结构修理对于波音737CL 飞机性能的影响

■ 王国法/山东太古飞机工程有限公司

0 引言

根据美国联邦航空局（FAA）AC 25-7C 第233 条要求，对于型号设计小改和构型偏离清单（CDL）项目，需要评估其对飞机性能的影响。这是因为涉及飞机外部改变（如安装翼尖标志灯）的型号设计小改和构型偏离清单（CDL）项目（如襟翼铰链盖板丢失）有空气动力学影响，会对飞机性能产生不利影响，需要评估这些影响并进行合适的性能折算调整。飞机结构修理也会涉及飞机外部改变，进而影响空气动力性能，但是很多航空公司或工程师都容易忽视此问题。

2017 年，中国民用航空局（CAAC）发布新版规章《大型飞机公共航空运输承运人运行合格审定规则》（CCAR-121-R5），其中新增附件J《飞机的持续适航与安全改进》，要求航空公司加强对飞机结构修理的管控，特别是机龄14 年以上老龄飞机结构修理的记录和 控制。

本文结合维修经验，以老龄飞机波音737CL 为例，介绍结构修理对于飞机性能的影响，以期对航空公司、维修基地及相关从业人员有所帮助。

1 飞机性能折算调整方法

相较于完整的飞行试验分析，可以通过分析方法来评估需要进行的性能折算调整。一种方法是分析评估空气动力构型改变造成的性能折算，估算阻力值并将阻力值翻倍，由此产生的起飞、航路和着陆性能的影响一般以重量减少量或梯度减小量来表示。对于最大起飞总重量不超过20000lb 的飞机，在起飞和航路爬升方面，性能重量降低少于最大起飞重量的0.5%（或在进近/着陆爬升方面，性能指标降低少于最大着陆重量的0.5%）的可以认为对性能影响忽略不计；对于最大起飞总重量大于20000lb的飞机，性能重量降低不超过100lb 的可以认为对性能影响忽略不计。另一种方法是在整个数据分析过程中采用保守的方法，如采用保守的四舍五入数据，在读取图表和曲线时采用偏保守的值，假定最临界的情况等。

如果性能折算分析后飞机结构修理造成的性能降低不能忽略不计，应确定适当的性能损失（以重量和/或爬升梯度能力为单位），此信息应该作为限制条款加入飞机飞行手册（AFM）附录中。

2 结构修理的影响

2.1 波音服务通告（SB）737-53A1177 窗角修理影响

波音服务通告（SB）737-53A1177提供了机身蒙皮窗角裂纹的修理方案，如图1 所示。根据飞机飞行手册，执行完窗角裂纹修理后要根据修理数量对飞机性能进行调整，调整数据参考表1。

2.2 机身蒙皮修理影响

波音737CL 飞机结构修理手册中典型蒙皮修理部分对机身蒙皮修理面积有限制。如果单个蒙皮外部修理的最大面积超过1600 sq. in，结构修理手册要求航空公司检查所有机身已有外部修理，避免单个修理过大；这可能导致航空公司寻求替代修理方法，如更换机身蒙皮。需要注意的是机身蒙皮外部修理包括非齐平修理，也包括安装非齐平紧固件的齐平修理。当单架飞机的所有机身蒙皮外部修理面积超过8100 sq. in，航空公司要对飞机进行性能调整。根据飞机飞行手册，要根据蒙皮外部修理面积对飞机性能进行调整，调整数据参考表2。当单架飞机的所有机身外部修理面积超过32400 sq. in 时，航空公司需要联系波音公司进行单独评估。

2.3 气动性部件修理的影响

对于襟翼、缝翼等气动性部件的修理，除考虑结构修理强度要求外，还要进行修理方案的气动性影响评估。为降低修理加强片对气流干扰造成升力下降的影响，襟翼、缝翼修理时一般要求将修理加强片从前缘缠绕到下蒙皮，如图2 所示。当超手册修理联系波音公司时，航空公司应要求波音提供气动性分析。因为在部分情况下修理方案虽能通过结构强度评估，但却无法满足气动性要求，此时就需要重新设计修理方案。

2.4 反推修理的影响

图1 典型SB 737-53A1177窗角裂纹修理

表1 窗角修理后飞机性能调整

表2 蒙皮外部修理后飞机性能调整

反推结构修理也会影响飞机的气动性，特别是在气流侧安装修理加强片和反装紧固件的情况。737CL 飞机的反推上分流板经常出现腐蚀、分层损伤，需要进行修理片加强修理。为避免紧固件与周围结构产生干涉，部分紧固件需要反装，修理完成后会对飞机性能造成影响。波音对于单架飞机所有反推上分流板的修理，最多允许有9 颗反装紧固件。如图3 所示，此修理中有6 颗反装紧固件，波音的推进动力分析认为，此修理将导致飞机等效操作空重（EOEW）性能下降76lb。根据AC 25-7C 第233 条要求，如果单架飞机的EOEW 性能下降超过100lb，则要进行飞机性能折算。

3 结束语

图2 典型襟翼前缘蒙皮裂纹修理

图3 反推上分流板修理

随着波音737CL 飞机的老龄化，结构修理越来越多，航空公司和维修基地应重视结构修理对于飞机性能的影响。在进行修理方案设计时应考虑气动性要求，特别是飞行操纵面（襟翼、缝翼、平尾、垂尾）修理的影响。对于关键部件（如反推）修理的性能影响，需联系波音进行正式澄清。对于机身蒙皮修理，要计算所有机身蒙皮外部修理的面积，判断是否超过8100sq. in，并按需对飞机进行性能调整。