波音民用飛機結構損傷分類及處理程序

周廣洲 / Zhou Guangzhou

(山東太古飛機工程有限公司，濟南 250107)

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波音民用飛機結構損傷分類及處理程序

周廣洲 / Zhou Guangzhou

(山東太古飛機工程有限公司，濟南 250107)

介紹了波音民用飛機結構常見的損傷類型，結合基地大修時的維護經驗分析了相關的評估、處理方法以及超手冊范圍損傷的報告程序。

結構損傷；類型；修理；評估；程序

0 引言

在基地對飛機進行檢查或維修時會發現各種各樣的結構損傷，譬如腐蝕、凹坑、裂紋等，這些損傷可能是由于液體滲漏、鳥擊、工具設施的刮碰、疲勞等原因造成，不論何種原因導致的損傷，都需要對缺陷結構進行評估或者修理以恢復其原始強度，從而保證飛行的安全性。

1 損傷的廣義分類

損傷可以定義為飛機部件橫截面的改變或永久性變形，廣義上可分為三類：允許損傷、可修理損傷和需要更換部件的損傷。

1.1 允許損傷

這種損傷是允許的且沒有飛行限制，比如一些輕微的刻痕或鑿痕等，能被簡單的類似順滑的方式去除。大部分結構件的允許損傷在結構修理手冊相對應的章節都有允許極限值，以具體的尺寸數據或部件原始厚度的百分比體現。如果完成損傷檢查，且所發現的損傷在部件允許再處理的限制內，則飛機在恢復運營狀態前不需要其它檢查，但是在處理損傷的過程中可能需要額外檢查步驟以確保損傷全部清除，比如在打磨劃痕時需要使用無損探傷法檢測有無隱藏裂紋。

1.2 可修理損傷

可以再處理或進行修理的損傷，這種損傷一般是通過安裝補片的方式來恢復飛機結構的原始強度。補片修理又可以分為外補修理和鑲平修理兩種。外補修理相對于部件表面是突出的，其施工較快用于保持飛機較短的停場周期，但為了外觀或氣動性要求可以更換此類型修理為鑲平修理；鑲平修理相對于被損壞的氣動表面是齊平的，一般適用于氣動性要求較高或維修周期較長的飛機。兩種修理在靜強度上是一樣的。

1.3 部件必須更換的損傷

當部件損傷嚴重或部件屬于非常關鍵和敏感的類型時，波音公司不建議進行修理，而是選擇更換部件。這種情形在結構修理手冊的不同修理章節或允許損傷里會有具體說明。結構修理手冊52～57章的修理程序中給出了可修理結構件已經批準的修理方案，而對于沒有具體修理方案的結構件通常把更換稱為修理。

2 常見損傷類型

1)磨損。這是一種由于運動部件和相鄰部件之間的刮擦、摩擦或風蝕造成的損傷。損傷區域有材料丟失，外形一般比較粗糙且不規則。

2)腐蝕。由化學或電化學作用形成部件截面發生變化的損傷。這種損傷一般發生在部件表面、邊緣或孔內，其數據測量必須在腐蝕物完全去除后進行。腐蝕產物的出現嚴重降低了部件材料的機械性能。

3)裂紋。由于載荷或外力引起材料有效截面改變的部分或完全斷裂。這種損傷一般呈不規則線狀，且常由材料疲勞原因導致。

4)褶皺。區域因受壓或向后折疊以致形成邊緣比較鋒利或帶有比較明顯的起皺的損傷?？梢哉J為褶皺等同于裂紋。

5)刻痕。由堅硬或銳利的物體沖擊部件，在部件表面形成有一定深度但面積較小且部件表面有材料缺失的凹槽?？毯墼斐刹考孛姘l生了變化，可以將連續的一行刻痕等同認為是鑿痕。

6)劃痕。由堅硬或銳利的物體劃過部件表面造成的，在部件表面形成細長并伴有材料缺失的損傷。劃痕造成部件截面發生了變化，呈細流線狀。

7)穿孔。部件由于被尖物撞擊而形成的完全穿透部件且形狀不規則的損傷。這種類型損傷的修理必須在允許損傷極限內。

8)分層。材料相鄰層之間的脫膠。粘合材料的兩層或多層結合面的分離、粘合的蒙皮和核心材料的分離會導致脫膠，脫膠不會貫穿部件整個表面。如果允許損傷或修理區域沒有給出脫膠的限制，則使用分層的限制說明。(鋁合金等金屬部件因腐蝕產生的類似分層狀的損傷，稱為剝離而不能叫做分層，這是概念的區分。)

9)凹坑。這種損傷一般是被光滑形狀物體撞擊而形成，損傷邊緣是平滑的。損傷區域相比原始輪廓是被推進去的，材料截面沒有發生變化。其中，凹坑長度指從凹坑一端到另一端的最長距離，凹坑寬度指垂直于長度方向上的最長距離。(厚蒙皮區域的類似凹坑形狀的損傷可能是由外物敲擊引起，但如果蒙皮內表面輪廓沒有變化，那么這個損傷可以認為是造成了蒙皮局部橫截面發生了變化，不能歸類為凹坑。)

3 損傷的處理程序

當發現某部件損傷時，首先應當根據損傷的定義確定損傷類型，然后查詢損傷部件在結構修理手冊中的具體章節，明確該損傷的評估標準以及處理方法。通常按照結構修理手冊SRM 51-10-02 的步驟去除損傷，并進行無損探傷檢測以確保損傷已全部去除，且損傷區域沒有隱藏的裂紋。

3.1 打磨處理

此種處理方法適用于磨損、腐蝕、非穿透性微裂紋、刻痕及劃痕等局部性損傷。具體步驟如下：

1)使用專用打磨工具或化學溶液去除損傷區域漆層。

2)使用手冊允許的研磨劑或打磨片，打磨去除損傷。為測得準確數據用以進行合適的修理，同時避免疲勞裂紋的擴展，損傷必須完全去除。否則，殘留損傷會降低材料的抗疲勞強度，最終會引起裂紋產生，甚至可導致結構的整體失效。

3)使用無損探傷檢測，確保打磨處理區域沒有任何隱藏裂紋。

4)測量損傷深度或者部件的最小剩余厚度，并在工卡上準確記錄結果。

5)按照結構修理手冊的相應章節判斷損傷是否允許并記錄判斷結果。如果是允許損傷，執行步驟6；如果不是允許損傷，則查找修理方案準備修理。

6)使用蘸有清潔劑的軟布清潔損傷區域并對基體材料施加保護涂層及漆層。

3.2 整形修復

此種處理方法適用于較薄的單層材料上的凹坑、彈性變形范圍內的部件變形等損傷。對于部件或凹坑尺寸是否允許整形，則參考相關允許損傷章節和整形章節里面的要求。整形基本步驟如下：

1)詳細目視檢查凹坑狀態并使用無損探傷檢測現有凹坑區域有無裂紋。

2)如檢測沒有問題，則在凹陷一側使用接近部件輪廓外形的沙袋或類似支撐，在另一側使用膠錘或類似的非金屬工具，沿凹坑環向向內輕輕移動敲擊，直至恢復部件原始輪廓或凹坑尺寸滿足允許要求。如圖1所示。

3) 無損探傷再次檢測整形完成后的凹坑區域有無裂紋。

4)如滿足要求則依據圖紙或手冊恢復部件涂層和漆層。

圖1 凹坑整形

3.3 更換或修理

此種處理方法適用于超出允許損傷標準的損傷部件。如果手冊有相關的說明或修理方案，可以直接使用，如果手冊沒有相關修理方案，則需要咨詢波音獲取適用的方案或者直接進行更換。

在對部件進行更換時，也會遇到各種問題，比如有些件因為種種原因購買不到，或者到貨周期太長無法滿足定檢要求。鑒于此，一些飛機生產廠家也有自己獨特的程序，用以更加方便、及時地協助航空公司或維修單位完成部件更換，比如波音公司的SMAL(Spares Material Authorization License，簡稱SMAL)程序，可以翻譯成航材自制授權書，是波音用以給客戶提供相關的技術支持以加工制作波音零部件的程序。波音公司推出這個程序其用意在于，如果波音航材部門供貨時間不能滿足飛機維修要求，則可以通過SMAL程序提供所需要的技術圖紙等資料，授權航空公司或維修單位自己加工制做該零部件，以避免出現因為等待航材而導致飛機停場周期延誤的情況。需要注意的是，執行SMAL程序的前提是緊急訂貨(AOG)，且航空公司和波音公司之間已經簽訂了客戶服務總協定CSGTA(Customer Service General Terms Agreement，簡稱CSGTA)，維修單位和波音公司之間必須已經簽訂了航材供貨總協定HMSGTA(Hardware Material Service General Terms Agreement，簡稱HMSGTA)以及附加協議SLA-A(Supplemental License Agreement-Airframe)。

對航空公司或維修單位來說，SMAL程序無疑是解決這些關鍵問題的絕好方法，在做定檢的時候會發現很多損傷，有些重度損傷只能使用新件來更換舊件解決問題，但卻經常出現因為等待航材到貨而導致飛機推遲出場的情況。這時如果應用SMAL程序，將一些有能力加工制作而供貨時間長的部件自制，會極大節省所需航材的等待時間，從而保證飛機的準時出廠，這將給公司和客戶帶來很大的效益。波音SMAL流程如圖2所示。

圖2 波音SMAL程序流程圖

4 損傷報告程序

若手冊中沒有適用某損傷結構的修理方案，就需要技術工程師根據損傷部件的位置、損傷的原始數據或去除損傷后的尺寸數據，在照片或圖紙上制作修理預案，并將預案報告波音進行分析和評估，以獲取適用的修理方案。損傷報告時應注意以下幾個方面：

1)損傷的具體位置和尺寸描述要詳細。損傷位置通過損傷結構所在區域的站位描述，比如隔框站位BS400-BS420，桁條STR22L-23L之間，機身蒙皮有一個凹坑。同時應當在照片或圖紙上標識出對應的隔框或桁條的站位、凹坑邊緣距離相鄰隔框或桁條的距離以及凹坑的長、寬、深尺寸。數據越詳細越有利于方案的順利評估。

2)損傷檢查信息應當全面。比如凹坑損傷，應提前進行無損探傷檢測該區域內有無隱藏裂紋，并對內部結構進行詳細的檢查，確定有無其他損傷。盡量將最全面的信息上報波音，以防由于信息不全導致和波音多次郵件往返交流或因在修理過程中發現內部結構還有損傷而造成整體方案的改變。

3)對于初步判斷可能需要修理的損傷，最好使用圖紙做好修理預案。比如針對某個嚴重超標的凹坑，可以做出一個補片修理預案，預案中應包括損傷擬切除區域的尺寸，修理區域的排釘圖案，緊固件的類型、直徑，補片的大小、材料和厚度等。主要目的就是給波音一個相對完整的參考方案，以便能夠盡早得到最終的修理方案。

4)提出修理偏差。在制作修理預案時，如果發現部分緊固件的間距超出一般修理要求，或修理補片的邊緣不遠處有大的開口，比如艙門，則應當把這種類似的數據信息一次性報告給波音，以避免對波音方案的反復修改而影響到飛機定檢的整體進度。在得到波音批復的最終修理方案后，就可以進行修理了。

5 結論

只有熟知各種損傷的定義和性質，在損傷處理時才能做出正確、快速的判斷。有時多種損傷是混雜出現在某一區域內的，這種情況下就要進行更仔細的分析和辨別，對于的確沒有允許限制或修理依據的損傷，可以咨詢波音獲取維修方案或直接更換部件?？傊?，絕對不允許對損傷超標的飛機放行，對于損傷的結構應當在第一時間內進行評估和修復，從最大程度上保證飛機的安全。

[1] B737-CL/NG Structure Repair Manual SRM51-10-02[S].

[2]Airframe and Powerplant Mechanics-Airframe Handbook AC65-15A.

[3] Aircraft Structural Repair for Engineers-Part I[S].Boeing.

Structure Damage Types and Repair Procedures of Boeing Civil Aircraft

(Taikoo (Shandong) Aircraft Engineering Co., Ltd., Jinan 250107，China)

This paper introduces the structure damage types of Boeing civil aircraft, and analyzes the assessment and repair methods and damage report procedures combined with the overhaul maintenance experience.

structure damage；type；repair；evaluation；procedure

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