A320系列飛機鯊鰭小翼改裝介紹及技術難點分析

張斌輝

摘要：本文主要介紹了空客A320系列飛機鯊鰭小翼改裝的主要內容，分析了主要技術難點及其解決措施，總結了改裝中的關鍵點和風險點，可為同類改裝提供參考。

關鍵詞：結構改裝；技術難點；鯊鰭小翼

Keywords：structural modification；technical difficulties；sharklet wing

1 改裝概述

1.1 背景

A320系列飛機鯊鰭小翼由空客公司2012年研發推出，用于替代傳統的翼尖小翼，在節能減排方面具有顯著優勢。2013年空客公司進一步推出了鯊鰭小翼的改裝服務，分為產線改裝和現役改裝兩類。本文所介紹的現役改裝針對的是生產序列號在MSN1200之前的已交付飛機，工作內容包括大翼結構加強、加裝小翼、飛行控制系統功能調試三部分。

1.2 小翼變化

如圖1所示，鯊鰭小翼高2.44m，重91.98kg，由輕型復合材料制成，是A320系列飛機的選裝配置，是A320neo系列飛機的標準配置。改裝完成后，大翼長度由原來的34.1m增加到35.8m。

2主要改裝內容

空客針對本改裝共下發6份SB：SB1177（總綱），SB1179（結構恢復），SB1180（機械拆件與恢復），1181（電子拆件與恢復），SB1183（結構拆件），SB1193（小翼加裝）。本改裝以結構改裝為主，所以SB1179和SB1183是本改裝的核心內容；SB1180和SB1181為系統專業前期拆件和后期恢復；SB1193為鯊鰭小翼加裝；SB1177是一份總綱，類似于目錄清單，描述了改裝的完整步驟和工序，其中每個工序的具體工作通過任務號索引到具體SB。

大翼結構加強主要是兩部分內容，分別是翼尖區域改造和底部蒙皮長桁加強。翼尖區域改造的工作內容主要是：從RIB19-RIB20之間切割上蒙皮及長桁并報廢，從RIB24-RIB25之間切開大翼前后梁及下蒙皮并報廢舊外翼盒，拆除舊的RIB23和RIB24并報廢，之后安裝新的RIB23和RIB24，通過底部蒙皮和前后梁的加強補片安裝新的外翼盒（bath tub）（見圖2），然后通過渡長桁（upper stringers）安裝新的頂部蒙皮（New top skin）。新外翼盒的外端是一排銷孔，通過銷子可以直接安裝鯊鰭小翼。底部蒙皮長桁加強主要內容是：在大翼底部蒙皮的STGR8和STGR11長桁兩側，從RIB13至RIB25區域安裝鋼條（lower stringers），以增強大翼的縱向受力件。

3關鍵技術難點及改進

本改裝處在大翼區域，其最主要的作用是產生升力，也起一定的穩定平衡作用。因此，大翼應保持足夠的強度、剛度和壽命，必須具備在外部載荷作用下保持翼型形狀的能力，且能夠安全地承受使用載荷。大翼主要承受外部交變載荷作用，一個細小的裂紋或者缺陷都極易形成應力集中點，進而可能產生疲勞破壞。另外，本改裝處于封閉油箱區域，非常容易引起漏油。因此，對施工中的整體精度提出了非常高的要求。

精度保證主要體現在兩個方面，第一，裝配精度：只有保證了裝配精度，才能保證大翼準確的外形，保證左右大翼的對稱性和一致性。裝配精度主要從三個方面來保證，首先是定位精度，其次是孔加工精度，再有就是合理有效的工藝工序。第二，高效可靠的密封：在完成改裝后，完整地重新密封，使油箱不漏油，改裝才完全結束。

因此，本改裝有以下四個關鍵技術難點：高精度定位；高精度孔加工；工藝工序明晰；高質量封膠。

3.1 高精度定位

高精度定位主要分為兩個步驟。第一，切割舊件時，找準參考線，精確切割銑削。本改裝需要切除上蒙皮及長桁，還有外部翼盒的前后梁及蒙皮，在此過程中，切割線的角度和準確定位都至關重要，包括施工中的修切和打磨都要逐步進行，以保證尺寸精度。

第二，新件準確定位。新件裝配中，因為頂部蒙皮和外翼盒都屬于大部件，誤差傳遞后，失之毫厘，就會差之千里，所以必須區分固定定位孔與專用的定位銷，因為所有的孔都是通過鉸刀制孔到干涉配合的下限尺寸。日常都是使用拉瑪對蒙皮進行定位，手動拉瑪不可避免地會出現間隙晃動，且現有工具只有常用規格，無法滿足本改裝中的特殊規格和高精度要求。為此，開發設計一套專用定位銷，根據不同規格的孔尺寸制作相應的定位銷，以適應本改裝高精度、大面積的定位需求。每次蒙皮預裝配時，首先固定定位銷，確定準確位置，然后再使用拉瑪拉緊進行鉆孔安裝，以此來保障蒙皮的定位精度。

3.2 高精度孔加工

本改裝采用的緊固件基本都是以EN6114和EN6115為主的高鎖螺栓，所有的孔都是干涉配合，有明確的尺寸限制，最后必須通過鉸刀來保證孔的尺寸。

在一般制孔過程中，通常是先鉆底孔，然后逐級加大至最終尺寸，最多進行兩次孔。但本改裝中，新上蒙皮等位置涉及大量新的緊固件孔，其中多是日常較少遇見的5/16in、3/8in、7/16in等大尺寸孔，而蒙皮的底孔是根據大翼前后梁上的孔通過找孔器來確定的，底孔只有4/32in或者5/32in，所以這些孔的加工工序與平常工藝的差異較大，而且不同的孔還有不同的工序，有的孔需要兩至三道工序，有的甚至需要四至五道工序才能完成。因此，必須將總計約1500多的孔分類，對同一類型的孔制定相同的制孔程序，加工與孔相匹配的高效鉸刀，并進行明確標記，避免混用，必要時可提前對工作者進行培訓。

此外，由于改裝位于大翼油箱這樣的特殊作業環境，不可避免地需要一些較長或較短的鉸刀才能滿足實際工作需求，特別是對與底部蒙皮STGR8和STGR11相聯的長桁鋼條的鉸刀，必須使用空客專用的硬質鉆頭和鉸刀。因此，設計鉸刀時，除了考慮直徑還應考慮在不同使用環境下鉸刀的長度和材料特點，保證工作者能以盡可能舒服的姿勢在狹小區域進行施工，同時也能完美地滿足改裝中對孔的高精度要求。

3.3 關鍵工藝工序改進

空客針對本改裝提供的文件在部分關鍵技術難點處較為模糊、工藝繁瑣，施工難度大且風險高，極大地影響了施工周期與質量。大型結構改裝的施工工藝和工序對施工質量、風險、周期都非常重要，但是對工藝工序的改變應當持非常謹慎的態度，若能在知曉風險的前提下對工藝工序進行優化和改進，將極大促進施工的便利，提高施工質量。

為此，主要從兩個方面進行明確。第一，對廠家出具的明確的工藝工序，堅決執行并予以細化，使之更具備可理解、可操作性。例如，外翼盒切割工序中，通過對切割工序的每一步進行細化并標注在視圖中，說明每個步驟如此操作的意義和風險，有效規避其他MRO企業在此施工中產生的喇叭切口、裝配間隙過大等現象。第二，對廠家出具的模糊的工藝工序，深入研究，通過改變施工工位、工序等方式提高施工效率和質量。例如，頂部蒙皮裝配過程中，新蒙皮下部的長桁及加強板在飛機上進行鉆孔裝配安裝封膠，只能通過兩個接近口蓋進行施工，接近難度大，施工難度大，而且接近口蓋每次只能進去一個人，施工效率非常低，完成該工作需要14個班的工時，成為了嚴重影響施工周期和質量的關鍵工作。鑒于此，通過深入研究SB，分析后得出將部分工作的施工工位轉移到工作臺上，在工作臺上完成安裝封膠后，整體將頂部蒙皮插入安裝位置，這樣的改變使此工序僅需要3個班的工時即可完成，極大地釋放了周期壓力，而且施工質量得到了保證。

3.4 高質量封膠

結構改裝完成后，不恰當的密封膠密封極易導致油箱漏油，會使改裝成果功虧一簣。首先，參照空客提供的密封圖紙571179A57161，對需要密封的區域按照要求完成密封，特別是針對大翼蒙皮接縫區域、大翼內外油箱連接處RIB15、外油箱與通氣油箱連接的RIB22、以及頂部蒙皮的通氣長桁處必須按要求重點關注；其次，在油箱封閉區域進行密封膠施工時發現，由于內部管路、線束以及狹小空間等因素，導致施工操作困難，效率低下，且封膠質量不可靠，效果不美觀。基于此，可以定制開發引入緊固件封膠帽（見圖3），針對不同規格的緊固件定制相匹配的封膠帽，通過實踐總結形成封膠帽的使用方法和封膠流程，只需要一道工序即可完成封膠和成形兩道工藝，使用該封膠模具可以達到封膠質量可靠、操作便捷、外形美觀（見圖4）和施工效率高等目標。

4結束語

本文簡要介紹了鯊鰭小翼主要的改裝內容和特點，分析了4個主要技術難點及注意事項和風險點，通過細化，明確了關鍵工藝工序，開發定制了專用工裝設備，進而實現了高效施工、高精度定位、高精度制孔、高質量封膠，有效解決了該項目的風險點與技術難點，最終對改裝項目達到了較深入地掌控，進而在保證質量的前提下使該項目的效率得以提高，周期得以縮短，具有一定的市場競爭力。