B737-200飛機(jī)蒙皮開裂失效維修

1、B737-200飛機(jī)蒙皮開裂失效維修學(xué) 院航空航天工程學(xué)部（院）專 業(yè)飛行器制造工程（航空維修）班 級(jí)34030104學(xué) 號(hào)2013040301164姓 名王永平指導(dǎo)教師鄭雙沈陽航空航天大學(xué)2016年 12月課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書院（系） 航空航天學(xué)部 專業(yè) 飛行器制造工程專業(yè)（維修）班級(jí) 34030104 學(xué)號(hào) 2013040301164 學(xué)生姓名 王永平 課程設(shè)計(jì)題目 B737-200飛機(jī)蒙皮開裂失效維修 課程設(shè)計(jì)時(shí)間 2016 年 12 月26 日至 1 月 13 日 地點(diǎn) 校內(nèi) 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求：內(nèi)容：一、 根據(jù)題目，到中國民航出版社出版，姚紅宇等著的民用飛機(jī)失效分析實(shí)例選編中找

2、相應(yīng)的問題描述（即每個(gè)實(shí)例里面的“概述”）和相應(yīng)的失效圖片。二、 給出原因分析的方法。三、 進(jìn)行分析，并給出結(jié)論。四、 給出相應(yīng)的維修方案。五、 提出為避免該問題再次發(fā)生所要采取的措施。六、 論文字?jǐn)?shù)5000字。畢業(yè)設(shè)計(jì)步驟：1.調(diào)研，即查找相關(guān)書籍、期刊資料；2.撰寫課程設(shè)計(jì)說明書；3.申請(qǐng)答辯。課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書參考文獻(xiàn)：1 姚紅宇.民用飛機(jī)失效分析實(shí)例選編M.北京：中國民航出版，2003.6.2 李麗. 飛機(jī)蒙皮裂紋缺陷檢測算法研究J.工程碩士學(xué)位論文，2010.30.3 田秀云，杜洪增，吳志巨. MD-82型飛機(jī)蒙皮的絲狀腐蝕與防腐改進(jìn)措施J.中國民航學(xué)院，47-49. 指導(dǎo)教

3、師簽字 年 月 日摘要通過對(duì)B737-200飛機(jī)蒙皮裂紋的宏觀觀察、實(shí)體顯微鏡觀察、掃描電鏡觀察、金相檢查以及硬度檢測等，逐步分析B737-200飛機(jī)蒙皮開裂的原因。主要研究蒙皮的斷裂性質(zhì)因素，以及蒙皮斷口的起源。同時(shí)給出了蒙皮裂紋的維修方法以及預(yù)防措施。關(guān)鍵詞：B737-200、飛機(jī)蒙皮裂紋、裂紋維修目錄第1章 B737-200飛機(jī)蒙皮開裂概述1第2章 B737-200飛機(jī)蒙皮開裂實(shí)驗(yàn)分析22.1 宏觀觀察22.2 實(shí)體顯微鏡觀察22.3 掃描電鏡觀察22.4 金相檢驗(yàn)32.5 硬度檢查3第3章 B737-200飛機(jī)蒙皮開裂綜合分析7第4章 B737-200飛機(jī)蒙皮開裂失效結(jié)論8第5章 B7

4、37-200飛機(jī)蒙皮開裂失效維修95.1在裂紋尖端鉆止裂孔95.2在裂紋部位鉚補(bǔ)加強(qiáng)片9第6章 B737-200飛機(jī)蒙皮開裂失效預(yù)防11第7章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)12參考文獻(xiàn)13沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計(jì)第1章 B737-200飛機(jī)蒙皮開裂概述某航空公司2架B737-200客機(jī)在機(jī)場短停時(shí)，在機(jī)翼翼根處的機(jī)身蒙皮部位相繼發(fā)現(xiàn)穿透性裂紋，具體位置在機(jī)身757站位，桁條18至桁條19蒙皮加強(qiáng)筋倒角處，平行桁條方向。蒙皮厚約1.0mm，內(nèi)表面的加強(qiáng)筋是用化銑工藝加工的。材料牌號(hào)為2024-T3的包鋁板。A號(hào)機(jī)左右機(jī)身各發(fā)現(xiàn)一處裂紋，該機(jī)飛行起落數(shù)為28077次；B號(hào)機(jī)只在一側(cè)機(jī)身發(fā)現(xiàn)一處裂紋，該機(jī)飛行起落數(shù)

5、為27194。第2章 B737-200飛機(jī)蒙皮開裂實(shí)驗(yàn)分析2.1 宏觀觀察A號(hào)機(jī)有兩條裂紋，1號(hào)裂紋斷口長96mm，2號(hào)裂紋斷口長49mm，B號(hào)機(jī)3號(hào)裂紋斷口長66mm。3個(gè)裂紋斷口表面均垂直于蒙皮表面。清洗前斷口表面灰暗無光，用AC紙粘揭后，3個(gè)斷口均可見磨平的亮痕。圖1為A號(hào)機(jī)2號(hào)裂紋斷口的宏觀外貌，3個(gè)斷口蒙皮內(nèi)表面靠近斷口處均有明顯的漆層堆積，如圖1中箭頭所示；A號(hào)機(jī)1號(hào)和2號(hào)裂紋斷口蒙皮內(nèi)表面漆已有剝落，但綠色底漆仍完好無損，B機(jī)裂紋斷口蒙皮內(nèi)表面面漆則較完好，無剝落現(xiàn)象。2.2 實(shí)體顯微鏡觀察在實(shí)體顯微鏡下對(duì)上述3個(gè)斷口進(jìn)行觀察，可見1號(hào)裂紋和3號(hào)裂紋兩個(gè)斷口表面擦傷較為嚴(yán)重，實(shí)體

6、顯微鏡觀察下不易判斷源區(qū)位置。而2號(hào)裂紋斷口損傷較輕，可看到整個(gè)斷口靠蒙皮內(nèi)表面一側(cè)分布有大量密集的臺(tái)階，如圖2所示，表明裂紋是由內(nèi)表面一側(cè)起始，向外表面擴(kuò)展。實(shí)體顯微鏡斷口觀察顯示，3個(gè)斷口蒙皮內(nèi)表面一側(cè)（帶有增厚漆的一側(cè)）底漆層都均勻完好，如圖2箭頭所示。2.3 掃描電鏡觀察對(duì)3個(gè)斷口進(jìn)行了掃面電鏡觀察。斷口在未用AC紙粘揭前，3個(gè)斷口表面均覆有一層腐蝕產(chǎn)物，3個(gè)斷口表面均可見到泥紋花樣。圖3所示為2號(hào)裂紋斷口表面泥紋花樣。用AC紙粘揭斷口后，斷口表面的腐蝕產(chǎn)物層基本上被揭掉。圖4為粘揭后的2號(hào)裂紋斷口低倍形貌，可看到斷口沿蒙皮內(nèi)表面一側(cè)分布有很多臺(tái)階，臺(tái)階起始于蒙皮的金屬表面。圖5所示為

7、裂紋的中部位置，源區(qū)斷口受到了磨損，但仍可看出裂紋起始于蒙皮內(nèi)部的金屬表面。其余兩斷口磨損嚴(yán)重，已看不到明顯的源區(qū)臺(tái)階，但在靠近裂紋一端的斷口，仍可清晰地看出斷口類解理臺(tái)階（當(dāng)解理裂紋與螺型位錯(cuò)相遇時(shí)，便形成了一個(gè)臺(tái)階）花樣起始于蒙皮內(nèi)表面的金屬表面，如圖6所示。對(duì)3個(gè)斷口源區(qū)一側(cè)（蒙皮內(nèi)表面）表層金屬進(jìn)行能譜成分測試，譜圖顯示只有鋁峰，無其他合金元素峰，3個(gè)斷口蒙皮內(nèi)表面表層金屬均為純鋁，這表明蒙皮內(nèi)表面有一包鋁層，3個(gè)斷口裂紋均起始于蒙皮內(nèi)表面的包鋁層表面。3個(gè)斷口的擴(kuò)展區(qū)均為類解理斷裂特征，如圖7所示；同時(shí)擴(kuò)展區(qū)均可見大量的疲勞條帶，見圖8。2.4 金相檢驗(yàn)在1號(hào)裂紋和3號(hào)裂紋斷口上截取

8、試塊，沿垂直斷口截面磨制金相試樣，進(jìn)行金相組織觀察，兩斷口蒙皮內(nèi)外表面鋁層均有一包鋁層，且包鋁層均勻完好；兩斷口蒙皮金相組織正常，無過熱和過燒現(xiàn)象。2.5 硬度檢查對(duì)1號(hào)裂紋和3號(hào)裂紋斷口金相試樣進(jìn)行顯微硬度測量，測量結(jié)果如表1所示。參照與2024相應(yīng)的國產(chǎn)材料LY12，按中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB n166-82鋁合金硬度與強(qiáng)度換算值將顯微硬度換算為抗拉強(qiáng)度值，列于表1中，其強(qiáng)度指標(biāo)高于AMS4037中規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度值34.4kgf/mm2。表1 蒙皮垂直斷口截面顯微硬度測量結(jié)果及強(qiáng)度換算值（kgf/mm2）測量值平均值換算抗拉強(qiáng)度1號(hào)裂紋垂直斷口截面138.7,138.7,142.5140.05

9、8.82號(hào)裂紋垂直斷口截面131.2，137.4,141.7136.857.0圖2-1 2號(hào)裂紋斷口宏觀形貌圖2-2 2號(hào)裂紋斷口實(shí)體顯微鏡形貌（26*）圖2-3 2號(hào)裂紋斷口表面的腐蝕泥紋花樣（1000*）圖2-4 2號(hào)裂紋斷口的掃描低倍形貌（15*）圖2-5 2號(hào)裂紋斷口源區(qū)形貌（200*）圖2-6 3號(hào)裂紋一端斷口源區(qū)形貌（500*）圖2-7 2號(hào)裂紋斷口擴(kuò)展區(qū)形貌（1500*）圖2-8 2號(hào)裂紋斷口擴(kuò)展區(qū)疲勞條帶（1500*）第3章 B737-200飛機(jī)蒙皮開裂綜合分析3個(gè)蒙皮斷口的微觀特征表明，其斷裂性質(zhì)相同，均為腐蝕疲勞。3個(gè)蒙皮蒙皮斷口裂紋起始于蒙皮內(nèi)表面的包鋁層表面，3個(gè)蒙皮內(nèi)

10、表面包鋁層及底漆均完好無損。裂紋源區(qū)包鋁層表面并未發(fā)現(xiàn)有腐蝕孔洞的存在，因此3個(gè)蒙皮斷口的裂紋的起源與腐蝕無關(guān)。3個(gè)蒙皮斷口均顯示表面起源的線裝多源特征，這種源區(qū)特征多與應(yīng)力過大或表面應(yīng)力集中有關(guān)，而蒙皮開裂部位恰好位于蒙皮內(nèi)表面加強(qiáng)筋倒角處。該蒙皮加強(qiáng)筋是通過化銑工藝加工的，而化銑工藝表面通常較為粗糙尤其是在倒角部位，常常會(huì)形成倒角過小甚至形成負(fù)倒角，這樣就會(huì)在該倒角部位產(chǎn)生很大的應(yīng)力集中，是的蒙皮在使用過程中易在倒角部位發(fā)生開裂。隨著裂紋擴(kuò)展的延長，表面漆層破裂。飛機(jī)升空后內(nèi)表面形成的冷凝水靠毛細(xì)作用滲入裂縫，對(duì)裂紋面產(chǎn)生腐蝕作用。由于蒙皮的裂紋擴(kuò)展與飛機(jī)的起落循環(huán)有關(guān)，而該循環(huán)為低頻循環(huán)

11、，在裂紋周期擴(kuò)展期間同時(shí)伴隨著冷凝水的腐蝕作用，腐蝕和疲勞相互促進(jìn)，因而蒙皮斷口的斷裂性質(zhì)為腐蝕疲勞。第4章 B737-200飛機(jī)蒙皮開裂失效結(jié)論（1）3個(gè)蒙皮斷口的斷裂性質(zhì)均為腐蝕疲勞。（2）蒙皮斷口的裂紋起源與腐蝕無關(guān)，而與蒙皮內(nèi)表面加強(qiáng)筋倒角處應(yīng)力集中有關(guān)【1】。第5章 B737-200飛機(jī)蒙皮開裂失效維修蒙皮上的裂紋，降低了蒙皮的強(qiáng)度，而且在受力過程中，裂紋還會(huì)因應(yīng)力集中的緣故，繼續(xù)擴(kuò)展。修理時(shí)，應(yīng)根據(jù)裂紋的長短、深淺程度和所在位置等情況采用不同的修理方法。5.1在裂紋尖端鉆止裂孔當(dāng)蒙皮上的裂紋較短時(shí)（一般小于5毫米），可采用鉆止裂孔的方法止裂。止裂孔的直徑通常為1.52毫米。鉆止裂孔

12、時(shí)，止裂孔的位置非常重要。如果止裂孔沒有鉆在裂紋的尖端處，他就不能消除裂紋尖端應(yīng)力場的奇異性，也就起不到止裂作用。圖5-1所示的前三種情況，止裂孔位置都是不正確的，第1種情況是止裂孔鉆在裂紋的中間，沒有把裂紋前緣去掉，而且在鉆孔過程中，又可能在裂紋尖端附近造成新的微裂紋，因而起不到止裂作用；第2種情況是止裂孔位置不正，沒有消除裂紋尖端處應(yīng)力場的奇異性；第3種情況是止裂孔的位置太靠前，這時(shí)裂紋的擴(kuò)展方向捉摸不定，裂紋的擴(kuò)展有可能偏到止裂孔的一側(cè)去，止裂孔起不到止裂的作用；第4種情況的止裂孔位置比較合理，它消除了裂紋尖端應(yīng)力場的奇異性，可起到止裂作用。為了準(zhǔn)確的確定止裂孔的位置，鉆止裂孔前，最好借

13、助低倍放大鏡確定裂紋尖端位置，通常，止裂孔的位置應(yīng)是止裂孔的圓心超過目視看到的裂紋尖端2.0mm。圖5-1止裂孔位置的可能幾種情況5.2在裂紋部位鉚補(bǔ)加強(qiáng)片 當(dāng)蒙皮上的裂紋較長時(shí)，如果只采用鉆止裂孔的辦法止裂，雖然鉆止裂孔，能夠消除裂紋應(yīng)力場的奇異性，但止裂孔處有較高的應(yīng)力集中。所以，止裂孔處在交變載荷作用下，原裂紋還會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展。因此，對(duì)于較長尺寸的裂紋，除了裂紋尖端鉆止裂孔外，還需在裂紋部位的內(nèi)部鉚補(bǔ)一塊與蒙皮材料相同、厚度相等的加強(qiáng)片。加強(qiáng)片的形狀和大小應(yīng)根據(jù)裂紋部位蒙皮的形狀和連接鉚釘數(shù)量來確定。加強(qiáng)修理時(shí)，裂紋一邊的鉚釘數(shù)通常采用設(shè)計(jì)載荷計(jì)算，即n=R設(shè)/q破式中R設(shè)蒙皮裂紋部位的設(shè)計(jì)

14、載荷，單位為N。 q破單個(gè)鉚釘?shù)钠茐募袅?，單位為N。從式中可以看出，要計(jì)算裂紋一邊的鉚釘數(shù)（n），首先要知道蒙皮裂紋部位的設(shè)計(jì)載荷（R）。由飛機(jī)蒙皮開裂失效概述得，裂紋平行于桁條，蒙皮在縱向截面內(nèi)只受剪應(yīng)力，所以R設(shè)等于裂紋的長度（a）乘上該出的剪流（qr），即R設(shè)=aqr=aht式中h蒙皮的厚度，單位為m； t蒙皮裂紋部位的設(shè)計(jì)剪應(yīng)力，單位為Pa。第6章 B737-200飛機(jī)蒙皮開裂失效預(yù)防飛機(jī)每次升降過程都要經(jīng)歷一次加壓和減壓過程，這使固定飛機(jī)蒙皮的鉚釘周圍的材料容易產(chǎn)生疲勞，形成放射性微小裂紋，若不加控制或維修將造成不可預(yù)料的后果。為此，老齡化民用飛機(jī)的蒙皮裂紋檢測被列為維修過程中的重要

15、工作之一【2】。我認(rèn)為飛機(jī)蒙皮開裂失效得預(yù)防有一下三條：其一，加強(qiáng)對(duì)飛機(jī)蒙皮的檢測，讓缺陷消亡于萌芽之中。改進(jìn)飛機(jī)蒙皮檢測裝置與方法，做到?jīng)]有漏檢的可能。其次，蒙皮中純鋁可以換為鋁合金，鋁合金抗腐蝕性雖然不如純鋁。在干凈、干燥的環(huán)境下鋁合金的表面也會(huì)形成保護(hù)的氧化層。但鋁的堅(jiān)韌度比較差，比較軟，容易變形。而鋁合金，雖然密度差不多，但是，堅(jiān)韌，不易變形，可以作為飛行材料。同時(shí)經(jīng)我們分析，蒙皮斷口的裂紋起源與腐蝕無關(guān)，而與蒙皮內(nèi)表面加強(qiáng)筋倒角處應(yīng)力集中有關(guān)，所以換鋁合金會(huì)更好。最后，就是腐蝕問題。飛機(jī)在航線使用過程中,由于地面和高空的溫差較大,飛機(jī)的機(jī)身內(nèi)部會(huì)形成大量的冷凝水。冷凝水中含有大量的氯

16、離子,特別是位于沿海地區(qū)的北亞和大連分公司的飛機(jī),冷凝水中氯離子的含量就更多。氯離子對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的腐蝕能起到嚴(yán)重催化作用。當(dāng)產(chǎn)生裂紋時(shí)，疲勞與腐蝕相互促進(jìn)，使得裂紋延展。飛機(jī)定檢時(shí),如果發(fā)現(xiàn)蒙皮上緊固件頭部產(chǎn)生黑圈或黑色尾跡,應(yīng)用清潔劑進(jìn)行清潔處理;然后涂AV30防腐劑,幾分鐘后,擦去多余的防腐劑;最后用毛筆刷涂耐氣流沖刷作用的面漆。這樣可防止緊固件頭部產(chǎn)生黑圈或黑色尾跡處形成絲狀腐蝕。定期清洗飛機(jī)可以清除沉降在飛機(jī)上的氯離子和硫酸根離子,改善飛機(jī)外表面的腐蝕環(huán)境,降低飛機(jī)蒙皮發(fā)生腐蝕和其他表面腐蝕的可能性,并可減慢已產(chǎn)生腐蝕部位的腐蝕速度【3】。第7章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎

17、實(shí)的掌握了有關(guān)飛機(jī)蒙皮方面知識(shí)，在這過程中雖然遇到一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的查找終于找出了其中原因，也暴露出前期我在這方面知識(shí)的欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。前期做的時(shí)候，自己很潦草的看了一遍又一遍的題目，總是感覺自己不會(huì)做，后來沒辦法，自己靜下心來，自己慢慢的讀，一點(diǎn)一點(diǎn)地從其中獲取信息，一點(diǎn)一點(diǎn)地解析，終于會(huì)了一些。實(shí)踐出真知，通過親自動(dòng)手查資料，我掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。在今后的社會(huì)發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐的過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一解決，只有這樣，才能成功做成想做的事，才能在今后的道路上披荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能收

18、貨成功，收貨喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會(huì)及他人的認(rèn)可。我認(rèn)為這次課設(shè)不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考，動(dòng)手操作能力，在其他能力上野都有了提高。要面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷學(xué)習(xí)，實(shí)踐，在學(xué)習(xí)在實(shí)踐。這對(duì)于我們的將來也有很大幫助?；仡欉@次課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這段日子里可以說是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多東西，同時(shí)不僅可以鞏固以前所學(xué)的知識(shí)，而且學(xué)到很多在書本上所沒學(xué)到的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合，從實(shí)踐中得出的結(jié)論才是真正的結(jié)論。在今后的學(xué)習(xí)實(shí)踐中，我會(huì)更加的努力，使自己變得更加優(yōu)秀。我終于明白，分?jǐn)?shù)不過是個(gè)數(shù)字，知識(shí)才是自己的。通過這次課程設(shè)計(jì)，我確實(shí)學(xué)到了很多東西，多年后我可能已經(jīng)忘記這次課設(shè)最后打了多少分，但這些學(xué)到的東西卻可以使我受益終生。除了知識(shí)技術(shù)上的東西，我更鍛煉了自己的快速學(xué)習(xí)能力;我學(xué)會(huì)了如何快速有效地從圖書館、網(wǎng)絡(luò)