波音737飛機輪轂螺栓無損檢測的問題分析

黃方遒

摘 要：飛機輪轂是一個承受應力比較集中的部件，定期對輪轂螺栓進行無損檢測對于確保飛機安全起降十分重要。本文改進磁力檢測工藝規范，提高檢測效率和精度，著重分析螺栓裂紋常見部位和報廢率的變化規律，給維修和使用部門提出合理化建議，確保證輪轂使用安全。

關鍵詞：無損探傷 磁粉檢測 輪轂螺栓

中圖分類號：V2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0078-02

磁粉探傷作為無損檢測一種無損傷、非破壞的情況下對材料性能變化進行評定的技術，已成為監控機上鋼制零件的狀態，保證飛機安全的重要技術手段，也在一定程度上反映了航空維修的發展水平。飛機輪轂螺栓是民航飛機故障頻發的零部件之一，使用磁粉探傷的技術手段對其進行有效檢測和監控，以減少因螺栓發生斷裂造成飛機安全事故。本文著重對波音737飛機輪轂螺栓的檢測過程的問題分析，總結其中故障發生的規律和原因，并對于飛機輪轂的維修和使用單位提出一些合理化建議。

1 檢測螺栓常見問題分析

1.1 螺栓裂紋分析

現代化的民航客機的飛機輪子主要是由輪胎和輪轂兩大部分組成，其中輪胎本身是軟體的，輪胎內廓支撐輪胎的圓桶形的、中心是裝在軸上的部件就叫輪轂。飛機輪轂是應力非常集中的部件，特別是在飛機滑行、轉彎、降落的時候。當輪胎受到外力擠壓后把力傳遞到輪轂，然后到輪軸，最后通過起落架的減震支柱吸收應力作用，在這個過程中固定輪轂的緊固螺栓必然承受著巨大的拉力和剪切力。由于螺栓反復受到高應力的影響，很容易發生金屬疲勞，導致在役飛機多次出現輪轂緊固螺栓斷裂現象。

1.1.1 報廢螺栓出現裂紋部位的規律

根據生產廠商的技術資料介紹，正常的斷裂應該在2-4螺牙處，原因是該處是應力非常集中的部位。但是經過實驗，發現的斷裂部位大多在5-9螺牙（如圖1），并不符合技術資料描述的規律。

1.1.2 分析和結論

（1）在裝配輪轂過程中沒有嚴格執行力矩要求。眾所周知，力矩是衡量緊固件緊固程度的很重要參數，如果不嚴格執行力矩要求就很可能造成緊固件受力不均勻的問題，久而久之就會造成螺栓的疲勞和應力腐蝕。送檢螺紋裂紋的產生主要是由于使用過程中的疲勞和腐蝕引起的，裂紋的產生部位與技術資料敘述的差異表明了裝配過程中存在著問題。

（2）沒有嚴格執行廠商提供的報廢標準。廠商要求在輪轂分解過程中發現有一根螺栓斷裂，則要求報廢相鄰2根左右共4根螺栓，若在后續其他螺栓中再次發現裂紋則要求全部螺栓報廢。廠商的規定主要是考慮到金屬材料失效的問題，在一根螺栓斷裂的情況下，其相鄰螺栓承受的載荷就會增加，導致金屬材料蠕變加快，承受載荷能力顯著下降，金屬的沖擊韌度下降，最終導致金屬材料失效引發更多的螺栓斷裂。無損探傷無法對金屬材料失效狀態提出預警，維修單位未按廠商的規定執行，而僅僅報廢發現有裂紋的螺栓，相鄰應報廢的螺栓長期與正常螺栓混用，在相互影響的作用下使螺栓的斷裂部位發生了改變，最終導致其他正常螺栓的使用壽命大大縮短。

（3）重著陸后沒有及時檢測。“重著陸”意思就是飛機著陸接地時，感覺像一塊磚頭似地“砸”到了跑道上，屁股上有明顯的撞擊感。“重著陸”雖然不會造成更多的人員傷亡，但會造成飛機機體、起落架等結構損壞。據統計，在著陸不安全事件中占到了22%。因此按照相關規定，一旦發生總著陸所有的輪轂螺栓都要進行無損檢測。但是可惜的是這條規定執行力度不夠，大部分維修單位為了節省成本和時間，都沒有及時把所有螺栓進行檢測，只是簡單做一下目視檢查如果沒有發現明顯問題就放行，導致了一定的隱患。

（4）預清洗不夠干凈。預清洗是指對螺栓表面的污垢和油垢進行清洗，如果清洗的效果沒有達到檢測要求，很可能造成檢測時出現假顯示或者檢測不到細微裂紋，久而久之就會影響到螺栓強度，最終導致出現嚴重裂紋。

1.2 螺栓報廢率的波動

1.2.1 螺栓報廢率波動的規律

在2012年共檢測了2萬多根輪轂螺栓，其結果如圖2所示。從螺栓的月報廢率以及螺栓的報廢量變化不難發現有以下規律。

（1）后輪螺栓的報廢率高于前輪。從圖中可知，前輪只有在2月份和3月份，報廢的螺栓分別是2個和1個，其余時間均未出現過報廢的螺栓。總的看來，前輪報廢螺栓總數量為3根，而后輪螺栓總數量為25根。

（2）高廢率高峰期的出現相對滯后。從圖中可以發現，在2月份和9月份報廢的螺栓數量相對較多，而沒有出現在1月、7月、8月為春運和暑假旅游旺季。眾所周知報廢率的高低是與使用頻率成正比的，然而從圖表中發現報廢率的高峰期，并沒有在飛機運營壓力最大的期間出現，而是相對滯后了1個月。（如圖2）

1.2.2 分析和結論

（1）由于前輪和后輪的受力差異性導致了螺栓報廢率的不同。特別是飛機下降著地瞬間后輪所承受的沖擊力更大，更加容易造成裂紋。另外后輪的螺栓數量比前輪的多，這也是形成這種現象的另一個因素。

（2）追求利益最大化會造成一定的安全隱患。造成螺栓報廢率高峰期出現相對滯后的原因主要是螺栓來不及送檢導致的。航空公司為了爭取利潤的最大化，在運營高峰期沒有按照原定的檢測周期對螺栓送檢，而是非常主觀地推遲執行了，這樣會對安全造成一定的隱患。

2 結語

針對以上造成的螺栓斷裂原因分析，為了減少輪轂螺栓斷裂造成不安全事故發生，建議飛機使用單位和維修部門采取以下改進措施。

（1）裝配輪轂時嚴格按照手冊的力矩值緊固螺栓，達到緊固件之間受力均勻的目的，減少因受力不平衡導致螺栓斷裂的可能性。

（2）應嚴格執行廠商提供的螺栓報廢標準，對斷裂螺栓和相鄰2個螺栓進行報廢處理。

為了方便我們定位螺栓的安裝位置，最好在拆卸螺栓的同時做上標記，這樣在發現斷裂螺栓時就可以很快把相鄰螺栓挑選出來進行報廢處理。

（3）在飛機使用頻率高的時候越是注意及時把螺栓送檢，不要因為營運繁忙而隨意改變送檢周期。建議平時多備幾套螺栓，在繁忙期間就可以送檢和營運兩不誤了。

（4）認真做好重著陸后對螺栓檢測的安排，寧愿耽誤個別航班也不要心存僥幸。在檢測過程中做好預清洗工作，確保檢測的質量達到標準，把安全隱患解決在萌芽狀態。

參考文獻

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