民用飛機(jī)機(jī)身鋁合金蒙皮凹坑處置方法

陶思危

摘? ?要：在民用飛機(jī)生產(chǎn)制造過程中，機(jī)身蒙皮經(jīng)常由于工具、零件等的意外撞擊產(chǎn)生凹坑，凹坑會影響飛機(jī)氣動性能和蒙皮的穩(wěn)定性與疲勞壽命，因此需對凹坑影響進(jìn)行評估與處置，使之恢復(fù)到設(shè)計(jì)要求。本文介紹了機(jī)身鋁合金蒙皮凹坑處置的基本原則，包括可接受條件與不同情況的處置方法。處置方法包括堵孔處置、校形處置和加強(qiáng)處置。供相關(guān)工程人員參考。

關(guān)鍵詞：蒙皮? 凹坑? 堵孔? 校形

中圖分類號：V267? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）05（c）-0021-02

1? 概述

蒙皮是飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其主要功能為承受各種飛行與地面載荷并維持飛機(jī)外形。機(jī)身蒙皮一般采用斷裂韌性高、裂紋擴(kuò)展速率低、疲勞壽命長的2000系列鋁合金[1]。在民用飛機(jī)生產(chǎn)過程中，由于鈍物（工具、工裝、零件等）的撞擊或局部不恰當(dāng)?shù)难b配產(chǎn)生靜力擠壓，機(jī)身蒙皮經(jīng)常發(fā)生凹坑損傷。凹坑區(qū)域會產(chǎn)生應(yīng)力集中，內(nèi)部還存在局部的殘余應(yīng)力，對蒙皮穩(wěn)定性和疲勞壽命等產(chǎn)生不利影響。蒙皮凹坑處置的目的是為了將以上不利影響降低或消除以使之符合強(qiáng)度要求，并同時(shí)滿足氣動外形的要求。

2? 處置原則

機(jī)身蒙皮凹坑可定義為其正常輪廓線的下陷，下陷沒有改變材料截面面積并且損傷區(qū)域的邊緣光滑平整。凹坑的長度被定義為凹坑一端到另一端之間的最長距離，用字母L表示;凹坑的寬度定義為垂直于凹坑長度方向上的最長距離，用字母W表示;凹坑的最大深度定義為凹坑偏離原始輪廓的最大距離，用字母H表示[2];字母R則表示凹坑的最小曲率半徑，如圖1所示。

當(dāng)D<38.1mm（D表示凹坑的直徑，保守考慮，以凹坑長度L作為直徑）、R>25.4mm、H<1.6mm時(shí)，如果凹坑區(qū)域沒有劃痕、折痕等其余損傷且距離其他凹坑不小于152.4mm，則該種情況是可以接受的，也無需做任何特殊檢查。對氣動外形的影響應(yīng)經(jīng)過總體專業(yè)評估，凹坑若出現(xiàn)在大氣數(shù)據(jù)傳感器附近關(guān)鍵氣動影響區(qū)，則必須返修至符合外形要求。

當(dāng)凹坑超出上述范圍時(shí)，對凹坑區(qū)域進(jìn)行校形，但校形會一定程度上降低零件的疲勞壽命，需根據(jù)具體情況進(jìn)行加強(qiáng)。

當(dāng)D≤6.35mm時(shí)，可以制孔去除凹坑并使用鉚釘堵孔，但對6/32及以上規(guī)格的鉚釘堵孔，尤其是位于蒙皮化銑區(qū)域，存在對蒙皮造成二次損傷的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)與經(jīng)驗(yàn)豐富的鉚工現(xiàn)場確認(rèn)可實(shí)施性，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行工藝試驗(yàn)確認(rèn)。

3? 處置方案

機(jī)身蒙皮凹坑的基本處置流程如圖2所示。

對凹坑區(qū)域進(jìn)行無損檢測以確認(rèn)是否存在裂紋。一般對凹坑區(qū)域正反面進(jìn)行熒光滲透檢測。當(dāng)蒙皮背面有零件遮擋且拆除成本較高時(shí)，則對外表面進(jìn)行熒光滲透檢測和渦流檢測。熒光滲透檢查前會使用褪漆劑或以打磨的方式去除漆層，檢查后應(yīng)立即施加化學(xué)轉(zhuǎn)化膜層進(jìn)行防腐蝕保護(hù)。

鉚釘堵孔首先應(yīng)制孔以完全去除凹坑，然后在蒙皮外表面淺锪窩，锪窩深度0.2～0.3mm，锪窩角度100°±0.5°，安裝埋頭鉚釘后將釘頭凸出蒙皮外表面部分銑平，銑平處施加化學(xué)轉(zhuǎn)化膜層并涂覆與蒙皮相同的漆層。對外部不可見區(qū)域（整流罩內(nèi)部區(qū)域）及化銑區(qū)的蒙皮凹坑鉚釘堵孔修理，推薦使用凸頭鉚釘，以減少蒙皮材料的去除，但外部可見區(qū)域的凸頭鉚釘堵孔需對氣動外形影響進(jìn)行評估。

機(jī)身蒙皮一般為2000系列鋁合金，因此可對凹坑進(jìn)行室溫校形至符合氣動外形要求，校形后重新進(jìn)行無損檢測，確認(rèn)是否出現(xiàn)裂紋，并測量校形區(qū)域的蒙皮最小厚度，強(qiáng)度專業(yè)根據(jù)凹坑尺寸和校形后的厚度情況進(jìn)行評估，對危險(xiǎn)部位進(jìn)行加強(qiáng)處置。

當(dāng)去除裂紋后孔徑較大無法鉚釘堵孔或校形修理后無法滿足強(qiáng)度要求時(shí)，凹坑區(qū)域應(yīng)進(jìn)行加強(qiáng)。加強(qiáng)板的厚度要求不小于凹坑區(qū)域蒙皮厚度，一般為等厚或加大一級厚度，凹坑周圍加強(qiáng)板的連接緊固件一般不少于3排，典型加強(qiáng)修理如圖3所示。應(yīng)當(dāng)注意的是，若從外部進(jìn)行加強(qiáng)修理則對該區(qū)域蒙皮后續(xù)的航線檢查方式存在影響，若原為目視檢查，則需改為低頻渦流檢查。

4? 結(jié)語

蒙皮凹坑在一定尺寸范圍內(nèi)，其影響可接受。超出該范圍后，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行堵孔、校形或加強(qiáng)處置。生產(chǎn)制造過程中產(chǎn)生的凹坑不同于航線運(yùn)營中產(chǎn)生的，可通過提高現(xiàn)場管理水平與人員的質(zhì)量意識加以避免。生產(chǎn)制造應(yīng)從根本上解決凹坑的產(chǎn)生，提高飛機(jī)的質(zhì)量水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 牛春勻.實(shí)用飛機(jī)結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)[M].北京：航空工業(yè)出版社，2009.

[2] 周廣洲.波音民用飛機(jī)外形凹坑損傷的檢查及評估[J].民用飛機(jī)設(shè)計(jì)與研究，2013（2）：60-63.

[3] 費(fèi)衡甫.麥道飛機(jī)聯(lián)絡(luò)工程手冊[M].北京：航空工業(yè)出版社，1997.