大修飛機故障分析與設計改進

劉小明

(海軍裝備部，陜西 西安710089)

1 故障現象

某架飛機在進行第一次大修時，發現機身前段2框處，角撐上的Φ8mm托板螺帽處出現裂紋，發出拒收單進行處理，設計人員給出的處理方案是：在裂紋處鉆Φ5mm的止裂孔，并在角撐背面鉚接一個特制鈑金件進行加強。10年后，該架飛機返廠進行第二次大修，在進行故障檢查時，發現該部位的裂紋長度又增加了20mm。具體情況如圖1所示。

圖1 某架飛機故障情況實物照片

2 原因分析

經過調查，發現最近3年來大修的該型號5架飛機均存在同樣的問題。在對產品的制造過程進行考查時，發現制造過程中工藝人員嚴格按照設計圖紙編制了工藝規程，工人也嚴格按照圖紙以及工藝規程進行了生產，生產過程不存在質量問題。詢問主管工藝人員時，他們反映大修過的所有該型號飛機該部位幾乎全部出現裂紋。因此，懷疑是結構形式設計本身存在缺陷[1]。于是，又對此處的結構形式進行了考查和分析，實物情況如圖2所示。

圖2 蓋板背面

*注：圖中蓋板背面右邊對應圖紙上的Φ8mm托板螺帽；圖中左上角為角撐，其背面已鉚接了Φ8mm托板螺帽

飛機交付使用若干年后，返廠大修時，角撐上出現了裂紋(見圖1)。為什么會出現這樣的現象呢？通過在生產現場進行試裝配和分析，發現角撐與上方蓋板之間有2mm左右間隙，蓋板上表面擰上螺絲時，由于角撐與蓋板不貼合，從而角撐受拉變形，靜止不動時，角撐不會裂紋，而飛機進行一段時間的飛行后，由于飛行震動，當角撐結構所受疲勞損傷積累到一定限度時，造成撕裂[2]。

通過以上分析，可以得出結論——角撐裂紋是由于結構形式本身的缺陷造成的。

3 問題的解決

得出結論后，軍代表與設計人員進行了溝通，并向設計提出建議，希望進行更改，將原來鉚在角撐上的托板螺帽直接鉚在蓋板上，相應去掉角撐上與托板螺帽相干涉的部位。這樣一來，擰上螺絲時，角撐就不會受到拉力而變形。根據此處受力形式分析，去掉角撐上與托板螺帽相碰的部位不會影響強度。

設計人員接受了建議，并發出了更改單，從正在進行生產的某架飛機起開始進行了更改。至此，這架飛機起，所有的該型號飛機都不會再有這樣的問題出現。對于今后的大修飛機也采取同樣的處理方法解決，而不是簡單地鉆制止裂孔并加強角撐，這樣就從根本上解決了問題[3]。

4 故障危害及故障解決后收到的效果

角撐上連接的是瞄準器、穩定器及其支架，價值5萬多元，角撐裂紋發展下去引起斷裂會導致瞄準器穩定器連接不可靠，從而損壞穩定器。角撐前方就是機身前段主承力加強框——2框，2框下半框口框零件就價值2萬多元，此處受力形式為拉應力，且應力較大，角撐裂紋會直接導致長桁裂紋，從而導致應力失效，引起加強框的損壞，加強框前方連接著機頭罩，僅機頭罩上的玻璃零件就價值20多萬元，這些都是可以計算出的價值。瞄準器穩定器需要固定可靠才能滿足精度要求，而該故障發展下去造成瞄準器穩定器精度偏差，從而影響轟炸精度，這在戰斗中就會造成極大的危害。機身前段為氣密座艙，其中有4名空勤人員，結構損壞造成漏氣直接影響空勤人員人身安全。

且該型號飛機主要在高溫、高濕、高鹽的環境下服役，機體腐蝕現象普遍存在，因此該故障所帶來的危害就更加值得引起關注。該問題解決后，隨后投產的幾十架該型號飛機就不再存在這種事故隱患，而陸續面臨大修的幾十架飛機都可以在第一次大修時徹底解決這個問題，避免問題惡化。因此該問題的解決具有很重要的現實意義[4]。

5 結語

“實踐是檢驗真理的唯一標準。”而對于航空產品來說，使用是檢驗設計、制造是否合理的最主要的手段[5]。例如，本文中提到的問題在飛機剛制造出來的時候是不會暴露的，而是經過若干時間的使用后才會出現。因此，對大修飛機進行全面的檢查時，發現故障，尤其是發現出現頻率較高的故障時，一定要認真分析原因，判斷其是否屬于設計問題，若是設計問題，就要督促設計人員進行改進，再貫徹到修理及今后的制造過程中。具體做法流程可用圖3直觀地表示出來[6]。

圖3 從大修飛機出現的故障對飛機設計進行改進流程圖

通過對這個具體故障的解決，我們可以得到一點重要的啟示，那就是軍代表在處理大修產品的故障時，不能僅僅就事論事，將故障排除就算萬事大吉，應該對故障進行全面分析，找到引起故障的根本原因，并合理地將其解決。解決的方法可能并不復雜，關鍵是要敢于較真，分析問題要細致、嚴謹，真正抓住問題的根本所在，這樣就能對后續產品的設計、制造起到積極的指導作用，從源頭上避免一些故障的發生。因此，通過對大修飛機出現的故障進行嚴密的分析，從而發現設計、制造環節中的不合理之處，并進行改進，是不斷提高飛機性能及質量的重要手段之一[7]。

[1] 潘龍社. 談談飛機結構的抗疲勞細節設計[J]. 中國新技術新產品,2014(1):136-137.

[2] 李強. 民用飛機疲勞試驗機結構制造偏離分析研究[J]. 民用飛機設計與研究,2010(1):24-28.

[3] 沈培良.選擇性加強結構在飛機結構設計中的應用[J]. 科學技術與工程,2012(21):5404-5407.

[4] 謝曦鵬.飛機維修的理念及技術方法探討[J]. 河南科技,2013(19):103.

[5] 楊昇.飛機維修技術探析[J]. 科技資訊,2013(33):59.

[6] 李安京.飛機維修[J]. 航空維修與工程,2007(5):4-5.

[7] 伍建.淺談民航飛機維修技術方法[J]. 技術與市場,2011(4):29-31.