Cessna172 飞机10000 小时结构大修典型故障分析

2020-05-19蒋杨

科学技术创新 2020年11期

关键词：襟翼铆钉蒙皮

蒋杨

（中国民航飞行学院飞机修理厂，四川广汉618307）

1 概述

自2013 年开始到目前，某飞行学院飞机修理厂已完成90余架Cessna172 型飞机10000 小时结构大修。本文根据Cessna172 飞机进厂大修出现的损伤情况，总结出典型故障，将原因分析和修理方案介绍如下。

2 常见典型结构故障

2.1 防火墙类故障

图1 防火墙蒙皮严重变形

2.1.1 故障类型：防火墙裂纹、防火墙与前起落架减震支柱连接处蒙皮变形、以及前起落架安装框架组件、座舱前部地析损伤变形。

2.1.2 故障原因：着陆速度过大、跳跃着陆、重着陆等。

2.1.3 受力分析：Cessna172 型飞机防火墙承受发动机安装力、起落架冲击力、发动机振动冲击，防火墙蒙皮较薄（厚0.016inch）在我院对飞机高利用率的情况下，出现裂纹不可避免。

飞机在着陆的过程中，前起落架与地面间会产生相当大的冲击载荷。正常情况下飞机前起落架支柱被压缩从而吸收消耗飞机的动能。但着陆速度过大、跳跃着陆、重着陆等着陆方式均会造成机身前部结构件过载。传递给机身的垂直载荷远高于航向载荷。故机身前部前起落架安装框架组件周围蒙皮为常见的皱褶变形区域。

2.1.4 修理方案：防火墙蒙皮裂纹采取等强度修理的方法，若出现严重变形则更换变形的结构件，并对重要受力件进行无损探伤。

2.2 机翼前缘遭鸟击

图2 切割、更换机翼前缘蒙皮

2.2.1 故障类型：左机翼前缘处有一长约3.5 英寸、宽约3 英寸、深约0.12 英寸的凹坑。机翼站位WS85.575 处翼肋弯曲变形。

2.2.2 故障原因：由于空中飞行速度大、冲击载荷大，遭鸟击后机翼蒙皮褶皱形成不可逆凹坑、翼肋弯曲变形不能通过表面整形来恢复，故更换前缘蒙皮。

2.2.3 修理方案：将左机翼受损区域前缘蒙皮切割，拆除受损

的翼肋。从新的前缘蒙皮上，按照受损区域切割一段新蒙皮，蒙皮打磨收边。新翼肋和蒙皮跟据引导孔定位，将内侧蒙皮搭接在外侧蒙皮上，按单发飞机结构修理手册进行反腐处理，完成铆接工作。

目前Cessna172 机队中登记标志以数字“9”开头的飞机，其机翼表面都有若干检查孔，可通过这些检查孔对机翼前缘损伤蒙皮部分或整体的更换，亦可更换弯曲变形的翼肋。

2.3 襟翼导轨磨损及导轨支架裂纹（图3）

2.3.1 故障类型：飞机襟翼导轨磨损严重呈台阶状，导轨支架（2425001-3/-4）裂纹。

2.3.2 受力分析：飞机在起降过程中，襟翼放出，提供附加升力，此时襟翼受力较大并且产生一定程度的振动，在振动过程中，襟翼支架滚轮与滑轨之间会有展向的相对位移，从而造成滑轨磨损。此外，过多的润滑油脂可能吸附灰尘、沙粒等杂物，也会加重磨损程度。

2.3.3 修理方案：钻掉机翼后缘蒙皮上的铆钉，视情剪开襟翼导轨位置下侧蒙皮，方便掀开蒙皮，取出损坏的组件。如果是导轨支架裂纹，则需要拆开对应油箱检查口盖，以便于铆接新的导轨支架。在恢复机翼襟翼导轨位置蒙皮时，需制作一块70*30mm 的搭接片，与原机翼蒙皮相铆接。

图3 导轨支架裂纹

注意：油箱位置的铆钉在铆接时需进行湿铆，油箱盖析上也应用密封胶进行密封。

2.4 机翼后缘蒙皮裂纹

2.4.1 故障类型：机翼后缘蒙皮铆钉周围出现裂纹，裂纹长度一般在3-6mm。

2.4.2 故障原因：襟翼收放机构磨损，间隙调整不当。

2.4.3 受力分析：飞机襟翼是通过螺杆悬挂在导轨上，随着训练量的加大，收放襟翼的次数逐渐增加，襟翼收起时与机翼蒙皮之间没有间隙，反复顶机翼蒙皮，蒙皮所承受的载荷逐渐增大，当载荷大于蒙皮所承受的极限应力时，铆钉周围就产生了撕裂状的疲劳裂纹。

2.4.4 修复方案：钻掉有裂纹部分的蒙皮铆钉，将有裂纹部分蒙皮切除。按照等强度修理原则，剪取一块与切除部分相同的2024-T3 铝合金析材做补片。再剪取一块宽度30mm，长度相同的铝析做搭接片。将补片，搭接片和机翼蒙皮铆接，铆钉长度根据实际情况决定[2]。

2.5 机身FS108 隔框裂纹

图4 FS108 隔框裂纹修复

2.5.1 故障类型：飞机机身隔框FS108.00 右下部出现裂纹，裂纹长度为4mm-6mm。

2.5.2 故障原因：起降着陆过程交变载荷产生，机身处是交变载荷集中的地方，导致行李舱FS108 隔框处易产生疲劳裂纹。

2.5.3 受力分析：该型飞机是作为初级教练机使用，频繁的起降训练会使飞机结构受到较大的应力作用，裂纹出现在机身FS108 隔框向机尾延伸处，属于高应力区域。起飞、降落训练过程是对飞机结构施加循环应力的过程。在交变应力作用下，经过一定应力循环次数后，最初的微小裂纹会逐渐扩展。因此，修理时需要恢复并提高此处结构的抗疲劳强度。

2.5.4 修理方案：选用0.032inch 的2024-T3 铝析制作补片，将补片翻边、热处理、整形，进行表面阳极化处理。在裂纹尾端钻30 号（直径0.128 英寸）止裂孔；去除FS108 号隔框下部的几颗铆钉，将补片从机身右侧的地析和隔框的缝隙中放入。使用MS20470AD4 铆钉对补片和隔框铆接。在铆接前，补片和腹析贴合面之间需涂胶，类似HySolEA9309。