損傷飛機修理工藝流程研究

■ 賈磊 于寧/石家莊海山實業發展總公司

0 引言

隨著現代裝備的不斷升級，目前飛機大量采用新結構、新材料、新工藝，結構形式更加多樣復雜，會出現飛機損傷的現實問題，必須開展損傷修理以保持機隊規模。飛機損傷種類多、隨機性大，便捷、快速、準確的損傷修理是基本前提。損傷飛機修理是一個復雜的決策過程，從專業技術角度來看，一般損傷較重、較難修理的為機體結構的修理。機體結構修理主要包括損傷檢查、損傷評估和損傷修理。其中，損傷檢查主要包括一般目視檢查、詳細目視檢查和無損檢測三種工作類別，根據需要，可以綜合采用多種工作類型進行。損傷檢查完成后，應對損傷進行評估，根據損傷評估結果的不同，制定機體結構損傷修理方案。飛機損傷結構修理一般包括止裂法修理、校形修理、補強修理、更換新件等方式。經過修理，使機體結構達到完整性要求，能夠承受設計載荷，滿足結構強度、剛度、穩定性、耐久性要求，恢復使用功能且修理增重小。操縱面等運動部件應滿足質量平衡要求，氣動外形變化小，修理所用時間短、成本低。

1 收集信息

收集信息主要包括受損飛機的型別、制造出廠日期、規定總壽命、翻修情況、總飛行時間及總起落數等飛機基本信息。同時，還應關注飛機近期所做的主要工作，如有無定檢、翻修工作，定檢、修理記錄等，重點關注飛機受損的過程、引起該事故的原因、造成的結果、主要受損部位的損傷情況以及搶救過程是否存在二次損傷等，以便掌握受損飛機的主要修理內容，識別關鍵信息，開展針對性的維護保障工作。

2 損傷檢查

為掌握飛機結構損傷情況，及時對損傷飛機進行針對性修復，需對損傷飛機進行損傷檢查，以確定損傷范圍。

2.1 檢查原則及要求

1）損傷檢查是飛機損傷修復工作的重要依據，執行檢查時務必做到仔細和全面，避免因操作不當對飛機機體、機件造成二次損傷。檢查時應做好檢查記錄，包括損傷部位、損傷程度的文件記錄和照相/攝像記錄，照相/攝像記錄應能反映出損傷位置和損傷程度。

2）除特殊要求外，所有目視檢查均為零件目視可達部位，必要時需對檢查區域附近結構、系統等進行分解后檢查。

3）對目視檢查未見損傷及裂紋的一般零件，利用10 倍放大鏡進行檢測，對疑似裂紋采用無損檢測方法進行確認。

4）對目視檢查未見明顯變形的框、梁等承力構件，可采用測量手段和無損檢測方法進行確認。

5）對目視可見損傷的零件，可采用無損檢測及尺寸測量方式進一步檢查，以量化損傷尺寸并確定損傷位置和區域。

2.2 結構檢查類別

1）一般目視檢查

一般目視檢查主要是檢查機體結構較為明顯的損傷、故障或其他異常情況，通常為一臂范圍內。除有特殊要求外，一般目視檢查是指在正常照明燈光下如日光、機庫燈光、手電筒光等條件下進行的檢查。

2）詳細目視檢查

詳細目視檢查主要是針對細微損傷進行的詳細檢查，通常為一尺范圍內。詳細目視檢查除借助正常照明條件外，還可采用反光鏡、放大鏡等輔助工具，必要時應清潔機體表面。

3）無損檢測

無損檢測是指在不破壞或影響機體結構的前提下，利用機體材料內部結構異常或缺陷引起的聲、光、電、磁等變化反應，以物理或化學方法為手段，借助現代器材設備，對結構內部及缺陷的類型、性質、數量、位置、尺寸及其變化進行檢查和測試的方法。根據需要，往往可以采用多種工作類型進行檢查。

2.3 檢查工具及器材

1）砂布（砂紙）、洗滌劑、毛刷；

2）內窺鏡、反光鏡、5 ～10 倍放大鏡；

3）渦流、磁粉、滲透、超聲波等無損檢測設備；

4）內徑千分表、螺刀、開口扳手、榔頭等工具；

5）結構拆卸工具及其他所需設備、工具。

2.4 主要檢查內容

1）全機完整性檢查

飛機損傷后無法直接飛到內場維修，通常是分解后陸運進廠，分解及運輸過程難免會造成部分零部件缺失或不同飛機之間串件現象。為了保證飛機結構的完整性，應首先進行全機完整性檢查，主要檢查飛機各系統專業的產品、零件等是否完整、齊套，并梳理出缺失零件形成清冊。

2）大部件結合檢查

大部件結合檢查主要是針對機翼—機身結合螺栓孔、垂尾—機身結合螺栓孔的孔徑進行測量，目視檢查機翼—機身結合螺栓、垂尾—機身結合螺栓、墊圈、螺母等表面和螺紋有無變形、裂紋、磕傷、嚴重劃傷等，必要時可利用無損檢測設備進一步檢查。

3）水平測量與輪距測量

飛機水平測量和輪距測量主要是檢測飛機受損后的整體變形情況。通常，飛機在制造時設置了很多水平測量點，主要分布在飛機的各個大部件位置上。各水平測量點與飛機水平基準面和對稱面之間有規定的距離。按照飛機水平測量圖和修理技術條件規定要求，完成飛機的水平測量和輪距測量，并做好相關測量記錄以便修復時參考。

4）機體結構檢查

結構檢查前，應完成清潔工作（如清潔檢查區域表面油污），必要時需去除密封劑和保護漆層；不能直接目視的部位應借助內窺鏡或反光鏡檢查；目視檢查發現異常現象的，需進一步確認檢查。如疑似裂紋可采用相應的無損檢測方法進行確認，漆層鼓包/破裂/剝落等缺陷應去除漆層后進行基體結構檢查。

檢查結構表面防護涂層（漆層或鍍層）是否有損壞、起泡、破裂、剝離、脫落、滲漏和液體浸入等，防腐蝕密封劑是否存在老化、龜裂、脫落等。

檢查所有可見區域的蒙皮、口蓋、口框處的密封劑、膠墊、膠皮、氣密托板螺母等是否存在裂紋、老化、龜裂、脫落等。

檢查所有可見區域的框、梁、肋、桁條、底板、接頭、壁板、帶板、型材、耳片接頭、角片、角材、支架、撐桿等結構件是否有裂紋、腐蝕、磨損、變形、劃傷、擦傷、壓痕、凹陷、失穩等，焊縫是否有開焊、裂紋等，襯套有無松動、脫落等。重點檢查受損區域框緣、腹板、筋條R 區、系統開孔孔邊、系統安裝孔孔邊等區域。

檢查結構是否有裂紋、腐蝕、磨損、變形、劃傷、擦傷、壓痕、凹陷、失穩等；檢查結構緊固件是否有松動、脫落、斷裂、磨損等；詳細目視檢查進氣道結構，包括進氣道蒙皮、骨架、連接鉚釘。

檢查所有可見區域的鉚釘、螺栓、螺母、托板螺母、高鎖螺栓、雙線螺栓組件等緊固件、連接件是否有拉長、變形、松動、脫落、斷裂、磨損等。

檢查復合材料結構是否有面板損傷、分層、脫黏、蜂窩塌陷等情況，必要時應進行無損檢測。

3 損傷修理

應根據損傷檢查報告制定飛機結構損傷修理方案。

3.1 修理原則及要求

1）損傷修理應恢復飛機固有的可靠性和技術指標，滿足疲勞要求，并保證裝配協調性和氣動外形。

2）可修理結構件按等強度、等剛度原則修理，不可修理的需更換新件。

3）在損傷修理過程中，若有無法按預定處置方案進行修理的、新發現的損傷、技術狀態差異及修理結果無法滿足修理要求等情況，應報設計所處理。

4）飛機座艙、整體結構油箱等有氣密、油密要求的結構部位（或區域），修理后應進行相應的氣密或油密試驗。

5）結構檢查及修理后，應保持和恢復固有的腐蝕防護措施，如修補密封膠、去除毛刺、恢復結構表面涂層、清理排水路徑、檢查和清洗油液噴濺造成的污染等。

6）飛機金屬結構表面出現劃傷、腐蝕、淺表裂紋等，如損傷最大深度不超過該部位結構厚度的10%且小于1mm，可進行表面打磨、防護后繼續使用。

3.2 損傷評估

作為損傷飛機修理工作至關重要的必備環節，損傷評估為修理方案的制定和器材訂購提供了依據，奠定了基礎。損傷評估是否準確，直接決定修理方案是否準確，損傷修理是否徹底，修理質量是否可靠，修理后飛機是否完全恢復技戰術指標。

損傷評估主要是確定損傷修理容限，即確定損傷要修與不要修、能修與不能修的界限。其中，要修與不要修的界限，即許可損傷限制主要取決于結構損傷情況下的剩余性能；能修與不能修的界限，即損傷修理限制主要取決于修理工藝、條件、效率、經濟性等因素。損傷尺度與結構修理的關系如圖1 所示。

圖1 損傷尺度與結構修理關系示意圖

1）許可損傷

許可損傷是指不影響飛機完整性和使用功能的輕微損傷，僅需對飛機結構表面做簡單處理，不需對飛機結構進行補強或換新。

2）可修理損傷

可修理損傷是指損傷或缺陷尺寸超過了許可損傷限制，但通過修理可以恢復飛機完整性和使用功能。

3）不可修理損傷

不可修理損傷是指損傷或缺陷尺寸超過了損傷修理限制，修理也無法恢復飛機的完整性和使用功能。

3.3 機體結構常見修理方法

1）止裂法

止裂法是在裂紋的尖端鉆制止裂孔，消除裂紋尖端的應力奇異性，從而阻止裂紋的擴展（見圖2）。在鉆制止裂孔之前，應借助低倍放大鏡確定裂紋尖端位置，以對止裂孔進行精確定位。止裂孔的大小通常與蒙皮的材料和厚度有關。止裂法是飛機結構修理中較為常見的一種修理方式，主要用于飛機金屬外蒙皮較短裂紋的損傷修理。進氣道內蒙皮等敏感部位一般不采用此法修理。

圖2 止裂法示意圖

2）加強法

當裂紋較長時，如果僅采用止裂法，雖然能夠消除裂紋尖端應力的奇異性，但止裂孔尖端應力集中，在復雜的交變載荷作用下，裂紋還會穿過止裂孔繼續擴展，因此需要采用加強法修理（見圖3）。

圖3 加強法示意圖

3）校形法

校形法是指用表面光滑的榔頭和頂鐵對薄蒙皮淺層凹坑進行校形，使其形狀恢復要求的修理方法。當無法從結構兩側進行校形時，可在壓坑處鉆制直徑為4 ～5mm 的圓孔，用較硬的鋼條制成鉤形，將凹坑處變形拉起修平，然后用空心鉚釘堵孔。

4）更換新件

結構損傷較為嚴重，采用止裂法和加強法很難滿足技術要求時，一般需要更換新件。更換新件分為整體換新和局部換新。整體換新是將原來的結構全部分解后進行換新，局部換新是對損傷區域進行切割、修整，只對部分結構換新。換新時一般都需要通過特制的工裝夾具來輔助新件的定位安裝。

3.4 復合材料結構修理

1）機械連接修理

機械連接修理是將金屬補片或復合材料補片通過螺接或鉚接的形式蓋住損傷區或缺陷區的一種常用修理方式。其中，金屬板多為鈦板，也可用鋁板。一般臨時性修理采用此方法較多，如戰傷搶修，其優點是方便快捷，便于野外修理時使用，但有時也會產生應力集中，影響飛機氣動外形。

2）膠接修理

膠接修理分為貼補修理和挖補修理兩種。

貼補修理是用膠接的方法將修理用補片粘貼在損傷區或缺陷區的復合材料結構件上的一種修理方法（見圖4）。該方法多用于平面結構，補片可以采用已固化好的復合材料層板，也可采用預浸料，現場進行鋪貼。

圖4 貼補修理示意圖

挖補修理是去除損傷或缺陷區材料，然后重新固化膠接的一種修理方法（見圖5）。挖補時可采用階段挖補法和斜搭接法，兩者效果相當，但工藝方法不同。目前多采用斜搭接法。挖補法是較為先進的工藝方法，使用范圍較廣、效果好，但操作復雜，對技術要求高。

圖5 挖補修理示意圖

3）注膠修理法

注膠修理法是采用流動性較好的樹脂，利用注射器將其注入復合材料制件的分層或脫黏缺陷處，完成損傷修復。該方法簡單易行，適用于孔邊或層板邊緣分層處，但其對內部分層結構的修理效果不佳。

圖6 注膠修理法示意圖

4 修理后驗證

1）損傷修理或換新的結構、零件等安裝后的間隙、階差等應符合設計圖樣要求。

2）整機裝配完成后，按要求對各系統進行氣密、油密檢查，各項結果均應符合設計要求。

3）裝配、調試工作完成后，按要求進行全機水平測量和輪距測量，并將測量結果與修理前測量結果進行對比，確認飛機修理后整體變形情況是否符合設計要求。

4）損傷修理工作完成后，按試飛大綱要求和試飛程序組織試飛驗證。

5 總結

以上對損傷飛機結構檢查的基本程序和內容進行了梳理，有利于固化損傷飛機修理基本程序和流程，可為建立損傷飛機修理標準、修理流程及戰傷搶修管理文件提供參考。