飞机客舱塑料装饰件损坏的常见原因及处理方法

宗法忠，庞洪跃，董智敏

（广州飞机维修工程有限公司，广东广州 510470）

飞机客舱塑料装饰件损坏的常见原因及处理方法

宗法忠，庞洪跃，董智敏

（广州飞机维修工程有限公司，广东广州 510470）

飞机客舱装饰件大部分为塑料件，安装及使用不当极易造成损坏，装饰件损坏后无法修理，只能更换。通过对塑料装饰件的内应力、挤压应力开裂、环境应力开裂、人为因素损坏的分析，找出装饰件损坏的主要原因，提出相应的解决办法，延长塑料装饰件的使用寿命。

客舱塑料装饰件;客舱维修;装饰件损伤类型;应力分析

塑料件以其质轻，化学性稳定，不易锈蚀，耐冲击性好等优点，被作为民航客舱的主要装饰件。随着中国民航业的飞速发展，各大航空公司机队数量与日俱增，新机型不断引进，新型的装饰件不断提升飞机客舱环境水平。如今，客舱装饰环境已经成为衡量客舱级别的重要标准。客舱塑料装饰件耐热性差，热膨胀率大，易变形，易老化，加之使用环境复杂多变，经常出现应力破损，出现不可维修的隐患。大批量的更换，成为客舱维护工作者头疼的问题，更增加了航空公司维修成本，如何延长民航客舱塑料装饰件的使用寿命成为客舱维修工作急需解决的问题。通过对客舱塑料装饰件的损坏原因及解决办法进行分析探索，以延长塑料装装饰件的使用寿命。

1 塑料装饰件内应力损坏原因及处理方法

1．1 塑料内应力破坏机理

塑料内应力是指在塑料熔融加工过程中由于受到大分子链的取向和冷却收缩等因素影响而产生的一种内在应力。内应力实质是熔融加工过程冷却阶段不能立即恢复到与环境条件相适应的平衡构象，出现冻结的高弹形变，并以位能形式贮存在塑料制品中。在各种客舱环境条件下，这种被迫的不稳定的构象将向自由的稳定的构象转化，位能转变为动能而释放。当大分子链间的作用力和相互缠结力承受不住这种动能时，内应力平衡即遭到破坏，塑料制品就会产生应力开裂及翘曲变形等现象。

1．2 塑料内应力类型

依引起内应力的原因不同，内应力分为取向内应力和冷却内应力。［1］

1）取向内应力

取向内应力是塑料熔体在流动充模和保压补料过程中，大分子链沿流动方向排列定向构象被冻结而产生的一种内应力。取向的大分子链冻结在塑料制品内也就意味着其中存在未松弛的可逆高弹形变，所以说取向应力就是大分子链从取向构象力图过渡到无取向构象的内力。

2）冷却应力

冷却内应力是塑料制品在熔融加工过程中因冷却定型时收缩不均匀而产生的一种内应力。尤其是对厚壁塑料制品，塑料制品的外层首先冷却凝固收缩，其内层可能还是热熔体，这样芯层就会限制表层的收缩，导致芯层处于压应力状态，而表层处于拉应力状态。带金属嵌件的塑料制品，由于金属与塑料的热胀系数相差较大，容易形成收缩不一均匀的内应力。

1．3 内应力损坏原因分析

1）取向内应力产生的开裂原因分析

塑料装饰件存在一些不规则壁厚及尺寸，所以利用模具加工时，塑料件在冷却成型的过程中，不可避免的会产生不均匀取向内应力，当存在不均匀内应力的成品塑料装饰件投入使用后，由于内部分子链构形的不规则改变，不均匀取向应力将会表现出来，在壁厚的过渡处及拐角位置将发生开裂现象。

2）冷却内应力产生的开裂原因分析

客舱塑料装饰件的使用条件有严格限制，在设计过程中考虑到受力因素，会在塑料件的受力较大部分镶嵌一些金属，以保证强度。但是，由于金属材料的膨胀系数小于塑料的膨胀系数，在冷却成型过程中，塑料受冷收缩，会把金属材料会紧紧贴住塑料表面。在过渡处便产生应力集中现象，在装机后，加之长时间外力的作用，便会在塑料装饰件与金属件的连接处产生裂痕。

1．4 处理方法

1）改善塑料制品的形状和尺寸设计

在具体设计塑料制品时，应遵循这样的原则：制品外形应尽可能保持连续性，避免锐角、直角、缺口及突然扩大或缩小，边缘处应设计成圆角。对于壁厚相差较大的部位，应设计成壁厚尽可能均匀的制件，对不均匀壁厚，要进行合理过渡。

2）合理设计金属嵌件

塑料与金属的热膨胀系数相差5－10倍，因而带金属嵌件的塑料制品在冷却时，两者形成的收缩程度不同，因塑料的收缩比较大而紧紧抱住金属嵌件，在嵌件周围的塑料内层受压应力，而外层受拉应力作用，产生应力集中现象。

3）塑料制品上孔的巧妙合理设计

塑料制品上孔的形状、孔数及孔的位置都会对内应力集中程度产生很大的影响。为避免应力开裂，切忌在塑料制品上开设棱形、矩形、方形或多边形孔（WEBER座椅扶手装饰板上耳机插孔为方形）。应尽可能开设圆形孔，其中椭圆形孔的效果最好，并应使椭圆形孔的长轴平行于外力作用方向。

2 塑料件挤压应力开裂的原因分析及处理方法

挤压应力是因挤压而引起的应力。部件在受到外力的作用下，在挤压面及压力作用面上产生内力来与挤压力平衡，由于塑料材料自身的延展特性，在挤压的过程中挤压面便会发生形变。装饰件长期受挤压应力的影响，会在挤压面产生疲劳裂痕。

2．1 挤压应力开裂原因分析

为保正客舱美观性，绝大部分塑料装饰件在固定的过程中会避免紧固件裸露在外，所以，装饰件的紧固主要靠硬质塑料装饰件环抱薄壁塑料装饰件，利用紧固件在不易被看到的位置紧固硬质塑料件的方式实现紧固的。当硬质装饰件受力时，薄壁装饰件不可避免的会受力，加之薄壁装饰件尺寸不合格及安装不到位等因素，会在固定处产生挤压变形，造成挤压开裂。

下面我们以常见的座椅扶手装饰板为例，利用CATIA软件对装饰板所受挤压应力进行分析。［2］

1）约束装饰件两个侧面，如图1所示。

图1 模拟装机状态约束装饰件两个侧面示意图

2）对座椅扶手装饰板进行建模。利用三维零件形式，模拟零件在安装后的受力环境，达到对零件的受力分析，如图2所示。

图2 经济舱扶手装饰板三维零件图

3）对约束后装饰板施加应力。通过对装饰板的两个侧面的约束，装饰板的前端面便成为了受力面，对受力面施加50N的力，以此来模拟乘客在乘坐飞机时对座椅扶手所施加的压力。

利用软件把零件分解成若干个应力块可以发现，红圈内的位置发生了严重的形变，零件长期存在于这种环境便会发开裂，造成零件损坏，如图3所示。

图3 装饰板前端受应力后发生的形变示意图

2．2 应对挤压应力的处理方法

1）及时与生产厂家沟通反馈，提高塑料装饰件尺寸合格率

因零件尺寸不合格导致而产生挤压应力积累的损坏，需要及时将安装过程中发现的问题做详细的记录，诸如装饰件涉及的手册章节号、座椅的类型、装饰件件号、批号，在不断的反馈过程中，使厂家件的生产工艺和标准得以提高。

2）提高维修人员业务素质

提高维修人员正确使用手册的能力，使维修人员在安装装饰件时能严格按章手册标准去施工，避免安装位置不合理。

3 环境应力开裂的原因分析及处理方法

环境应力开裂（ESC）是塑料树脂当有应力存在下受化学试剂作用发生的降解现象，最终导致塑料组分的损坏。这是一种溶剂诱导型的破坏，是化学试剂和机械应力协同作用发生的裂解。最新研究表明，塑料零部件破损，其中25%属于环境应力开裂。

3．1 环境应力开裂原因分析

化学试剂渗透到分子结构并损害了塑料聚合物链的内分子力，从而加快分子断裂。如在对客舱进行清洁的时候，会利用酒精、丙酮等化学试剂进行清洁，装饰件总是直接与液态活性化学试剂接触，微观缺损点或应力集中点便会被活性化学试剂腐蚀，造成超越单行形变的脆性断裂。多重开裂、平滑开裂、纤维伸展、交错断裂均与外界环境或溶剂影响有间接关系。［3］

3．2 损坏的机械原因

机械损坏类似于蠕变损坏，它包括流体吸收、塑性化、细纹出现、纹裂扩展和最终破坏。化学试剂吸收越快，聚合越易开裂，随之而来的塑料破损。这种加速作用结果显著缩短初期开裂的时间，缩短了最终破损时间。

3．3 应对环境应力的处理方法

设立分析小组，进一步避免溶及机械作用造成的各种形式的断裂，加强工作人员装配工艺，减小内应力及机械原因造成的蠕变累计断裂。记录日常装饰件损坏原因，与生产厂家保持沟通与反馈，通过改变塑料添加剂，提高塑料件的抗腐蚀抗溶剂影响性能。

4 人为因素导致塑料件损坏原因分析及处理方法

4．1 人为因素导致塑料件损坏的原因

客舱塑料装饰件主要使用在旅客座椅，厨房，厕所以及PSU等区域，这些区域也是旅客或机组使用最频繁的区域，因此造成的塑料装饰件损伤故障也极其频繁，造成上述位置的塑料件损伤主要原因如下。［4］

1）座椅装饰件部分旅客在使用旅客座椅功能的过程中，造成的装饰件的破损。

2）在维修过程尺寸、配钻等不精准的国产件的大量应用，使工作者进行二次加工，造成装饰件的开裂。

3）现代民航客机以单通道和双通道的飞机多见，且过道位置狭窄。空勤、地勤人员在工作和清洁过程中势必会出现刮碰破坏。

4）在施工过程中，装饰件的安装大量使用紧固件，由于安装时的装配应力过大，造成安装孔周围的裂缝，势必会对整个装饰件带来损伤。

4．2 应对上述人为原因造成损伤的处理方法

1）大修过程和航线维护过程严格安装手册的施工要求，正确拆装各装饰件。严格按照部件维修手册的要求，正确使用各种清洁剂，避免对装饰件的化学腐蚀减缓造成的材料的老化。

2）加强对旅客使用客舱设施的指引，尤其是对公务舱和头等舱旅客功能的使用指引。

3）针对国产装饰件存在的质量问题，建议工程技术人员建立的质量缺陷数据统计系统，定时与厂家反馈产品质量问题。

4）对安装施工过程中，建议设立独立的工作间和平台，改变座椅摆放在地板上的现状，设立工作平台，方便复杂位置紧固件的拆装，减少拆装过程的力矩导致应力损伤的问题。

5）针对空勤和地勤工种施工的问题，建议增加服务手册对客舱设施的重点保证条款。延长客舱设施的使用寿命。

5 结束语

文章重点论述了客舱装饰件的常见损坏原因及应对方法，旨在通过分析总结，对一些常见的损坏原因探索应对方法，客舱装饰件在满足适航的前提下，使其使用寿命获得延长，节省航空维修成本。同时，提高客舱内装饰功能的完整性，提高客舱维修的质量，提升航空公司提服务质量。

［1］徐宏文．应力分析［M］．北京：科学出版社，2004．

［2］高志华，刘国涛，郭圣路．CATIA V6从入门到精通［M］．北京：电子工业出版社，2008．

［3］张克惠．塑料材料学［M］．西安：西北工业大学出版社，2005．

［4］张丽，谢春讯．客舱设备运行及管理［M］．北京：旅游教育出版社，2007．

［编校：邓桂萍］

Aircraft Cabin Plastic Decorative Parts’Common Damage Reasons and Countermeasures

ZONG Fazhong，PANG Hongyue，DONG Zhiming
（Guangzhou Aircraft Maintenance Engineering Co．ltd，Guangzhou Guangdong 510470）

Sincemost of the aircraft cabin decorative parts are plastic，an improper installation and use easily causess the damage，and also the damage parts cannot be repaired，but only replaced．This article，through the analysis of decorative plastic parts＇extrusion stress，stress cracking，environmental stress cracking，damage due to human factors，finds out the main causes of the damage of decorative parts，proposes solutions so as to extend the service life of the plastic decorative parts．

aircraft cabin decorative parts;cabinmaintenance;damage types of decorative parts; stress analysis

V267+．4

A

1671－9654（2012）02－043－04

2012－05－18

宗法忠（1983－），男，山东德州人，研究方向为民航飞机客舱维修及工艺。