飛機(jī)蒙皮損傷與維修-畢業(yè)論文

海民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文專(zhuān)L工L?千一姓指導(dǎo)教師：上海民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)I摘要飛機(jī)蒙皮是民用飛機(jī)商業(yè)運(yùn)營(yíng)中最易產(chǎn)生損傷的零部件。在航空業(yè)迅猛發(fā)展的條件下，為提高飛機(jī)的作業(yè)小時(shí)數(shù)和企業(yè)利潤(rùn)，必須使飛機(jī)機(jī)體的損傷得到快速修復(fù)，保持飛機(jī)的適航性。本文主要討論飛機(jī)蒙皮損傷的修理方法，為飛機(jī)蒙皮的損傷得以修復(fù)。關(guān)鍵詞：飛機(jī)蒙皮，損傷，修理方法上海民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)IAircraftskinisthemostsusceptibletodamageincivilaircraftbusinesscomponents.Withtherapiddevelopmentofaviationindustry,inordertoimprovetheoperatinghoursplaneandcorporateprofits,Airframedamagemustbemadetogetfastrepairandalsotokeeptheaircraftairworthiness.Thisarticlemainlydiscussestheaircraftskindamagerepairmethods,Fortheaircraftskindamagetorepair.KeyWords:Aircraftskin,damage,repairmethods.上海民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 1第2章飛機(jī)蒙皮的作用及常見(jiàn)的損傷 32.1飛機(jī)蒙皮裂紋 32.2構(gòu)件腐蝕后的特征 42.3意外撞擊 53.1目視檢測(cè)法 73.2超聲波檢測(cè)法 93.3X射線檢測(cè)法 93.4凹坑測(cè)量?jī)x檢測(cè) 93.5劃痕測(cè)量?jī)x檢測(cè) 第4章飛機(jī)蒙皮的修理方法 4.1蒙皮裂紋修理法 4.2蒙皮壓坑修理法 4.3蒙皮破孔修理法 第5章修理方案的設(shè)計(jì)原則 第6章主艙門(mén)外蒙皮腐蝕修理 第7章蒙皮大范圍損傷的修理 總結(jié) 參考文獻(xiàn) 上海民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)1飛機(jī)蒙皮是指包圍在飛機(jī)骨架結(jié)構(gòu)外且用粘接劑或鉚釘固定于骨架上，形成飛機(jī)氣動(dòng)力外形的維形構(gòu)件。飛機(jī)蒙皮與骨架所構(gòu)成的蒙皮結(jié)構(gòu)具有較大承載力及剛度，而自重卻很輕，起到承受和傳遞氣動(dòng)載荷的作用。早期低速飛機(jī)的蒙皮是布質(zhì)的，即用紡織品包裹在木質(zhì)或金屬框架上，并在此基礎(chǔ)上涂覆一層不透水、不透氣的薄膜以滿(mǎn)足飛行的需要。隨著飛機(jī)飛行速度、飛行高度及自身重量的增加，金屬蒙皮完全取代了布質(zhì)蒙皮。目前，常規(guī)飛機(jī)的蒙皮材料主要采用高強(qiáng)鋁、鎂合金，某些高性能飛機(jī)采用鈦合金或復(fù)合材料。民航飛機(jī)蒙皮主要用超硬鋁合金，鋁鋅鎂銅系，如2024.也有部分是復(fù)合材料，還有鈦合金、合金鋼等.現(xiàn)在的發(fā)展趨勢(shì)是增加復(fù)合材料和鈦合金的比例.如波音787,大約有一半是碳纖維合成材料.而777復(fù)合材料是11%.老747只有1%。如圖1.1所示，復(fù)合材料逐漸在新型號(hào)飛機(jī)中大量被使用。圖1.1波音787飛機(jī)材料分布隨著全球飛機(jī)數(shù)量的增加，飛機(jī)老化的問(wèn)題正在引起航空界越來(lái)越多的重視。由于更換新機(jī)的成本非常高昂，因此對(duì)飛機(jī)進(jìn)行檢修與維護(hù)就顯得十分重要。飛機(jī)維護(hù)中一項(xiàng)重要的檢測(cè)項(xiàng)目是對(duì)飛機(jī)蒙皮的檢測(cè)。飛機(jī)蒙皮主要是構(gòu)成飛機(jī)的外形，保持飛機(jī)良好氣動(dòng)性能以及承受和傳遞載荷。民航客機(jī)每次執(zhí)行飛行任務(wù)時(shí)，客艙都要經(jīng)歷一次增\減壓的過(guò)程，客艙的加強(qiáng)筋和蒙皮承受交變載荷作用，飛機(jī)多次飛行以后加強(qiáng)筋和外部鋁蒙皮的連接處產(chǎn)生疲勞裂紋。另外，由于飛機(jī)大部分時(shí)間暴露在自然環(huán)境中，蒙皮和加強(qiáng)筋鉚接處容易產(chǎn)生腐蝕(見(jiàn)圖1.2),腐蝕的直接結(jié)果就是鋁蒙皮和加強(qiáng)筋處出現(xiàn)材料損失并2上海民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)產(chǎn)生應(yīng)力集中，這種由于腐蝕造成的材料損失和應(yīng)力集中又會(huì)進(jìn)一步加快疲勞裂紋的擴(kuò)展。在腐蝕和交變載荷的作用下，裂紋擴(kuò)展至臨界裂紋長(zhǎng)度后就會(huì)快速失穩(wěn)擴(kuò)展，最后導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，這種結(jié)構(gòu)破壞是造成空難事故的重要原因之一[1]。圖1.2飛機(jī)蒙皮腐蝕1954年，英國(guó)彗星號(hào)大型噴氣式客機(jī)連續(xù)兩次墜入地中海造成機(jī)毀人亡的慘劇，事后分析時(shí)發(fā)現(xiàn)事故的原因是由于機(jī)身蒙皮在旅客窗口處出現(xiàn)疲勞裂紋而導(dǎo)致的機(jī)體結(jié)構(gòu)的斷裂破壞。另外，1983年美國(guó)波音747后增壓隔框損壞、1988年美國(guó)Aloha航空公司的737客機(jī)機(jī)身頂部鋁蒙皮吹落以及后來(lái)的KC-135和C-5飛機(jī)機(jī)翼的大范圍開(kāi)裂等都是由于飛機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞損傷導(dǎo)致的空難。2002年著名的臺(tái)灣華航空難初步調(diào)查結(jié)果認(rèn)為也是由于機(jī)體結(jié)構(gòu)疲勞造成客機(jī)空中解體。“Aloha‘88’”引起了國(guó)際航空組織對(duì)老齡化飛機(jī)結(jié)構(gòu)故障的重視，美國(guó)聯(lián)邦航空局(FederalAviationAdministration—FAA)將老齡化飛機(jī)研究提上日程，重點(diǎn)在于檢測(cè)技術(shù)方面，制定了系列檢修方案。根據(jù)FAA規(guī)定，商業(yè)運(yùn)營(yíng)飛機(jī)每隔6年，或者累計(jì)飛行時(shí)間達(dá)到24000小時(shí)，或者經(jīng)過(guò)12000次起降，必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)疲勞損傷檢查，結(jié)構(gòu)檢查主要包括機(jī)體疲勞裂紋和腐蝕的檢查。同時(shí)要求每天都要對(duì)飛機(jī)進(jìn)行必要的檢測(cè)，主要以人工視覺(jué)檢測(cè)為主，采用手工無(wú)損檢測(cè)方法，但是飛機(jī)維修檢測(cè)的工作質(zhì)量易受工作人員的工作經(jīng)驗(yàn)等人為因素的影響。這種高密度的檢查提高了飛機(jī)的安全性，但耗費(fèi)時(shí)間，同時(shí)也可能由于檢查人員的疲憊厭倦造成疏漏。因此傳統(tǒng)的檢測(cè)存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、檢測(cè)周期長(zhǎng)、漏檢率高等問(wèn)題[2]。上海民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)3第2章飛機(jī)蒙皮的作用及常見(jiàn)的損傷飛機(jī)蒙皮的作用是維持飛機(jī)外形，使飛機(jī)具有很好的空氣動(dòng)力特性。由于飛機(jī)的運(yùn)行環(huán)境惡劣，除正常飛行帶來(lái)的疲勞損傷外，還有由于環(huán)境因素導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)腐蝕等等。所以飛機(jī)蒙皮不僅要求蒙皮材料強(qiáng)度高、塑性好，還要求表面光滑，有較高的抗蝕能力。飛機(jī)蒙皮的損傷大致可以分為由交變載荷造成的疲勞裂紋、由環(huán)境造成的蒙皮腐蝕以及意外損傷(撞擊)三種。2.1飛機(jī)蒙皮裂紋飛機(jī)蒙皮結(jié)構(gòu)在使用的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不同類(lèi)型的裂紋(圖2.1所示),常見(jiàn)的裂紋有應(yīng)力腐蝕裂紋、疲勞裂紋及腐蝕疲勞裂紋。分析構(gòu)件裂紋的類(lèi)型需要進(jìn)行斷口分析。斷口分析包括宏觀分析和微觀分析兩種，宏觀分析是指用肉眼或者地被放大鏡分析，后者使用光學(xué)顯微鏡研究斷口。其中宏觀斷口分析是最常用的斷口分析方法圖2.1腐蝕裂紋疲勞斷裂是指材料在交變載荷作用下發(fā)生的斷裂。在宏觀上，疲勞裂紋屬于脆性斷裂，上海民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)4可以分為三個(gè)區(qū)域-疲勞源、疲勞裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展區(qū)和瞬時(shí)斷裂區(qū)。疲勞區(qū)周?chē)嬖谥云谠礊榻裹c(diǎn)的光滑、細(xì)潔的狹小區(qū)域。疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)是疲勞斷口最重要的特征區(qū)域，呈現(xiàn)貝殼狀或者海灘狀的細(xì)紋。瞬時(shí)斷裂區(qū)是疲勞裂紋長(zhǎng)度達(dá)到臨界尺寸后所發(fā)生的瞬時(shí)斷裂。2.2構(gòu)件腐蝕后的特征依附在蒙皮表面的構(gòu)件同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生腐蝕，機(jī)身增壓艙蒙皮上的鉚釘，如果在鉚釘頭后部出現(xiàn)圖2.2所示的尾跡，說(shuō)明鉚釘降低了連接作用和密封作用。由于鉚釘漏氣，當(dāng)機(jī)身內(nèi)充壓時(shí)，就很容易使潮氣進(jìn)入到蒙皮接縫中，從而產(chǎn)生腐蝕。圖2.2鉚釘出現(xiàn)尾跡鋁合金腐蝕的產(chǎn)物由于比鋁合金體積大，積累的腐蝕產(chǎn)物可能比蒙皮鼓起，從而使鉚釘處呈現(xiàn)微凹現(xiàn)象。當(dāng)蒙皮上出現(xiàn)針眼大小的目視可見(jiàn)的小孔時(shí)，說(shuō)明出現(xiàn)了腐蝕(見(jiàn)圖2.3)。5上海民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)圖2.3蒙皮小孔狀腐蝕另外，當(dāng)金屬材料表面涂層變色，表示可能發(fā)生了腐蝕。圖2.4蒙皮金屬材料腐蝕2.3意外撞擊飛機(jī)蒙皮的意外損傷是由于飛機(jī)在起降過(guò)程中受到異物撞擊(如飛鳥(niǎo)、冰雹、飛沙等)后引起的損傷。飛機(jī)出現(xiàn)意外損傷后會(huì)發(fā)生蒙皮破損，蒙皮表面出現(xiàn)孔洞，如圖2.5所示。如果出現(xiàn)撞傷情況，將會(huì)對(duì)飛機(jī)安全造成巨大的威脅。6上海民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)圖2.5飛機(jī)撞擊后產(chǎn)生孔洞由于飛機(jī)損傷后果破壞了飛機(jī)整體的良好空氣動(dòng)力性能，使損傷部位的蒙皮強(qiáng)度下降，承載能力下降，危及飛行的安全，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成空中解體，因此蒙皮損傷后第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)是非常重要的。上海民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)7第3章飛機(jī)蒙皮的無(wú)損檢測(cè)方法在飛機(jī)蒙皮檢測(cè)中應(yīng)用的無(wú)損檢測(cè)主要包括：目視檢測(cè)法，超聲波檢測(cè)法，X射線檢測(cè)法，凹坑測(cè)量?jī)x檢測(cè)，劃痕測(cè)量?jī)x檢測(cè)。3.1目視檢測(cè)法目視檢測(cè)法是指僅用人的眼睛或與一些輔助設(shè)備，對(duì)飛機(jī)構(gòu)件表面做直接觀察，發(fā)現(xiàn)構(gòu)件表面損傷，并根據(jù)個(gè)人的技能和技術(shù)規(guī)范對(duì)損傷做出判斷和評(píng)價(jià)。目視檢測(cè)法可以借用的簡(jiǎn)單工具有：照明設(shè)備、放大鏡、反光鏡、測(cè)量器具和內(nèi)窺鏡等。在對(duì)飛機(jī)進(jìn)行的維護(hù)工作中，目視檢測(cè)法是最基本、最常用的檢測(cè)方法。在對(duì)飛機(jī)進(jìn)行其他的無(wú)損檢測(cè)之前，對(duì)能目視到的部位，都應(yīng)進(jìn)行必要的目視檢測(cè)法。為了保證飛行安全，在每次執(zhí)行飛行任務(wù)前，駕駛員都必須確保飛機(jī)的狀態(tài)良好。所謂狀態(tài)良好，就是飛機(jī)的狀態(tài)能保證它能圓滿(mǎn)地完成所要執(zhí)行的飛行任務(wù)，并且，機(jī)務(wù)人員要繞飛機(jī)一周目視檢測(cè)飛機(jī)的整體情況，以確定飛機(jī)完全可以安全順利地完成預(yù)定的飛行任務(wù)，如圖3.1所示。圖3.1繞飛機(jī)一周目視檢查(一)對(duì)機(jī)體表面腐蝕損傷的目視檢測(cè)>目視檢測(cè)機(jī)體表面，若發(fā)現(xiàn)表面涂層變色、剝落、隆起或有裂紋，預(yù)示著可能有腐蝕發(fā)生。上海民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)8>表面有氧化膜保護(hù)層的金屬構(gòu)件上，如果發(fā)現(xiàn)氧化膜破損，而且在受損處有白色粉末，則可能發(fā)生了點(diǎn)腐蝕。>長(zhǎng)期在濕度較大的氣候環(huán)境中使用或停放的飛機(jī)，如果在鉚釘頭周?chē)蛎善ご罱犹?，表面涂層出現(xiàn)絲狀隆起，在涂層下面發(fā)生了絲狀腐蝕。>金屬構(gòu)件特別是擠壓型材，一旦發(fā)生變形，表面隆起，預(yù)示著型材內(nèi)部可能發(fā)生了層離腐蝕。>鋁合金蒙皮表面出現(xiàn)較多的鉚釘頭凹陷，說(shuō)明結(jié)構(gòu)內(nèi)部可能發(fā)生了腐蝕。(二)對(duì)飛機(jī)緊固件的目視檢測(cè)>不是單個(gè)鉚釘，而是成排鉚釘向一個(gè)方向傾斜，說(shuō)明鉚釘?shù)倪B接可能因承受的剪切力過(guò)大面產(chǎn)生破壞。>埋頭鉚釘釘頭凸到蒙皮外面，并在周邊發(fā)生卷邊，說(shuō)明鉚釘因受拉力過(guò)大產(chǎn)生了松動(dòng)。>用手按鉚釘周?chē)善?，如果可以按?dòng)，并在鉚釘頭和蒙皮之間形成可以看見(jiàn)的縫隙，說(shuō)明鉚釘已經(jīng)松動(dòng)。>如果發(fā)現(xiàn)鉚釘周?chē)泻谌?，也表明鉚釘已松動(dòng)。這些黑圈是因?yàn)殂T釘松動(dòng)后，鉚釘頭與周?chē)善ぱ心ド傻慕饘俜勰┍晃廴径纬伞?三)對(duì)表面裂紋的目視檢測(cè)如果懷疑結(jié)構(gòu)外表面某處有裂紋，也可以借助照明設(shè)備，放大鏡等進(jìn)行目視檢測(cè)。檢查前應(yīng)將要檢查的表面清潔干凈，去掉污垢、灰塵，必要時(shí)，還應(yīng)用去漆劑或噴砂、噴丸等方法，去掉表面保護(hù)涂層、腐蝕產(chǎn)物等。用手電筒檢驗(yàn)表面裂紋損傷時(shí)手電筒光線應(yīng)該從檢查者對(duì)面射來(lái)，與檢查表面成5°~45°角度，檢查者眼睛應(yīng)在反射光束的上方，如圖3.2所示。[21集好化生反射人新光南上月人新在我a方體接合器圖3.2目視檢測(cè)上海民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)93.2超聲波檢測(cè)法超聲波檢測(cè)法可用于金屬、非金屬、復(fù)合材料制件的損傷探測(cè)，既可以檢測(cè)工件內(nèi)部的缺陷，也可以檢測(cè)工件表面缺陷。超聲波檢測(cè)法就是利用超聲波的特性來(lái)檢測(cè)構(gòu)件表面及內(nèi)部的缺陷。超聲波在傳播的路徑上，如果遇到細(xì)小的缺陷，如氣孔、裂紋等，就會(huì)在界面上發(fā)生反射，檢測(cè)者分析反射的聲束，便可以發(fā)現(xiàn)缺陷并確定缺陷的位置。超聲波是超聲振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播，其實(shí)質(zhì)是以波動(dòng)形式在彈性介質(zhì)中傳播的機(jī)械振動(dòng)。探傷所使用的超聲波頻率一般在500kHz~10MHz。特性：超聲波傳播能量大，對(duì)各種材料的穿透力都較強(qiáng)；又具有良好的指向性，頻率越高，指向性越好；在介質(zhì)中傳播時(shí)，遇到界面會(huì)發(fā)生反射。超聲波的優(yōu)缺點(diǎn)：具有指向性好，穿透性強(qiáng)，對(duì)平面型缺陷十分敏感。但不適用于形狀復(fù)雜或表面粗糙工件的損傷探測(cè)；若對(duì)工件中的缺陷作精確的定性、定量分柝，需要有參考標(biāo)準(zhǔn)。3.3X射線檢測(cè)法X射線是一種電磁波，它與無(wú)線電波、紅外線、紫外線、可見(jiàn)光等本質(zhì)相同，具有相同的傳播速度，但頻率和波長(zhǎng)不同。X射線波長(zhǎng)短、頻率高。因此，它具有許多與可見(jiàn)光不同的性質(zhì)。工作原理：當(dāng)用X射線透過(guò)被檢查工件時(shí)，如有缺陷或損傷的部分就會(huì)在感光膠片上留下黑度較大的影像。優(yōu)缺點(diǎn)：幾乎適用于所有材料，而且對(duì)于被檢測(cè)工件形狀和表面幾乎沒(méi)有任何的要求；對(duì)被檢測(cè)工件沒(méi)有破壞和污染；可檢測(cè)出表面缺陷和內(nèi)部缺陷；能直觀顯示缺陷影像，便于對(duì)缺陷進(jìn)行定性、定量分析和修理。但X射錢(qián)檢測(cè)費(fèi)用高，3.4凹坑測(cè)量?jī)x檢測(cè)凹坑測(cè)量是用專(zhuān)用的儀器檢測(cè)蒙皮表面凹痕的深度、變形的尺寸情況。這是一種在目視檢測(cè)蒙皮表面損傷時(shí)無(wú)法用眼睛觀察的方法。上海民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)3.5劃痕測(cè)量?jī)x檢測(cè)第4章飛機(jī)蒙皮的修理方法4.1蒙皮裂紋修理法的直徑通常為1.5～2毫米，如圖4.1所示。圖4.1止裂孔位置的幾種情況位鉚接一塊與蒙皮材料、厚度一樣的加強(qiáng)補(bǔ)片，如圖4.1.1所示。圖4.1.1在修補(bǔ)部位進(jìn)行加強(qiáng)修理4.2蒙皮壓坑修理法上海民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)細(xì)加工整形，直到達(dá)到規(guī)定的外形，然后在切口背面鉚補(bǔ)加強(qiáng)補(bǔ)片，如圖4.2所圖4.2變形蒙皮出現(xiàn)棱角時(shí)的整形與加強(qiáng)(1)確定切割范圍(2)切割損傷部位(3)制作補(bǔ)片和襯片上海民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)角處確定4個(gè)鉚釘，然后在2個(gè)鉚釘間均勻地排列鉚釘。當(dāng)鉚釘為兩排時(shí)，應(yīng)盡可能采用交錯(cuò)排列或并列排列，如圖4.3所示。圖4.3托底平補(bǔ)法上海民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)第5章修理方案的設(shè)計(jì)原則件拐角處要倒圓角，圓角半徑最小為0.5in。區(qū)域的疲勞強(qiáng)度。試驗(yàn)征明，若原板厚度為0.036in,加強(qiáng)件厚度為0.04in,相當(dāng)壽命為1,則將加強(qiáng)件厚度增加到0.072in時(shí)，相對(duì)壽命為0.65,疲勞壽命降低了35%。如果需要采用不同的材料，應(yīng)該按照飛機(jī)結(jié)構(gòu)修理手冊(cè)第51章所要求進(jìn)行第6章主艙門(mén)外蒙皮腐蝕修理參照手冊(cè)B747-400結(jié)構(gòu)修理手冊(cè)SRM51-10-02,52-10-01或其他等效5.采用機(jī)械打磨法清除所有腐蝕(SRM51-10-02);有裂紋現(xiàn)象；確定打磨之后蒙皮的厚度是否在手冊(cè)允許的范圍(SRM(1)蒙皮上緊固件與緊固件的邊距沒(méi)有重疊處腐蝕，如圖6.1所示。期7圖6.1緊固件與緊固件重疊處沒(méi)有腐蝕(2)蒙皮上緊固件與緊固件的邊距重疊處腐蝕，如圖6.2所示。上海民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)被登功第分器線發(fā)學(xué)擔(dān)區(qū)統(tǒng)