飛機內襟翼艙裂紋和掉釘問題研究

田仕雄　黎振勃　魏宇瑩　王斌

【摘? 要】飛機內襟翼艙持續出現裂紋和掉釘現象，本文通過對故障現象和位置進行梳理統計，找出故障高發部位，并進行原因分析，制定解決方案。

【關鍵詞】內襟翼艙;裂紋;掉釘;原因分析;解決方案

1引言

飛機內襟翼艙持續出現裂紋和掉釘現象，已嚴重影響了飛機的完好率和出勤率。為解決此問題，對外場飛機進行普查，并對普查數據進行整理、歸類和統計，從而找出故障高發部位。本文針對內襟翼艙故障高發部位，從設計、制造、使用維護等方面進行了原因分析，并根據故障原因制定具體解決方案。

2結構概述

內襟翼艙由蒙皮（1、6）、隔板（2）、口蓋（3）、尾邊條（5）、縱向型材（4）等組成。內襟翼艙結構見圖1。內襟翼艙蒙皮材料為LY12，上部蒙皮在1號到7號肋之間厚1.2mm，7號到10號翼肋間厚1.5mm，下部蒙皮厚0.8mm。翼肋隔板材料LY12，厚1mm。后緣用MB8鎂合金型材加強。內襟翼艙上蒙皮與隔板連接選用鉚釘為4A1-105-3.5×L（90°埋頭鉚釘，鉚釘頭高度1.4mm），采用單面埋頭鉚接;尾邊條處選用鉚釘為4A1-107-3.5×L（90°埋頭鉚釘，鉚釘頭高度1.4mm），采用雙面埋頭鉚接。

3內襟翼艙故障普查結果

此次隨機普查了多架飛機，普查結果表明：內襟翼艙出現故障的飛機占普查飛機的77.4%。內襟翼艙裂紋和掉釘數量隨飛機飛行年限和飛機飛行小時呈增長趨勢。內襟翼艙主要故障為上蒙皮裂紋和尾邊條處掉釘，其中裂紋主要集中在上表面蒙皮靠近尾邊條600mm的范圍內，并且大多是從鉚釘孔周邊開裂。內襟翼艙各部位故障占整個內襟翼艙故障的比例為：內襟翼艙上蒙皮62.1%，內襟翼艙下蒙皮4.5%，尾邊條處掉釘33.4%。

4原因分析

4.1 設計

內襟翼通過偏轉不同角度為飛機提供額外升力和阻力。當內襟翼放下時，內襟翼與內襟翼艙之間存在較大的縫隙，飛機在飛行時高速氣流可沿此縫隙流過。由于內襟翼安裝和運動的需要，內襟翼艙下翼面開有較大的開口，高速氣流可沿這些開口進入內襟翼艙內部形成強烈擾流，易在內襟翼艙周圍形成復雜的振動環境。同時，內襟翼蒙皮、隔板厚度較薄，剛度較弱;蒙皮與隔板連接鉚釘锪窩深度超過蒙皮厚度的三分之二，蒙皮上鉚釘孔邊產生銳邊，銳邊效應將導致連接孔的疲勞壽命大幅度下降，锪窩深度與應力集中系數Kt的影響見圖2。

4.2 制造

內襟翼艙為鈑鉚組合結構，在鉚接裝配時，為了消除裝配間隙，加大了壓鉚力，從而導致蒙皮與骨架之間存在較大的裝配應力，這使鉚釘始終處在受拉狀態。飛機經過若干次飛行后，蒙皮與骨架之間出現間隙，鉚釘孔邊會產生初始裂紋，隨著飛行次數的增加，孔邊的初始裂紋會進一步擴展。

4.3 使用維護

內襟翼艙為薄蒙皮結構，僅承受氣動載荷，無法承受較大集中載荷。在日常使用維護過程中，內襟翼艙存在被踩踏的現象，從而可能會造成內襟翼艙蒙皮裂紋、掉釘等故障。

4.4 結論

綜上所述，內襟翼艙裂紋、掉釘的主要原因是：內襟翼艙蒙皮、隔板厚度較薄，剛度較弱;內襟翼艙上蒙皮锪窩過深，銳邊效應極大的降低了內襟翼艙蒙皮的疲勞性能;鈑金組件固有的裝配間隙和裝配應力降低了內襟翼艙的疲勞性能;日常使用維護過程中踩踏會導致內襟翼艙上蒙皮出現損傷;同時，內襟翼艙長期處于復雜振動環境中，并在上述因素的共同作用下產生疲勞裂紋和掉釘現象。

5解決方案

增加內襟翼艙上蒙皮和隔板厚度，提高內襟翼艙整體剛度;上蒙皮與隔板的連接鉚釘及尾邊條處雙面埋頭鉚釘選用剪切強度高，锪窩深度淺的鉚釘，從而提升內襟翼艙的疲勞性能。

參考文獻：

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（作者單位：航空工業西飛）