波音737NG系列飛機平尾下蒙皮裂紋故障分析

張程遠

摘要：通過對波音737NG飛機平尾裂紋的故障分析，提出改進措施。以供同行在實際維護工作中參考。

關鍵詞：水平安定面；裂紋；檢查方法

Keywords：horizontal stabilizer；crack；inspection method

安全是民用航空永恒的主題，也是從業人孜孜以求的目標。2018年底到2019年初短短不到半年時間，波音737 MAX客機連續發生兩起重大空難，中國民用航空局要求立即停飛國內航空公司所有波音737 MAX機型。在該機型全面停飛后，相當一部分的中短程飛行任務就落在了其上一代波音737NG系列機型肩上。隨著運行頻次的增加，保障和維護波音737NG系列飛機以使其安全穩定地投入運營顯得尤為重要。

1 案例分析

2019年11月，兩架波音737NG機型C檢停場期間，在水平尾翼下翼面檢查中發現在原有裂紋修理附近出現大量新裂紋。一架737-800客機左側裂紋5處，右側裂紋3處；另一架737-700客機左側裂紋6處，右側裂紋4處。就此情況Ameco發郵件問詢波音工程部門，其建議依據波音737結構修理手冊中55-10-01章的要求，將相鄰的新舊裂紋合并一處進行B類修理并附加循環檢查（見圖1）。

排故結束后，波音回復的技術評估中有這樣一段話“根據737結構修理手冊51-00-04，受影響的下蒙皮屬于FCBS（疲勞臨界基準結構）、PSE（主要結構件），如果處理不當，將影響飛機的功能、結構強度、重量、平衡及其他影響飛機適航性的因素”，那么，如此重要的位置為何反復出現大量裂紋？

經過分析認為，首先是材料問題。從水平尾翼的功用來看，其對飛機產生俯仰力矩，在飛機水平飛行和做俯仰機動時承受相當的氣動載荷。長期的疲勞載荷作用下會使結構產生疲勞損傷，進而出現裂紋。因此，對抗疲勞性有較高要求的下翼面蒙皮普遍使用2系鋁合金。該系鋁合金為鋁銅合金，雖然較7系鋁合金強度有所降低，但卻有著良好的抗疲勞性。該型飛機平尾下蒙皮使用的正是2024T3狀態的鋁合金材料，但值得注意的是，蒙皮的厚度根據受力的不同而不同。以波音747型飛機為例，其機翼翼根部位的蒙皮厚度達到20.32mm，翼尖部位的厚度也有4mm。通過查閱手冊和實際測量，卻發現波音737NG系列飛機平尾下蒙皮的厚度僅為1.8mm，這使其在與翼肋結合的部位在長期受到氣動載荷的作用下容易產生裂紋。

其次是檢查的周期和級別。查閱根據波音MPD（維護計劃文件）編寫的高于其標準的MEP（維修執行計劃），其中規定該部位首檢時間為6C，重檢間隔為4C。依據過往的數據，每一次C檢的時間間隔大約在一年半左右，因此，手冊標準明顯是針對機齡10年以上的飛機設置的。雖然從裂紋的形成到其穩定擴展至臨界尺寸進而快速斷裂不是一蹴而就，需要一個損傷積累的時間，但對于頻繁起降的中短程客機來說，10年這個周期明顯過長，在此期間容易積累損傷而造成隱患。此外，該部位的檢查等級為一般目視檢查（GVI），其對外部結構的檢查要求為“通過快速打開的接近蓋板或門可進行目視檢查的可視結構，應使用一定強度的光源，按需使用檢查工具，如鏡子等以及按需進行表面清潔和接近”。這一檢查等級的標準與詳細目視檢查（DVI）、特別詳細檢查（SDI）、無損檢測（NDT）相比顯然過低，且明顯不利于維護人員發現細微的裂紋。在之前的案例中，由于裂紋細微，肉眼很難確認其長度，使得維修人員不得不借助NDT手段才能進行最終確認。

2 建議與改進措施

綜上所述，針對波音737NG系列飛機水平尾翼下翼面裂紋問題，總結兩點建議：

1）對平尾蒙皮材料進行改進。復合材料具有比強度高、比剛度高等突出特點，且相較合金材料具有更好的抗疲勞特性（見圖2）。用于飛機結構中的復合材料在保證安全的前提下還可以減輕結構重量20%～30%，即降低了飛機重量又提高了飛行性能。因此，復合材料在飛機上的應用比例逐步提高。空客A320機型已使用復合材料制造水平安定面，據查波音777機型的水平安定面也同樣以復合材料代替合金。因此，對現有機型的水平安定面進行材料更換也是有可能實現的。

2）現實可行的方法是縮短檢查周期、提升檢查級別。此項檢查工作的首檢時間應設置為1C，重檢間隔可縮短至每一個C檢，而6C以后的大齡飛機更應縮短至A檢，即每5個A檢間隔就需對此部位進行檢查。在周期長、技術支持全面的C檢中，則應提升相應的檢查級別，以無損檢測的方法代替一般目視檢查，以便及時發現細小損傷，排除隱患。

3 結束語

在當前飛機結構的維護中，機務人員不單要依據工卡和手冊進行檢查和維護工作，還應對工作中發現的問題多思考、深發掘。本文通過對波音737NG機型平尾下蒙皮裂紋問題的淺析，總結了裂紋產生的原因，提出了對該部位檢查工作的改進措施，降低了飛機帶故障運行的風險，進而有效地保障了航空安全。

參考文獻

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