維和/或蜂窩的損傷，結(jié)構(gòu)的剩余強度依然滿足飛機的安全時，也可以通過快速膠帶修理，或樹脂刮平對損傷進行處理，但要給出特定的檢查間隔。

（2）對于結(jié)構(gòu)剩余強度無法保證飛機安全的損傷，需進行修理；這個過程即為分析結(jié)構(gòu)允許損傷的過程。給出允許損傷評估和分析程序，用于現(xiàn)場判斷損傷是否可被允許。

（3）不同的結(jié)構(gòu)如層壓板、蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)、玻纖結(jié)構(gòu)等，允許損傷的評估和分析程序應分別給出。

2.5 復合材料修理工序

復合材料結(jié)構(gòu)在修理時通常會采用加熱固化。因此需給出加熱和固化的所有相關(guān)要求和操作程序。

2.5.1 加熱設備要求

復合材料零件在修理過程中一般會采用電熱毯、烘箱或者熱壓罐進行加熱，因此應給出適用于外場修理的加熱設備的要求和程序，例如：

（1）加熱設備溫度場的要求，如果使用電熱毯，必須確保熱毯合格并且正常工作，主要驗證電熱毯的電阻和溫差。

（2）加熱前需找出修補目標結(jié)構(gòu)的熱區(qū)和冷區(qū)，然后調(diào)整加熱或隔熱，直到修復區(qū)域的溫度在所要求的溫度范圍內(nèi)。

2.5.2 去除水分和濕氣

由于復合材料結(jié)構(gòu)的吸濕特性，以及在修理固化時加熱會導致水分蒸發(fā)或者沸騰，引發(fā)復合材料結(jié)構(gòu)的分層和其他缺陷，因此對于所有類型的復合材料結(jié)構(gòu)件在進行修理之前，均需執(zhí)行干燥處理。對不同結(jié)構(gòu)類型的復合材料結(jié)構(gòu)均給出對應的去除水分和濕氣的程序。

2.5.3 真空袋工序

復合材料結(jié)構(gòu)的修理主要采用真空袋的方式進行修理，因此需要給出真空袋的相關(guān)程序。如用于鋪層的壓實使用的臨時真空袋工序，用于金屬膠接、層壓板固化、蜂窩固化和雙面零件的真空袋工序以及與真空袋配合的熱電偶設置的工序。零件在制造過程至少總有一面是貼合工裝，但維修過程中零件無法拆下或現(xiàn)場無法獲取相應的零件工裝，因此真空袋工藝需考慮修理現(xiàn)場的工具和設備，對工藝進行相應的改進，以滿足現(xiàn)場修理的需求。

2.5.4 固化工序

“資金、技術(shù)、企業(yè)、人才”是農(nóng)業(yè)建設發(fā)展建設過程中不可或缺的四大元素。會上，國務院參事室特約研究員、原農(nóng)業(yè)部黨組成員、總經(jīng)濟師張玉香，墨西哥農(nóng)業(yè)部駐華代表處公使卡洛斯·阿爾德科，日本駐華大使館經(jīng)濟部官員山本裕介，清華大學農(nóng)村研究院首席專家、發(fā)改委農(nóng)村經(jīng)濟司原副司長方言，國家發(fā)展和改革委員會宏觀經(jīng)濟研究院副院長馬曉河等嘉賓先后進行了發(fā)言。

復合材料零件制造過程中一般采用熱壓罐進行加熱，溫度場均衡，固化穩(wěn)定。但現(xiàn)場條件限制采用電熱毯進行加熱時，溫度場控制較難，因此需對零件的固化工序明確定義，以保證結(jié)構(gòu)的修理結(jié)果滿足預期要求。

2.6 標準修理

2.6.1 允許損傷的修理

對于允許損傷限制以內(nèi)，或未傷及纖維的損傷，可采用樹脂刮涂工序進行修理。該工序應對飛機所有構(gòu)型均適用。

2.6.2 標準修理

復合材料結(jié)構(gòu)損傷超過允許損傷的限制時，需對結(jié)構(gòu)進行修理。在標準實施章節(jié)中給出標準修理的工序，便于指導現(xiàn)場修理，提高維修效率。一般在標準實施章節(jié)中，應給出與機型所涉及復合材料結(jié)構(gòu)構(gòu)型相關(guān)的標準修理工序，例如：

（1）濕鋪層材料的修理工序；

（3）主結(jié)構(gòu)緊固件孔維修工序；

（4）凹坑和小孔修理工序等。

2.7 材料相關(guān)

由于復合材料本身的材料特性，其運輸和貯存都需要特定的環(huán)境，因此，應給出機型修理涉及的復合材料牌號類型的來源、采購、運輸、貯存和使用限制等技術(shù)要求，以保證材料的安全有效性。

3 結(jié)語

結(jié)構(gòu)修理手冊的標準實施包含了飛機結(jié)構(gòu)運營維護和修理的所有技術(shù)說明和技術(shù)規(guī)范。這些技術(shù)說明和工序均來自設計和制造的技術(shù)文件和工藝文件。技術(shù)文件和工藝文件需按照航空技術(shù)出版物規(guī)范ATA2200或S1000D標準進行重新編制為程序類的便準實施文件，以便于飛機的運營和維修單位進行使用。