波音747-400机身纵梁整流蒙皮损伤的研究

吕国华

摘要：通过对一起波音747-400飞机维修案例的推演，解释了在实际生产过程中经常遇到的复合材料结构修理的局限性，并且详述了完整的修理方案。希望通过本案例的研究，为飞机结构方面的排故提供参考。

关键词：复合材料;热粘接;完整性

1背景

在波音系列民航客机上，机身整流蒙皮的作用是改善飞机的气动外形，最大程度地减少空气阻力。整流蒙皮基本为玻璃纤维蜂窝结构复合材料，优点是大大减轻了部件的重量且便于成型，但带来的负面影响是整流蒙皮的整体结构强度不高，一些特定部位往往会产生裂纹等损伤。

图1所示为波音747-400飞机机身纵梁经常发生裂纹的位置。波音结构修理手册对此给出了永久修理方案，包括湿铺层粘接修理和预浸布粘接修理，但是根据实际维修经验，即使按照手册中给出的方案进行处理，此处在修理后仍会反复产生裂纹，并没有达到彻底排故的目的。

2原因分析

拆除外部整流蒙皮后对内部结构执行进一步检查发现，此处裂纹不仅发生在外部蒙皮上，同时也发生在蒙皮内部连接的支架上（见图2）。而支架上的裂纹导致其支撑作用失效，应力几乎全部集中在复合材料材质的整流蒙皮上，这是蒙皮不断产生裂纹的根源。如果不对内部的支架进行维修或更换，外部蒙皮即使完成永久性修理，其结构完整性也无法保证。

3解决方案

如上所述，此处的损伤涉及两处结构：外部整流蒙皮和内部支架。完整的修复方案应包括对外部整流蒙皮进行热粘接永久修理（湿铺层或预浸布），以及对内部支架进行更换或者以旧件为模板制作新件。航线维护情况下的时间可能无法满足永久修理的工期要求，可考虑执行临时或过渡修理。根据厂家手册，不拆除整流蒙皮，仅对蒙皮进行室温粘接修理也能满足适航要求（此时的处理为非永久修理，后期需要做进一步处理），如表1所示。

因为损伤区域空间有限，如果对断裂支架执行加强修理，则会干涉外部整流蒙皮的安装。最好的处理方法是将其换新。

4案例分析

从对波音747-400机身纵梁整流蒙皮的维护经验来看，仅使用手册给出的方案处理损伤没有完成彻底排故。那么，在复合材料结构的修理中，工作者需要在多大程度上依赖手册，在什么情况下又需要做一些额外的工作呢？

一般而言，复合材料结构的连接方式分为两种：没有固定零部件连接和有固定零部件连接。对于第一種情况，在执行维护工作时，仅按手册修复损伤的部分即可;对于第二种情况，除了要对可视的损伤结构进行修复外，在条件允许的情况下，应尽量对损伤件连接的零部件进行检查，如果发现损伤，需要同时修复，只有这样，才能保证结构整体完整性的有效维护。

5结论

在结构维护中，多数情况下，由于手册中有现成的维修方案，维护人员往往会忽视对损伤部件内部结构的进一步检查，可能造成排故不彻底。这种情况下维护人员既要立足于手册，又不能局限于纸面数据，需要综合技术手册和丰富的工作经验对故障做出正确判断。