Cessna172飛機14000h深度大修結構故障分析

摘? ?要：Cessna172飛機被譽為美國塞斯納公司的經典之作，以其飛行性能優越、操作方便、安全性高、維護成本低等一系列優點，成為通用航空航校初級教練機的首選，廣泛用于民航飛行員的培訓。我飛行學院擁有世界最大的Cessna172機隊，現172飛機159架（含新訂購Cessna172S飛機60架）。學院飛機利用率高、訓練量大、飛行小時數率先突破10000h、14000h。本文將飛機14000h深度大修的結構故障梳理介紹，為執機單位快速進行結構損傷判定，制定維修方案提供了數據參考，對縮短結構修理周期、保障飛行安全至關重要。

關鍵詞：機身? 機翼? 結構損傷

中圖分類號：V267? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）06（b）-0020-02

自2013年開始到目前，某飛機修理廠已完成全學院90余架老齡化Cessna172飛機10000h結構大修。并于2018年一月開始對Cessna172飛機進行14000h深度大修，積累了豐富的排故經驗，現將大修出現的結構損傷情況，總結出典型故障，將原因分析和修理方案介紹如下。

1? 常見典型結構故障

1.1 機身類故障

1.1.1 防火墻類故障

防火墻主要是與前起落架減震支柱連接處蒙皮變形和防火墻裂紋，這兩類故障！前者是因為飛機在重著陸過程中，前起落架與地面間產生高于正常情況下數十倍的沖擊載荷，由于著陸速度過大，飛機起落架支柱被壓縮但遠遠不能夠吸收消耗掉飛機的動能！所以飛機的前起落架上、下安裝座直接將力傳遞給了防火墻下部組件，導致防火墻褶皺變形，出現此故障更換結構件[1]。

后者防火墻裂紋，是因為防火墻蒙皮較薄，且承受發動機安裝力、發動機振動沖擊，長期往復，與發動機減振座支架相連蒙皮易發生裂紋，需重點關注。尤其是防火墻11點方向，此處蒙皮出現裂紋，需將駕駛艙儀表板拆開，用實心鋼鉚釘進行鉚接。

1.1.2 剎車腹板類故障

腹板類故障分前起落架安裝框架腹板裂紋和左側腹板裂紋。學員長期重復性踩剎車，過大的載荷作用在作動筒安裝支架接耳上，當這種循環載荷大于腹板所承受的最大疲勞應力，將會在腹板鉚釘孔周圍產生裂紋。如遇到飛機重著陸，腹板承受的載荷瞬時間增大，也可能產生裂紋。遇此故障，先在裂紋兩端打止裂孔（使用0.128inch鉆頭），再用0.063inch厚的2024-T3鋁板制作補片，從安裝框架腹板裂紋處進行襯補修理。

學院Cessna172機隊在10000h定檢時全部完成了剎車腹板加強改裝，此后腹板裂紋情況明顯降低。隨后的14000h定檢中只有30%的飛機出現左側腹板前端R角處裂紋，遇此故障，更換左側腹板。

1.1.3 門窗類故障

門窗類故障分為三類：一類是舷窗鉸鏈間隙大;一類是門鎖機構彈簧金屬疲勞;一類是艙門變形。舷窗鉸鏈間隙大是因為重復性的開合舷窗，長期的推拉力導致鉚釘孔增大，鉸鏈與窗框間隙增大。排故措施：拆下鉚釘，更換鉸鏈。座艙門頻繁的開關，導致門鎖彈簧反復拉升，彈簧承受高強度的交變載荷，容易產生疲勞現象。而飛機的使用環境惡劣，長期會使彈簧產生腐蝕，在腐蝕和疲勞的雙重作用下，彈簧斷裂。排故措施：鉆掉固定門鎖的鉚釘，取下門鎖，換上新彈簧。潤滑后，重新鉚接和安裝連接銷。

在門鎖附近座艙門與門框不貼合，有變形鼓包，嚴重時艙門難以關閉。這是因為，艙門鉸鏈在長期使用過程中，產生磨損，固定鉸鏈的螺釘松動，座艙門開關時就不是最佳的位置，艙門下墜，門與門框相撞擊，逐漸變形。排故措施：對艙門整形、襯補加強;鎖舌進行打磨。

1.1.4 行李艙故障

行李艙故障分為兩類：108隔框裂紋、電子設備艙支架裂紋。頻繁的起降訓練會使飛機結構受到較大的應力作用，裂紋出現在機身行李艙向機尾延伸處，屬于高應力區域。起飛、降落訓練過程是對飛機結構施加循環應力的過程。在交變應力作用下，經過一定應力循環次數后，最初的微小裂紋會逐漸擴展。排故措施：裂紋處打止裂孔，進行襯補加強。

1.1.5 方向舵故障

飛機跳躍著陸、重著陸導致機身尾部下蒙皮破損，方向舵下部整流罩凹坑，方向舵下部蒙皮褶皺，方向舵下部支座安裝孔磨損嚴重呈橢圓狀。方向舵下蒙皮褶皺是因為學員做螺旋改出特技訓練時方向舵局部受力過大，蒙皮失穩變形。

修理方案：機尾擦地，用2024-T3鋁合金進行補強修理，更換方向舵下部整流罩。方向舵下部蒙皮褶皺裂紋，先對褶皺區域蒙皮整形，用0.02inch厚的2024-T3鋁合金制作加強片，內襯加強修理。更換磨損嚴重的支座，完成后修理后，按照手冊規定，進行方向舵靜平衡。

1.1.6 風擋玻璃破損、銀紋

銀紋現象是有機玻璃在溶劑、紫外線、機械力和內應力等作用下引起的極細微裂紋狀缺陷，銀紋是由定向排列的分子鏈構成，在光線照射下呈現銀白色光澤[3]。通過觀察故障玻璃，我們發現銀紋的幾個特征：銀紋密集而細小，呈魚鱗狀;故障玻璃的四周約10～15mm沒有銀紋。

飛機運行過程環境惡劣，不可避免的接觸水、清洗劑等有機溶劑，這些溶劑極大的減弱了風擋玻璃的抗銀紋性，加上長期高溫的暴曬導致有機玻璃分子鏈斷裂，老化加劇。因此，為防止飛機在飛行過程中風擋玻璃破裂、脫落，檢查時發現大面積銀紋，立即更換擋風玻璃。

1.2 機翼類故障

1.2.1 蒙皮故障

鳥擊或外物撞擊機翼導致前緣蒙皮凹陷、翼肋扭曲變形，事故嚴重會使機翼前梁變形。排故措施：使用敲擊工具整形變形蒙皮，整形無效則切割撞擊受損的蒙皮和更換翼肋。

機翼后緣蒙皮鉚釘松動、裂紋。頻繁的起降訓練，增大了襟翼收放的次數，Cessna172飛機通過改變襟翼電動機的電流方向實現電動機的正、反轉，進而實現襟翼的收上、放下。收放的振動伴隨著氣流的反復沖擊，機翼蒙皮鉚釘處易出現松動、蒙皮裂紋。排故方案：對松動的鉚釘，重新鉚接;對裂紋蒙皮，根據結構修理手冊等強度修理原則，切割損傷蒙皮、內襯補片加強。

1.2.2 導軌和翼肋故障

襟翼導軌磨損超標、導軌支架裂紋、耳片裂紋、機翼翼根翼肋裂紋。襟翼放出，提供附加升力，此時襟翼受力較大并且產生一定程度的振動，在振動過程中，襟翼支架滾輪與滑軌之間會有展向的相對位移，從而造成滑軌磨損。導軌裂紋支架在更換中，要開機翼油箱，鉚接時涂膠濕鉚。

2? 結語

根據我廠對Cessna172飛機14000h深度大修的排故經驗，本文將典型結構故障梳理介紹，這里面既有10000h定檢已經發現的重復性故障，又有新裂紋、新故障、新變化。為執機單位快速進行損傷判定，制定維修方案提供了數據基礎，對控制結構修理周期、提高飛機利用率、保障飛行安全至關重要。

參考文獻

[1] Cessna Aircraft Company.Cessna172R/172SMaintenanceManual[S].Cessna Aircraft Company ，R22.

[2] 閻成鴻.CESSNA172R型飛機機型培訓教程[M].北京：航空工業出版社，2008.

[3] 郝勁松.活塞發動機飛機結構與系統[M].北京：兵器工業出版社，2007.

作者簡介：蔣楊（1991，4—），男，漢族，四川成都人，本科，助理工程師，研究方向：航空器維修與適航。