波音787-9飞机大翼蒙皮因紫外线损伤掉漆的检查和处理

芦抗抗 李强 武桐

摘要：对近年个别波音787-9飞机大翼出现的因紫外线损伤而大面积掉漆现象的处理进行总结分析，着重总结大翼复合材料蒙皮的检查和处理，以供业界遇到相同问题时参考。

关键词：波音787；紫外线损伤；掉漆；复合材料

Keywords：B787；UV damage； paint peeling；composite

0 引言

从2020年开始，我司波音787-9机队陆续有三架飞机出现大翼表面漆层现象（见图1），这些飞机有两个共同点：经常执飞跨越北冰洋上空的北美航线；入列时间都为2016年下半年。

这一现象引起工作者高度重视。按照常规处理方式查询修理手册得到的答案是只进行褪喷漆和检查的工作，但结合这三架飞机上述两个共同点，工作人员向波音公司发出咨询邮件询问这一现象的原因和临时处理措施。

最终波音证实这是因制造时喷漆工艺设计缺陷引起的损伤，后续波音将会发布相应文件改善这一情况，运营人可向波音发起索赔。

1 现象分析

复合材料因其低密度、高强度、耐腐蚀、抗疲劳等优异的材料性能在航空制造业中得到广泛运用，但长期以来复合材料的使用停留在次要结构的制造中，而波音787飞机是首款大量运用复合材料制造的跨时代机型，其机身和大翼主要结构由BMS8-276碳纤维增强材料取代了传统的铝合金材料进行制造。复合材料也有其弱点，生产和工作环境的温度、湿度以及射线等都会使其降低一定的力学性能甚至发生脱层、纤维断裂等损伤，本文着重分析多起相似事件中射线对飞机的影响。

自然界中紫外线射线（Ultraviolet）主要有三种即Ultraviolet A、B、C，简称UVA、UVB和UVC，其中UVC会被臭氧层全部吸收，不到2%的UVB会穿过臭氧层，但其波长还不足以穿透玻璃等透明材料，但UVA却具有极强的穿透性，约98%的UVA能够穿透臭氧层到达地面。为降低太阳光和日光灯中UVA对复合材料产生的影响，波音公司复材生产车间中会用特殊玻璃和灯罩去除这种影响[1]。

787飞机在制造时会在碳纤维结构上铺设一层玻璃丝布层（BMS8-341或BMS8-331，也称IWWF）和很薄一层抗射线树脂（简称UV层），最后是一层BMS10-103底漆和一层BMS10-60面漆。造成本次事件的原因即是漆层和UV层过薄且长期经过强射线区域（北冰洋上空）而使得UVA穿过漆层使UV层变质松脱，进而伴随漆层脱落。

如果对掉漆现象不加以关注处理，将导致玻璃丝布层和碳纤维层暴露在射线环境中，长此以往碳纤维结构表层将出现分层，导致大翼结构强度降低，引发危险。

除此之外，在自媒体盛行的时代，乘客通过悬窗看到斑驳的大翼而发布到互联网也会对运营人产生舆论压力。

2 处理措施

处理该现象有五个步骤：褪漆；对UV层检查和去除损伤；检查铜箔和碳纤维结构层；对超限的铜箔或碳纤维结构层修理；补漆。

2.1 褪漆

参考手册AMM DMC-B787-A-51-21-04-02A-721B-A和AMM DMC-B787-A-12-25-01-00A-258A-A执行褪漆和清洁工作。

注意事项包括：

1）整个过程中砂磨工具必须平稳贴合大翼表面，不得有任何夾角，否则会对大翼表面产生损伤；

2）清洁工作应使用手册推荐的清洁剂IPA或B8-2，不得使用丙酮作为清洁剂，否则会引起UV层检查误判；

3）紧固件头部的漆层不必过分打磨干净，允许有残留。

2.2 对UV层检查和去除损伤

检查区域为大翼上下面碳纤维蒙皮，不包含油箱接近盖板、前后缘及翼尖小翼（见图2）。

参考手册SRM B787-A-51-13-04-01-01A-280-A，使用BMS15-5无毛布沾 99.5%丙酮溶液用力在检查位置擦拭15次（擦布每运动一前一后算作1次），若无毛布上有绿色或黄绿色残留物，说明该区域UV层已变质。砂磨损伤区域表面，清洁后再次执行丙酮擦拭法检查，直到无毛布上不再有绿色或黄绿色残留物。

注意事项包括：

1）每一个掉漆区域和每一个肋间隔断（bay区域）都要执行检查；

2）砂磨需使用氧化铝砂纸，严禁使用硅化物砂纸；

3）清洁不得使用丙酮作为清洁剂；

4）砂磨过程需仔细小心，不可伤及铜箔和碳纤维层。

2.3 检查铜箔和碳纤维结构层

在褪漆和UV层砂磨过程中难免会有玻璃丝布层被磨透而露出铜箔和碳纤维层的情况发生，这就需要检查砂磨区域的铜箔和碳纤维结构。

铜箔并不是覆盖于整个大翼表面，只在紧固件区域覆盖。检查铜箔有无撕裂刻痕等损伤，虽然手册给出了允许伤量，但是允许量较小且4000FC以内就要执行修理。裸露但无损伤的铜箔是可以接受的，对于裸露的铜箔和紧固件头部需要参考SRM 51-72-03-03A-A对这些区域涂抹sol-gel溶液（BMS10-128或BMS5-162）进行处理保护（见图3）。

对碳纤维结构层，碳纤维结构裸露或者损伤直径不超过2in且损伤不超过一层在可接受范围内。

以上检查工作结束且判定无需额外的修理后，即可按照SRM B787-A-51-73-01-00A-030A-A对裸露区域执行刮胶处理，待胶体固化后砂磨平滑即可执行清洁补漆步骤。

注意事項包括：

1）在UV层和碳纤维及铜箔层之间有一层玻璃丝布层，该层若无损伤可直接进入补漆步骤；若该层损伤，只需关注铜箔和碳纤维层的状态，不必过多关注玻璃丝布层的损伤情况；

2）刮胶处理，手册推荐使用BMS5-92封严胶，但是该胶固化后不易砂磨平整，本文推荐使用BMS8-301型树脂，该树脂固化后易砂磨平整以便恢复大翼气动光滑；

3）刮胶处理只适用于碳纤维结构层表面，铜箔和紧固件头部禁止刮胶；

4）对于生产线号LN151-403的飞机，紧固件头部会有一层BMS5-45绝缘保护层，若出现磨破损需执行修理，本次修理的飞机不在该序列内。

2.4 对超限的铜箔或碳纤维结构层修理

因铜箔的损伤容限较小，即便在允许范围内也需要在4000FC内执行修理，因此在定检和褪、喷漆工作中一旦发现铜箔出现分层、刻痕、破损等损伤就要按照SRM B787-A-51-80-03-09A-030A-A修理铜箔，需使用胶膜进行250℉修理。

碳纤维结构若出现超限损伤，需要参考手册执行350℉修理，但大翼结构的修理手册给出的修理限制较多，且在大翼表面执行高温修理会受到机库温度、湿度环境的影响导致成功率较低。

因此，在砂磨过程中只要谨慎施工是可以避免铜箔和碳纤维结构的损伤的，需要施工前对工作者进行宣讲，小心使用工具做好劳动保护。

2.5 补漆

参考AMM DMC-B787-A-57-00-00-02A-257A-A进行补漆，本文主要探讨复合材料的处理，这一过程不做过多总结。

复合材料处理工作以中间三个步骤为主，图4为复合材料检查主要工作的简图，从上到下依次是大翼蒙皮从外表面到碳纤维结构层，右侧是损伤到各层的处理方式。

3 后续措施

整个检查过程中，对于发现UV损伤并采取措施的位置需要记录在案，留作下一次褪喷漆工作的参考，防止在下一次褪漆过程中砂磨过度损伤结构。波音公司将在2022年上半年发布SB建议运营人执行改装，通过改进喷漆工艺并增加一层抗UV涂层来杜绝此类问题发生。

4 总结

通过结合整个机队检查，将看似偶然的漆层脱落事件变成不寻常事件，通过深度挖掘发现巨大的安全隐患，为公司挽回经济损失。机务工作中每个看似简单的现象背后都有一连串的潜在危险等待着发现，在日常工作中应多关注细节并举一反三以避免危险的发生。对于新型材料和技术的投入使用，机务人员应时刻保持学习和钻研的态度，避免懈怠于日常的惯性思维。

参考文献

[1]许燕杰，肇研，汤冰洁，王旭，段跃新. UVA紫外辐射对室内碳纤维增强环氧树脂基复合材料性能的影响[J].复合材料学报，2013，30（2）：63-69.

[2] Summary of Repair Procedures for UV Damage Related Paint Peeling on 787 Wings [Z]. Boeing Research & Technology，2020-12-17.

[3] 787 Outer Wing （Section 12）Upper & Lower Panel Skin Full Paint Removal and Restoration Instructions [Z]. Revision 2021-1-27.

[4] 787-FTD-51-18001 [Z].