A380飛機鵝頸前緣改裝分析

李忠禮，劉 勇

（1.廣州飛機維修工程有限公司，廣東 廣州 510470；2.中國民航大學，天津 300300）

1.引言

A380飛機采用的尖端技術在一定程度上主要體現在采用輕質材料這個方面，使用了高強度碳纖維增強型復合材料（CFRC）[1]。僅碳纖維復合材料在飛機上的用量已達到32噸左右，占結構總重的15%[2]。

但A380飛機自投入運營之后，空客公司收到航空公司反饋回來的報告表明：飛機機翼內側前緣襟翼（droop nose）鵝頸支架、肋間和面板末端支撐組件區域有裂紋，如圖1所示。

初步調查結果表明受影響的鵝頸支架承受了超預期的載荷水平和應力峰值[4]。這種狀況如不被發現和糾正，將導致前緣襟翼面板在空中分離，并可能造成地面人員傷亡。同時，機翼前緣裝置屬于增升裝置，如果該部件故障會嚴重影響飛機起降的安全性[5]。為解決這種潛在的不安全狀況，空客公司發布服務通告（SBA380-57-8087）要求對機翼內側外部固定前沿前部肋間區域和鵝頸支架進行檢查和修理作為改善型過渡修理，修理前后如圖2所示。

圖1 鵝頸支架和橫梁裂紋[3]

圖2 過渡方案中鵝頸支架組件改裝前后

由于執行上述SB對于該損傷不是永久解決方案，如要永久解決該問題，需要執行全壽命的重大改裝。

2.A380飛機鵝頸前緣改裝特點分析

飛機的改裝工作要么為了滿足安全與適航的要求，要么是為了滿足航空公司和旅客的個性化需求[6]，A380飛機鵝頸前緣改裝顯然是屬于前者。每個加改裝項目的設計與實施實質上是一項涉及專業航空技術的工程管理[7]。

飛機改裝鵝頸前緣改裝工作包括以下內容：驅動肋（the Drive Ribs）位置處前次梁（front sub spar）的加強；用新的鈦合金緊固件更換斜肋（the Slant Rib）上緊固件；更換兩個新的肋條（Riblets）；更換封嚴平臺（the Seal Landings）和蓋板平臺（Panel Landings）；更換前后橫梁（Intercostals）和它們的夾子（Cleats）和支架（brackets）；更換封嚴板（the Seal Panels）；更換鵝頸支架（the Goose-neck brackets）；更換上橫梁（Intercostal）處幾個夾子（Cleats），改裝前后結構如圖3所示。

圖3 鵝頸前緣改裝前后

由于該改裝工作量巨大，精度要求高，因此一般結合飛機的6年檢進行，該改裝工作有以下特點：

2.1 工作量大

根據空客發布的SB歷時40多個工作日，編寫的工程指令（EO）總頁數達1382頁，相當于27份平時一般的EO（50頁）。而完成該改裝工時需要5666.35小時，相當于一架C檢飛機停場12天的工作量。

2.2 定位要求精確

A380 號稱空中巨無霸，兩翼之間將近80米，該改裝在大翼一側前緣工作區域跨度就達12米，桁架結構為主[8]，如圖4所示。這就導致了改裝換件時，必須保證拆下相關零件時，大翼上的其他零件不能錯位。一旦錯位，誤差累積，將會導致有些零件更換安裝不上去，最終改裝失敗。因此，改裝拆除零件前，必須嚴格按照要求，牢固精準定位，施工期間，嚴禁任何人擅自變動定位工夾具，如圖5所示。

圖4 A380飛機大翼前緣

圖5 改裝定位

2.3 工序復雜

雖然主要有8項更換工作，但是由于涉及桁架結構上下、前后各個部位，有相鄰的，有間隔的。這就不像一般簡單改裝，在一個區域同時拆下、修理或改裝后，安裝后就可以了。而改裝這8項工作必須依次進行，不能安排多人同時開工，需要嚴格按照工序要求進行。否則，可能由于拆件過多，導致前緣承受應力過大，進而零件緊固件孔錯位。如果錯位鉸孔，然后用緊固件安裝改裝件，就會使得零件存在預應力，加速疲勞裂紋的產生，最終產生安全隱患。

2.4 工藝要求高

該改裝工作涉及如下工藝：緊固件拆裝；緊固件鉆孔、引孔；緊固件孔劃埋頭窩；緊固件孔間距和邊距要求；緊固件孔冷拔；金屬結構切割；表面保護處理；表面漆層防護；密封膠工藝。

由于結構件承載著復雜多變的氣動力、重力等多方外力，它的施工工藝質量將大大影響著結構件的抗剪、抗拉、抗扭承載能力，影響著抗疲勞能力和抗腐蝕能力。其中，鉆孔或引孔、鉸孔和冷拔工藝尤為重要。

相對于飛機制造過程中結構件鉆孔來說，飛機維修/改裝過程中的鉆孔/引孔，對技術工人的手藝水平要求更高。因為飛機維修/改裝時，改裝件在飛機上的配合件都有舊孔，需要從舊孔方向在新件上引出新孔，這就要求既不能使舊孔損壞或加大，也不能使新件的新孔鉆歪、鉆斜，并要求新孔邊距符合工藝要求。

冷拔緊固件孔也要嚴格按要求使用合適的冷拔工具按規范施工。否則，或損壞緊固件孔，或擠壓力度不夠，達不到抗疲勞要求，裂紋提前發生，潛在安全隱患也提早出現。

2.5 航材包，工具包數量龐大

該改裝包含51個改裝包，15個特殊工具包。

51個改裝包含將近1200項航材，將近上萬件零件。對于航材部門配送有一定的壓力，但，對于一線使用部門特別金工專業現場航材清點、分類整理、保管， 提出了更高的要求，必須保證萬無一失，才能保證改裝開工實施后高效、連續不停的完成計劃要求。

15個特殊工具包也是同樣要求，工具包更需要提前組裝校驗，模擬使用訓練，才不至于開工后才研究如何使用，耽誤工期。

3.A380飛機鵝頸前緣改裝過程實施

3.1 頂升飛機

該改裝開工前，需要飛機按技術要求進行零應力頂升。頂升過程按照標準施工流程沒有什么難度，只要嚴格執行即可。但是，因為飛機頂起狀態貫穿六年檢的整個C檢周期，如果飛機頂起后起落架輪軸的檢查以及其他區域的梯架接近問題，同時為了保證飛機的穩定性，禁止拆裝大部件，就會影響和制約著飛機的客艙設備的拆裝搬運，而飛機處于空中構型，飛機的通電需要對相關系統都要做限動措施，這又影響飛機的通電測試。

鑒于此，綜合全局考慮后，在前期拆卸搬運客艙設備的階段，安排機電先拆下兩邊大翼前緣的襟翼和一些接近蓋板，待客艙設備拆卸搬運完后，再將飛機頂起在空中狀態，以滿足這份EO的要求。但考慮到其他區域的梯架接近問題，以及起落架輪軸套的檢查工作的同步執行，經工程評估后，又將飛機5個起落架減震支柱內的氮氣全部放掉，再降低飛機高度到頂飛機之前的高度，這時的飛機還是受力在三個主千斤頂上，這樣既滿足了EO的改裝需要，又滿足了起落架輪軸套的檢查，以及其他各區域的梯架接近問題，縮短了生產工期。

3.2 施工過程

改裝前根據施工流程制作了流程看板，如圖6所示，方便現場施工的金工技師們了解整個改裝工作的大體步驟，也便于清楚施工進度情況。對于該重大項目特意安排了骨干力量負責關鍵位置關鍵改裝的工作，要求嚴格按照EO步驟和工藝要求進行，發現問題、損傷或疑問、不清楚事項必須要及時上報生產控制和結構工程師，按照生產流程進行相應處理，保證生產安全和質量。現場嚴格執行5S管理，拆下零部件必須掛牌，分類分層擺放。工具嚴格執行三清點，工作區域每天工作結束后要清掃工作區域，工具，接近平臺要擺放有序。

施工前，結構車間項目負責人為了便于閱讀理解和信息系統梳理，把EO、標準施工手冊及圖紙按工序前后和區域細分了八組內容。分別是后梁更換；上方夾子更換；2#肋腹板加強及上緣緊固件更換；前梁和前梁分布板更換；前梁封嚴蓋板更換；4#鉸鏈肋封閉肋區域；封嚴平臺更換；蓋板底座定位引孔安裝。通過分組，可以清晰地理解工卡，為后續工作實現條理，有序，高效提供基礎保障。

對于大量的航材和改裝包，設立了專門的存放區。按之前工卡分組的內容，對拆下部件和改裝包分區域，分組別存放。對應圖紙代號和工卡件號把每個小改裝包做標識、列表，做到要用就能找到的要求定位擺放，目的是提高效率和減少差錯。

施工后，由于空客廠家只提供了幾支撐桿作定位工具，而工作過程中不同區域人員需要來回穿插，很容易對定位工具產生松動和位移的影響，為了保證部件支架梁在整個改裝過程都必須在位，優化了施工流程。前梁和封嚴蓋板不能同時拆卸更換，先換下前梁再換封嚴蓋板，而且更換過程中也要保證間隔更換。

第一組后梁更換工作：后梁的安裝方式改變很大，從原來的固定梁改為能左右小范圍移動的活動梁。工卡圖紙給出了安裝要求和間隙公差。為了實現技術要求，保證精度，創新的使用了千層板，通過千層板的厚度來定位后梁的間隙。

圖6 改裝流程圖

第二組上方夾子更換：夾子在位引孔空間不夠，如果放在平臺上不在位引孔，又存在夾子角度小于90度而沒法保證相對應孔的垂直精度。通過反復研究圖紙，得出相鄰兩個一起安裝的夾子，其中所連接的兩條橫梁是在同一平面上的，鑒于這一理論，研究制作了一個與本體梁實物一致的引孔模板，解決了夾子不在位引孔而存在的垂直精度問題。

第三組2#肋腹板加強：需要在2#肋前緣腹板上加裝一塊加強補片，并且改裝包里的加強補片已經有引導小孔。由于前緣和腹板間有一個夾角，加強板安裝在腹板前面時最上面的四個導引孔由于空間問題用不了工具從前往后來引孔，只能想辦法從后往前鉆。但是，如何保證從后往前鉆的時候能跟加強板上本來就已經存在的導引孔完全吻合呢？先從加強板上通過已鉆出的其他基準孔，把導引孔復制在輔助引板上，然后輔助板修整到合適的尺寸，用原來的基準孔把輔助板定位在前梁腹板的后面，在輔助板上改成從后往前鉆出最上面的四個孔，從而解決了該難題。

第四組前梁更換：不能一次全部拆卸完，要間隔拆換，完成前梁更換才能接下來更換第五組的封嚴蓋板與第六組的4#鉸鏈封閉肋區域的改裝。更換封嚴蓋板和4#鉸鏈封閉肋區域的改裝是整個改裝中工作量最大，涉及航材最多的一組。是否高效保質完成會直接影響到整個改裝進度周期，工卡要求先安裝封嚴蓋板（每塊封嚴蓋板平均有1平方米大），再裝配蓋板上的加強梁，蓋板完全覆蓋住下面的接近位置，加強梁的定位裝配就只能從側面接近，這樣就會導致加強梁施工空間不大，施工難度增加，但是加強梁又必須使用封嚴蓋板來做基準定位。為了保質保量，提高效率，以免影響改裝周期。對照圖紙手冊，反復研究工卡，發現每根加強梁都是垂直于前梁的連接固定支架，這樣尋找到可行的施工方法，把加強梁用角尺以連接固定支架做基準，讓加強梁垂直它，然后再做一塊比封嚴蓋板小的輔助定位板，用于定位加強梁的水平位置，這樣不需要裝上封嚴蓋板也能準確安裝加強梁，優化了施工接近，減少了工作量，提高了效率和施工質量。

第七組封嚴平臺的更換：這個工作對每塊板的對接間隙要求很高，板與板之間的間隙直接影響到封嚴平臺與前梁分布板的緊固件安裝，所以使用了與前梁定位一樣的方法，用千層板控制板與板之間的間隙。

最后大翼蓋板底座的引孔和安裝：這個工作廠家提供了一套引孔模板，同樣也是一項工作量大，需要保證鉆孔質量和精度，不能出差錯的工作。

3.3 超規范修理

對于超規范修理的項目，根據局方對超規范修理方案的審批流程進行批準后再進行[9]。航空器營運人一般會向廠家索取修理方案，并在修理完成之后獲得局方委任代表的批準[10]。如：右大翼在改裝過程中有5處緊固件孔高頻渦流檢查后發現有疲勞裂紋，結構工程師立即制定修理方案報空客評估，批準后及時實施完成，保證了改裝工作的順利完成。

4.結語

通過對第一架A380飛機鵝頸前緣改裝完成后的經驗總結，流程固化工作，為我國其他四架A380鵝頸前緣改裝順利高效的完成，提供有力的保障和支持：

生產計劃/生產控制針對鵝頸前緣改裝需要頂升要求，合理安排其他專業工作，縮短整體工期；

航材部門根據飛機具體情況，進行數據分析，提前準備超規范可能需要的材料、緊固件；

工具部門檢查、補充訂購鵝頸前緣改裝所需鉆頭、鉸刀、冷拔等工具；

結構車間總結匯總各項工作要點、固化工作流程、提前準備制作引孔模板等自制工具。