直升機結構修理手冊(HSRM)的規范化編制

曲建東

(中國直升機設計研究所 綜合保障室，江西 景德鎮 333001)

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直升機結構修理手冊(HSRM)的規范化編制

曲建東

(中國直升機設計研究所 綜合保障室，江西 景德鎮 333001)

以某民用直升機結構修理手冊編制為例，闡述和分析了直升機結構修理手冊的結構件確定、結構損傷分類、編制流程和編制要求，可為直升機結構修理手冊的規范編制提供方法和參考。

直升機；結構修理手冊；規范性

0 引言

直升機結構修理手冊(以下稱HSRM)是針對使用中結構預期的損壞而提供的修理預案，是需經民航當局批準的持續適航文件之一，與飛行手冊(AFM)、適航性限制項目(ALI)、審定維修要求(CMR)、維修審查委員會報告(MRBR)和主最低設備清單(MMEL)等5類持續適航文件具有共同的特點，都影響直升機的持續適航性和飛行安全[1]。HSRM通常不提供在外場維修使用，用于經民航當局審批具有相應維修資質的修理廠。結構修理方案需要大量的結構損傷試驗數據提供支撐，相比維修手冊(AMM)、圖解零件目錄(IPC)等持續適航文件，試驗數據多，編制周期長。如果缺乏一套系統的編制規范，很難編好HSRM，將給直升機的營運使用帶來潛在的安全隱患。因此，如何規范編制HSRM是直升機綜合保障專業工程師應該積極認真研究和探討的問題之一。本文通過借鑒某民用直升機結構修理手冊的編制經驗,研究出一套HSRM編制流程和規范，用于指導和規范HSRM的編制，對提高直升機營運使用中的飛行安全性具有重要意義。

1 HSRM中結構件的確定

長期以來，手冊編制人員對于結構修理手冊中的結構件到底涵蓋哪些章節存在不同理解。比如，AS350B3(“小松鼠”)型機HSRM中結構修理件包含座椅、艙門、機身結構、安定面(平尾和垂尾)、旋翼、飛行操縱、動力裝置(防火墻和整流罩)等系統章節結構零部件[2]； AW139型機HSRM中結構修理件包含艙門、機身結構(座艙、中機身、后機身及尾梁)和平尾[3]；EC135型機HSRM中結構修理件包含天線支座、前機身底部口蓋、蒙皮、動力平臺、角材、連接帶板、尾撐、發動機整流罩及防火墻等結構件[4]；EC225型機HSRM中結構修理件包含駕駛艙門、客艙門、行李艙門、維護口蓋、起落架整流罩、前機身、底部結構、上部結構、過渡段、尾段結構、駕駛艙地板、防火墻、進氣道、整流罩、APU艙等結構件[5]；AC311型機HSRM中結構修理件包含艙門、機身結構、安定面、整流罩及防火墻等結構件[6]。詳見表1所示。

通常大家認為結構修理只是針對52章、53章和55章等結構件。對于結構件的定義，在飛機設計手冊第10章第1篇總則中就已經給出了明確的定義，飛機結構通常包括：機身、機翼、尾翼、發動機短艙、起落架、操縱系統及其他系統的結構件[7]。在MSG-3標準(計劃維修任務制定標準)第2.4節重要結構項目(SSI)分析中，也給出了結構件的確切定義：Aircraft structure consists of all load carrying members including wings, fuselage, empennage, engine mountings, landing gear, flight control surfaces and related points of attachment[8].意思與飛機設計手冊所描述的結構件定義相同。

根據結構件定義，手冊編制人員可以確定HSRM所涵蓋結構件的初始范圍，但還需要依據MSG-3分析得出的主要維護建議(MSM)做進一步的篩選。MSM中給出的系統、結構和區域一般目視檢查(GVI)、詳細檢查(DET)及特殊詳細檢查(SDI)等檢查任務所涉及的所有可修結構件就是篩選后手冊最終涵蓋的結構件范圍。

由于不同直升機的MSG-3分析得出的預防性維修檢查任務不同，因此，不同直升機HSRM中就存在不同系統的結構章節。這些結構修理件可以是23章通訊系統某些天線支座，也可以是25章座椅結構、32章起落架、52章艙門、53章機身、55章安定面、56章窗戶，甚至是62章主槳葉、64章尾槳葉、67章飛行操縱系統某些支架、71章發動機安裝支架、防火墻、進氣道和整流罩等等。根據GJB5359-2005飛機結構修理手冊編制要求，如果按照ATA2200標準，除52章、53章、55章、56章以外的其他系統章節結構件的修理程序應放置在53章節中。比如，71章防火墻的修理，以53-71-01-01進行編排；如果按S1000D標準，其實編號中間的系統信息碼(SNS)與ATA2200編號一致。同樣比如71章防火墻的修理，在S1000D中就應以ACXXX-A-53-71-01-00A-664A-A進行編排。無論這些結構修理件分布在哪些系統，它們都具有以下特點：

1) 承受飛行、地面、壓力或控制載荷(Ⅲ類結構除外)；

2) 來源于MSG-3分析；

3) 在MSM中存在以下一種或幾種檢查任務[8]：GVI，DET，SDI；

4) 可修理；

5) 修理費用比更換新件費用小。

表1 國內外直升機HSRM涵蓋章節范圍表

2 結構件損傷分類

在HSRM中，結構件損傷包括以下3類：

1) 不需要修理的損傷：這類損傷對結構強度和使用壽命沒有重要影響，不需要修理，允許繼續使用，但需通過目視檢查監控其損傷是否發展嚴重，通常有鼓包、起泡、劃痕、劃傷、凹坑等損傷模式，無裂紋產生；

2) 需要修理的損傷：這類損傷對結構強度和使用壽命有重要影響，必須通過修理的方法進行加強或恢復其強度能力，例如：裂紋、脫膠、破損、分層、穿孔、斷裂、破裂、磨損、變形等損傷模式，即使修理后，仍然需要飛行前檢查或定期檢查。對于常見損傷模式可以采取不同的檢查探測方法，具體見表2。

3) 需要更換新件的損傷：這類損傷存在兩種可能：

① 損傷嚴重以至于無法修理；

② 修理費用大大超過更換新件費用。

與AMM中更換XX件的維修任務不同，AMM中是指更換外場可更換單元(LRU)或內場可更換單元(SRU)，而HSRM中更換的結構件不是LRU和SRU。

3 HSRM編制流程的研究

在HSRM編制中，編制人員往往不知從哪里下手。目前，國內還沒有一套系統的HSRM編制流程。因此，研究HSRM編制流程對于規范和提高手冊的編制能力很有幫助。在HSRM編制流程中，可以清楚地看出每一步工作所需要的輸入和應提供給下一步工作的輸出。HSRM編制流程主要包括結構修理件確定、結構分類、結構標識說明、允許的損傷判定以及結構修理程序編寫等5個環節，詳見圖1。

圖1 HSRM編制流程圖

損傷模式目視檢查塞尺檢查千分尺檢查深度計檢查放大鏡檢查砂紙打磨后檢查滲透檢查超聲波檢查裂紋****斷裂*磨損****變形**分層***脫膠**穿孔***

4 編制要求

4.1 一般要求

1) HSRM采用ATA2200或S1000D標準進行編制。

2) HSRM主要對預期的結構損傷采取修理預案，依據MSG-3分析得出的GVI、DET及SDI等檢查任務涉及的所有可修結構件。

3) HSRM主要由封面、前置材料和正文三部分內容組成(見圖2)[9]。

4) HSRM中每個修理項目應給出結構標識及說明、允許的損傷和修理程序三部分內容：

①結構標識及說明：主要包括結構件編號、結構件名稱、結構分類代碼、材料、厚度、表面防護等信息，根據EP 04-06將結構件分成三類[10]，詳見表3。

圖2 HSRM組成圖

結構類別判定原則常見結構安全性影響Ⅰ類結構當飛行、起飛和著陸期間,結構的任何一部分一旦出現損壞,將直接導致結構毀壞、操縱失控、功率損失和直升機基本安全以及操縱設備或儀表不能正常使用或損壞。例如:主減平臺、發動機安裝接頭、主槳葉、主承力框、梁和主減接頭等結構零部件。災難性的危險的Ⅱ類結構適用于“Ⅰ類結構”定義的所有零件,但有足夠的安全系數,并允許較大的強度損失;不在“Ⅰ類結構”定義的零件內,傳遞載荷,但非主要承力件。例如:座艙罩、主減整流罩、發動機整流罩、上下垂尾和平尾等結構零部件。重大的Ⅲ類結構不傳遞載荷,通常是維形或是損壞后影響維修與使用的結構零部件。例如:防火墻、維護口蓋、檢查艙門等結構零部件。輕微的

②允許的損傷：通過強度計算分析和結構損傷試驗來確定各結構件允許損傷的臨界值：

·損傷的結構件是否可以不必修理而繼續使用；

·或必須進行修理；

·或重新更換損傷結構件。

③修理程序：編寫綱目與AMM相同，描寫完成修理所需的全部程序步驟，可以參考跟產期間有關結構修理問題處理的工程指令(E0)、外場維修使用修理方案和工藝方法。

5) HSRM應提供所有結構修理所使用的材料和緊固件信息。

①材料主要包括非金屬和金屬材料。非金屬材料包括復合材料、膠、漆、涂層、樹脂和溶劑等；金屬材料包括鋁合金面板、擠壓型材、不銹鋼板、鈦合金板等。應給出材料的牌號、標準、厚度、規格和強度值。

②緊固件主要包括螺釘、螺母、螺栓、鉚釘等標準件，應給出牌號、規格、標準和強度值。

6) HSRM應給出典型結構修理方法，典型修理適用于多個結構零部件的修理，以減少相同修理程序的多次表達，使得手冊更緊湊、更簡潔。例如：動力艙整流罩選用相同牌號玻璃布和蜂窩，其設計參數、功能、工藝成型方法都相同，因此，所有動力艙整流罩的修理可以按典型修理進行編寫。

7) 結構修理項目的分解應符合結構系統設計構型樹的層次關系，通常分解到最小組件為止。

8) HSRM應優先考慮直升機設計圖樣中規定的材料、緊固件和標準工藝方法。

4.2 編號要求

4.2.1 ATA2200標準編號要求[11]

1) 頁號組要求

手冊的頁碼組設置如下：

1～99頁碼：用于各修理項目中的“結構標識及說明”部分；

101～199頁碼：用于各修理項目中的“允許的損傷”部分；

201～299頁碼：用于各修理項目中的“修理程序”部分。

2) 頁碼要求

結構修理手冊三要素編號主要包括章、節和目等三組編號，具體見圖3。為了方便手冊檢索和規

范HSRM的編制，可以對目號進行統一規定，具體見表4。

圖3 結構修理手冊三要素編號組成

4.2.2 S1000D標準編號要求[12]

1) 編碼要求

編碼由數字與字母組成，其連接符為“-”，具體分段說明如圖4所示。

表4 目號表

圖4 編碼組成

2) 信息碼要求

用于表示數據模塊所描述的信息類型，由3位數字組成，信息碼的三位編碼依次為基本碼、二級碼及三級碼，不同信息碼反映不同的信息內容。根據S1000D要求，HSRM中所選用編碼為600及660所處段位編碼。具體見圖5、表5所示。

圖5 信息碼結構

信息碼定義600修理的程序及數據601與修理相關的消耗品清單602與修理相關的耗材清單603與修理相關的備件清單604與修理相關的專用保障設備和工具清單605與修理相關的保障設備和工具清單606與修理相關的軟件清單607與修理相關的零件清單660結構修理程序和數據661允許的損傷662臨時修理程序663標準修理程序664特殊修理程序665基地維修666材料分類667結構分類

3) 示例說明

以“某民用直升機駕駛員艙門結構的修理”為例來說明HSRM編碼的使用，按S1000D編號為：ACXXX-A-52-10-01-00A-664A-D。

4.3 圖示要求[13]

ATA2200和S1000D標準都對手冊的圖示給出規定和要求。很多時候，維修人員首先看的是圖，然后才是閱讀文字內容。清晰的圖示有利于幫助理解修理程序。以下歸納和梳理了一些HSRM編制中應遵循的圖示要求，應用示例參見圖6、圖7。

1) 圖示應使用8角整機視圖，填充所描述的結構件，方便理解其在直升機上的安裝位置；

2) 圖示應有圖名稱、編號和圖注；

3) 圖中編號采用阿拉伯數字,在本頁圖面中從右上角開始順時針布置；

4) 圖示中出現多個視圖、詳圖時，各視圖或詳圖應從右上角開始順時針布置；

5) 圖中日常更換件、密封膠、絕緣膠、力矩、電搭接、結構膠、膨脹、收縮、潤滑、鎖絲等應示出對應機械符號；

6) 圖示中不應出現維修項目的設計圖號、坐標站位等參數；

7) 結構分類圖示時，可采取不同剖面和顏色區別和標識Ⅰ類結構、Ⅱ類結構和Ⅲ類結構；

8) 圖示可采用工程設計視圖或插入文字輔助說明，有助于對結構修理方案的理解：

9) 整體感要求：整個頁面布局疏密均勻，視圖比例適中，有美感，看上去很舒服；

10) 厚重感要求：空間感明顯，所示項目線形加粗或用不同顏色；

11) 層次感要求：由整機到系統最后到所示維修項目。

圖6 HSRM圖示示例

4.4 詳細要求

1) HSRM修理程序[14]：

①符合操作先后邏輯順序；

②一個步驟、一個動作；

③采用動賓或動賓加狀語結構。

2) HSRM中給出的修理方案需強度校核或試驗驗證。

3) HSRM中需分解的結構零部件：

圖7 HSRM圖示示例

①若AMM中有此維修程序，則直接引用AMM中該零部件的分解和組裝維修程序；

②若AMM中無此維修程序，則應詳細說明其分解和組裝程序。

4) HSRM中需拆卸的結構零部件：

①若AMM中有此維修程序，則直接引用AMM中該零部件的拆卸和安裝維修程序；

②若AMM中無此維修程序，則應詳細說明其拆卸和安裝程序。

5) 結構修理方案盡量使用圖示。

6) HSRM中應盡量選用通用標準工具和AMM中的專用工具和設備，若需其它專用工具和設備，應說明該專用工具和設備的使用程序。

7) HSRM中修理程序的綱要與AMM一致：

① 概述：簡單地說明該結構修理項目的名稱、組成和作用；

② 耗材：列表說明結構修理時用到的所有消耗性材料和備件；

③ 設備和工具：說明結構修理項目修理時使用的工具和設備；

④ 準備工作：說明結構修理程序開始前的預先維修工作；

⑤ 修理步驟：詳細說明結構修理步驟；

⑥ 結束工作：說明結構修理程序完成后的收尾工作；

⑦ 圖示：給出結構修理程序的修理方案圖。

5 結 論

本文借鑒某民用直升機結構修理手冊的編制經驗,研究和探討了HSRM中的結構件的確定、結構損傷分類以及編制流程和要求。通過應用于某民用直升機HSRM的編制并通過中國民航當局審批，驗證了HSRM編制規范的有效性和可行性。本文研究的方法可為今后直升機結構修理手冊的編制提供參考。

[1] AC-91-11 航空器的持續適航文件要求[S]. 中國民用航空局飛行標準司，2008，11.

[2] AS350B3 SRM[Z]. EUROCOPTER，1996，11.

[3] AW139 SRM[Z]. AGUSTAWESTLAND， 2009，2.

[4] EC135 SRM[Z]. EUROCOPTER， 2012，3.

[5] EC225 SRM[Z]. EUROCOPTER， 2009，7.

[6] AC311直升機結構修理手冊[Z]. 中國直升機設計研究所，2014.

[7] 飛機設計手冊 第10冊結構設計[M].北京： 航空工業出版社，2000.

[8] MSG-3 計劃維修任務分析標準[S].美國航空運輸協會，2011.

[9] GJB5359-2005飛機結構修理手冊編制要求[S].中國人民解放軍總裝備部， 2005.

[10] EP04-06 Structural parts and equipment classification[Z]. Eurocopter， 2001.

[11] ATA2200 航空維修資料標準[S]. 美國航空運輸協會， 2000.

[12] S1000D 技術出版物國際技術規范[S].美國航空運輸協會， 200.

[13] 曲建東，吳建國，汪柳毅，等. 基于8角整機視圖的直升機技術出版物圖示創作的研究與應用[J].直升機技術 2015(1)：50-54.

[14] 曲建東，曾曼成，朱俊生，等. 直升機維修手冊創作流程研究[J]. 直升機技術， 2012(2)：36-41.

Normative Compilation of the Helicopter Structure Repair Manual

QU Jiandong

(China Helicopter Research and Development Institute, ILS department, Jingdezhen 333001, China)

This article just gave an example with the method about the authoring of structure repair manual on one civil helicopter. Expatiated and analyzed the authoring requirements, damage classification and filtration for structural components. This article provided means and reference for the authoring of the helicopter structure repair manual.

helicopter; structure repair manual; normative

2015-04-08

曲建東(1974-)，男，江西南城人，碩士，高級工程師，主要研究方向：直升機綜合保障。

1673-1220(2015)04-043-07

V267

A