基于结构种类的航线飞机损伤快速处理

2018-06-05徐海蓉

西安航空学院学报 2018年3期

关键词：民用航空结构件种类

徐海蓉

(广州民航职业技术学院飞机维修工程学院，广州 510470)

民用航空运输类飞机在运营的过程中，结构不可避免地会出现偶然损伤、腐蚀和疲劳损伤，尤其偶然损伤最为常见，如鸟击(见图1)、雷击(见图2)、雹击等环境因素以及工作梯、车辆刮碰等人为因素导致的偶然损伤。

图1 典型飞机结构鸟击

图2 典型飞机结构雷击

偶然损伤的出现常常使航线维护人员猝不及防。由于飞机后续通常已排满航班，因此，如果结构损伤在航线运营的过程中处理不当，该停场的不停场，将会影响飞行安全；不该停场的停场，将会使航班延误甚至取消，导致飞机非计划停场，从而导致直接和间接的经济损失。为确保航线运营的飞机在受到损伤后能尽快、安全地投入运营，本文提出了一种基于结构种类的航线飞机损伤快速处理技术方案，可以根据飞机结构所属结构种类对结构损伤进行快速处理。

1 内场大修和航线抢修

飞机结构损伤处理分成内场大修和航线抢修。内场大修属于计划停场维修，停场时间和经济损失由定检完成的几千项例行和非例行维修工作共同决定、分担，单项结构损伤处理工作分担的飞机停场经济损失很少。飞机进机库维修之前，定检计划部门根据维修工作内容、维修经验等，已经将所需停场时间、航材、工具设备以及人员等维修条件提前准备好。因此，内场大修完成的结构损伤修理一般采用永久性修理，在飞机整个使用寿命期限内应该能够保证飞行安全。

航线抢修(Aircraft on Ground，AOG)，是指对飞机在航线运营过程中出现的单个结构损伤进行处理。按照航线计划飞机后续通常排有航班任务，因此，航线对于损伤处理的快慢将直接决定非计划停场时间的长短，也直接与经济损失密切相连。所以，对于航线发现的结构损伤处理需坚持两个原则：既要保证飞行安全，又要最大限度地减少非划停场时间。通常，采用临时修理。

航线运营期间飞机结构出现的损伤绝大多数是偶然损伤。偶然损伤具有偶然性、突发性，一般不具备结构损伤修理所需停场时间、航材、工具设备以及人员等维修条件；结构损伤特征明显且一般具有较强的分布规律；飞机外表面蒙皮等结构受损，桁条、框/肋等内部结构不一定受损；结构损伤可能直接影响飞行安全。

2 结构种类及结构种类分类

飞机结构根据承受载荷种类的不同以及失效后果的不同分为两大类，一类是主要结构(Structural Significant Items，SSI)，一类是次要结构(Secondary Structures)[1]。从承受载荷种类来看，主要结构是承受飞行载荷、地面载荷、增压载荷的结构件[1]，也就是说，某结构件只要承受了以上三种载荷中的任何一种载荷，该结构件就为主要结构件。次要结构是只承受自身质量力或/和空气动力的结构件。从失效后果而言，失效后会影响飞机持续适航性的结构件是主要结构。反之，则是次要结构。

根据失效后是否会导致灾难性的后果，主要结构又分为重要结构(Principal Structural Elements, PSE)和其他主要结构(Other Structural Significant Items)。重要结构是失效后会导致灾难性后果的关键结构件。根据结构是否对疲劳敏感，主要结构又分为疲劳敏感结构 (Fatigue Critical Baseline Structures，FCBS) 和非疲劳敏感结构(Non Fatigue Critical Baseline Structures)。

结构种类分类流程如图3所示。

图3结构种类分类流程

根据结构的设计目的可知，次要结构失效将不影响飞机的持续适航性，即失效不影响飞行安全。次要结构的主要作用是保持飞机的气动外形光滑、降低飞行阻力。主要结构的设计目的是要承受飞行载荷、地面载荷或增压载荷。因此，飞机在航线运营中存在损伤的结构如经评定是次要结构，可以采用简单的处理方式，以保持该结构光滑的气动外形为主，比如风扇整流罩出现小凹坑可以采用贴铝箔的方式保持光滑的气动外形[2]，尽快处理完后放行飞机。该损伤可保留到航后或后续定检中进行进一步处理。这样就避免了该损伤带来的该飞机不必要的非计划停场损失。如损伤的结构是主要结构，则需评定该损伤结构是否满足适航要求。

3 飞机结构损伤处理要求

根据飞机结构要求，飞机结构在设计和维修方面均需满足安全性要求和经济性要求，也就是要满足适航要求和飞机利用率要求。

3.1 适航要求

3.1.1 强度和变形要求

中国民用航空规章CCAR-25-R4第25.305条对飞机结构强度和变形要求如下：结构必须能够承受限制载荷而无有害的永久变形，在直到限制载荷的任何载荷作用下，变形不得妨害安全运行；结构必须能够承受极限载荷至少三秒钟而不破坏，其中限制载荷是指飞机服役中预期的最大载荷，极限载荷是限制载荷乘以规定的安全系数(除非另有明确规定，安全系数通常采用1.5)[3]。根据适航要求，飞机结构必须满足强度和变形要求，即满足限制载荷和极限载荷要求，否则将会影响飞行安全。当结构损伤导致结构承载能力下降到极限载荷以下水平时，需要被及时检查发现，并通过加强修理或更换修理恢复结构损失的承载能力。

3.1.2 耐久性要求

中国民用航空规章CCAR-25-R4第25.571条要求结构修理满足耐久性要求。结构损伤一般会破坏结构表面漆层等腐蚀防护层、降低结构腐蚀防护能力。因此，需要及时修复结构表面腐蚀预防和控制保护层。中国民用航空规章CCAR-25-R4第25.609条规定，每个结构零件必须满足此项要求，即有适当的保护，以防止使用中由于腐蚀原因引起性能降低或强度丧失[3]。

部分损伤型式会引起应力集中，从而导致结构出现疲劳开裂，影响结构的耐久性。如擦伤即属此类，需要通过打磨等简单修理措施清除。

3.1.3 损伤容限要求

中国民用航空规章CCAR-25-R4第25.571条要求确定预期的损伤部位和型式，并制定预防灾难性破坏必须的损伤检查要求。第25.611条要求检查方法与首次检查期限和重复检查间隔匹配，且优先选用目视检查[3]。因此，必须对可能导致飞机灾难性破坏的重要结构损伤处理进行评估并确定损伤检查要求。重要结构损伤处理后的检查要求必须能够避免飞机灾难性破坏。这就意味着损伤导致结构承载能力下降到限制载荷之前必须能够被检查发现。

3.2 飞机利用率要求

飞机投入运营时必须满足上述适航要求才能确保飞行安全。但飞机投入使用后，偶然损伤、腐蚀、疲劳损伤的出现不可避免，如果结构只能承受中国民用航空规章CCAR-25-R4第25.305条规定的承载要求，轻微损伤也将导致结构承载能力低于极限载荷(不适航)，必须进行加强修理或更换修理，这就会导致非计划停场修理，从而带来极大的经济损失。因此，为提高飞机利用率，结构承载能力必须有一定的设计裕度。这个设计裕度对应的轻微损伤限制就是允许损伤(Allowable Damage Limits， ADL)，如图4所示。

图4 允许损伤

根据适航要求以及航空公司对于飞机利用率的要求，受到损伤的飞机结构如果是主要结构，在允许损伤范围内则属轻微损伤，在考虑飞机利用率情况下可以简单处理放行。超出允许损伤则不满足适航要求，必须要加强修理或更换修理后才能放行。由于损伤出现在航线，为了减少非计划停场时间，通常采用临时加强修理。

4 航线对不同种类结构损伤快速处理流程

航线对于不同结构种类出现的损伤快速处理流程如图5所示。当发现结构受到损伤时，先评定该结构是主要结构还是次要结构；如果是次要结构受到损伤，则该损伤不影响飞行安全，可简单处理后放行。如果该损伤结构是主要结构，应评定该结构损伤是否超出允许损伤。如果经评定是允许损伤(ADL)，则飞机可以简单处理后放行；如果经评定超出了允许损伤(ADL)，则必须停场加强修理或更换修理[4]。比如航线发现某结构上出现了擦伤，先评定该结构是不是次要结构，如果是次要结构则可简单处理甚至直接放行，操作保留到航后或后续合适的时间进行处理；如果评定该受损结构是主要结构，则需评定该擦伤是否超出允许损伤。对损伤进行打磨和抛光去除后进行评定。如果此擦伤是允许损伤，则可根据许可的停场时间进行简单处理。如果停场时间不允许，则直接放行，待航后再实施清洁、表面处理、喷底漆和面漆等工作；如果停场时间允许，则清洁损伤区域、表面处理、喷底漆和恢复装饰性面漆后放行[5]。如果该擦伤经评定超出允许损伤，则必须加强修理或更换修理后才可放行[4]。