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20112012学年第一学期航空维修技术（作业）（专业任选课，考查课程） 专 业： 机械设计制造及自动化 班 级 学 号： 08031312 姓 名： 黄 晨 授 课 教 师： 彭 承 明 飞机铝合金结构的修理方法和应用摘要：铝合金材料是目前各类飞机最常用的航空材料，因为其密度小、强度高的特点在航空材料中是应用最广泛的，飞机上的蒙皮、长桁、梁、起落架等都可以用铝合金制造。在飞机的使用过程中铝合金结构不可避免的会出现个种不同情况的损伤，如蒙皮破洞、梁缘裂纹、框架变形等，我们要给不同情况的损伤有相应的合理的维修方法，才能保证飞机的个部件的正常工作。关键字：合金结构 蒙皮 长桁 梁 修理方法 应用一：飞机铝合金的结构及特点1. 蒙皮的结构、特点 ：蒙皮是包围在飞机骨架外围的维形结构，用粘接器或铆钉固定在骨架上。飞机上使用的铝合金蒙皮主要由单板蒙皮和整体壁板两种类型。 飞机蒙皮的作用是维持飞机外形，使之具有很好的空气动力特性。蒙皮承受空气动力作用后将作用力传递到相连的机身机翼骨架上，受力复杂，加之蒙皮直接与外界接触，所以不仅要求蒙皮材料强度高、塑性好，还要求表面光滑，有较高的抗蚀能力。 图1.蒙皮的结构2. 梁的结构及特点：1）翼梁在蒙布机翼上，翼梁是承受弯矩的唯一构件。翼梁有上、下缘条和腹板（在桁架梁中腹板由支柱和斜支柱取代）组成。上、下缘条以受拉、受压的方式承受弯矩载荷。如机翼受到向上的弯矩，则上缘条受压、下缘条受拉。缘条内的拉、压应力（轴向正应力）组成平衡弯矩载荷的力偶。腹板则以受剪的方式传递切力载荷。纵墙与翼梁构造相似，但缘条要细得多，它多布置在靠近前后缘处,用于传递切力载荷,增加机翼扭转刚度。桁条是沿展向与蒙皮内表面相连的型材（ 其剖面有角形、T形、Z形和形等）。 2）. 衍条与桁梁 （a）图腹板式翼梁1.上缘条 2.腹板 3.下缘条4.支柱（a）图腹板式翼梁1.上缘条2.腹板 3.下缘条4.支柱 2.腹板 3.下缘条4.支柱2.腹板 3.下缘条4.支柱 桁条是机身纵向或机翼展向承受轴 图2.向力的杆状构件，是用铝合金挤压或板材弯而成 ，铆接在蒙皮内表面，支持蒙皮以提高其承载能力 ，并共同将气动力分布载荷传给翼肋 。衍梁的形状与衍条相 ，但剖面尺才要大些，其作用与翼梁相似。 图31 图4.不同剖面的桁梁3. 长桁的结构及特点长桁(也称桁条)是与蒙皮和翼肋相连的构件，是纵向骨架中的重要受力原件之一。长桁的主要功用是：支持蒙皮，防止在空气动力作用下产生过大的局部变形，并与蒙皮一起把空气动力传到翼助上去；提高蒙皮的抗剪和抗压稳定性，使蒙皮能更好地参与承受机翼的扭矩和弯矩；长桁还能承受由弯矩引起的部分轴向力。 图5 . 4. 隔框的结构及特点隔框是用以维持机身外形，支持纵向构件并可承受框平面内载荷的横向构件。沿机头到机尾分布，数量很多，主要作用是形成并保持机身的横剖面形状，同时它与析条、衍梁、蒙皮等连接在 起参加整体受力。隔框的外形和剖面形状很多隔框又分普通隔框和加强隔框。加强隔框须承受如机冀、尾翼、起落架、发动机通过接头传递而来的集中力。故材料和结构都较普通隔框强。 图6 隔框的链接图 a.普通隔框 b .整体式式加强隔框 1.通过桁条的并口 d壁板式加强隔框 C环式加强隔框 1.机翼接头 2.下部接头 e 隔框的不同剖面 图7各类隔框类型 5. 翼助的结构及特点翼助是机翼结构的横向受力构件，分为普通翼助和加强翼助两种。普通翼助的功用是：构成并保持机翼的形状；把蒙皮和长桁传给它的空气动力载荷传递给翼梁腹板，而把空气动力形成的扭矩通过铆钉以剪流的形式传递给蒙皮；支持蒙皮长桁和翼梁腹板，提高它们的稳定性。加强翼助还要能承受和传递较大的集中载荷。 翼助的结构 图8.翼助的链接图 二.飞机铝合金结构的维修1.蒙皮的维修方法 蒙皮常见的几种损伤:压坑、划伤、变形、裂纹、破孔、裂孔等。1.1蒙皮轻微损伤的修理蒙皮轻微损伤，是指蒙皮某些部位产生轻微的鼓动、压坑或划伤等。如果鼓动严重，用加强方法不能排除时，可采用挖补1.2蒙皮鼓动的修理 主要采用整形加强，若鼓动严重，可采用挖补或更换蒙皮的方法修理。1.3蒙皮压坑的修理 蒙皮上的压坑，主要是破坏了蒙皮的光滑表面：压坑微小，分布分散、且未破坏内部结构，则不必修理。压坑较浅，范围较大，用无锐角且表面光滑的榔头和木顶块修整。压坑较深，范围较小，不易整平时，可在压坑处钻直径为45mm孔，用适当的钢条打成钩形，拉起修平，然后用螺纹空心铆钉堵孔。压坑较深，范围较大时，可在压坑处开直径为1016mm的施工孔，用钩子钩住，锤击蒙皮四周使其恢复平整。然后安装堵盖铆钉堵孔。1.4蒙皮划伤的修理如果划伤深度较浅，未超过规定划伤深度时，划伤允许存在不做修理。如果蒙皮的划伤深度超过其规定值，此时，应用纱布将划伤部位打磨成圆滑过渡，避免应力集中。打磨后喷涂铝粉漆。如果划伤过深，还需在其内部铆上一块加强片。1.5蒙皮裂纹的修理蒙皮上的裂纹，降低了蒙皮的强度，而且在受力过程中，裂纹还会因应力集中的缘故，继续扩展。修理时，应根据裂纹的长短深浅程度和所在位置等情况采用不同的修理方法。 1.5.1钻止裂孔蒙皮上的裂纹较短时（一般小于5mm），可采用钻止裂孔（直径通常为1.52mm）的方法止裂。钻止裂孔时，止裂孔的位置非常重要。为了准确地确定止裂孔的位置 钻孔前，最好借助放大镜观察，确定裂纹 借端的位置 1.5蒙皮破孔的修理1.5.1蒙皮小破孔的无强度修理破孔直径在5mm以下，可使用铆钉、拉铆钉堵孔；破孔直径在516mm之间，可使用拉铆钉、都盖铆钉或螺栓堵孔； 图9止裂孔位置的几种情况破孔直径在1630mm之间，可采用堵孔法。1.5.2破孔的一般修理方法:蒙皮上的破孔，如果直径较小，对蒙皮强度影响较小，可采用无强度修理。所谓无强度修理就是不考虑强度，只恢复表面气动性能的修理方法。蒙皮破孔的一般方法，通常采用托底平补法。首先将损伤部位切割整齐，然后用补片填补切割孔，用衬片托底，通过衬片将补片和蒙皮连成一体。 图10托底平补法1.5.3跨构架蒙皮破孔的修理当蒙皮上的破孔跨越构架时，应该根据构架的损坏程度，采用不同的修理方法。若构架没有损坏，则可将衬片做成2块，其中一块衬片应搭在构架的弯边上。若构架和蒙皮同时损坏，衬片最好做成一整块，先将它与蒙皮铆接，再接补损伤的构架，最后铆接补片。 图11.跨构架破孔修理1.5.4不易施工处蒙皮破孔的修理充分利用切割孔进行施工：1、 开孔2、 铆接衬片与蒙皮3、 连接衬片与衬片4、 利用舱口盖或施工孔进行施工1.5.5双层蒙皮破孔的修理飞机中双层蒙皮的结构形式主要有三种：一是内外蒙皮之间铆有框架；二是内外蒙皮铆有较厚的垫条；三是内外蒙皮重叠和构架连在一起。所以应根据双层蒙皮的结构形式，采用不同修理方法。 图121.5.6前缘蒙皮破孔的修理由于前缘是气动力特别敏感区，对光滑性要求较高，因此修理时具有以下特点：（1）前缘蒙皮出现破孔后，均要采用托底平补法修理（2）补片和衬片与前缘蒙皮的弧度一致；补片与被修理蒙皮同材料同厚度，衬片与被修理蒙皮同材料，但厚度一般加厚一级到二级；可以采用：采用托底平补法修理，圆形补片或矩形衬片 图13.前缘蒙皮破孔维修 1.6蒙皮大范围损伤的修理修理措施： 必须更换部分蒙皮，才能恢复其强度和外形。 蒙皮大范围损伤往往伴随骨架损伤，为了保持飞机的外形。修理顺序：先骨架后蒙皮。 2梁缘条和长桁的修理方法梁缘条和长桁的损伤类型主要有缺口、裂纹和断裂等。2. 1缺口的修理若缺口宽度较窄（一般小于5mm）时，则将缺口锉修成光滑的弧形用砂纸打光后涂上底漆即可；若缺口宽度较宽，则需把缺口切割整齐，用填片填上缺口，并铆上加强片， 图14.缺口的修理加强片的材料和厚度与原件相同，宽度则比缺口宽度稍大。2.2裂纹的修理 依据裂纹的长短主要有以下几种修补方法：裂纹长度不超过2mm时，采用锉修法修理；裂纹长度大于2mm小于构件宽度的2/3时，在裂纹的末端钻22.5mm的止裂孔后，用加强片加强。裂纹的长度超过构件的2/3时，在裂纹末端钻止裂孔后，用与构件相同的型材进行加强。2.3断裂的修理若便于整根取下：采用更换的方法修理，即取下断裂构件，用材料相同、规格相等的型材，制作新构件，按原孔铆接。若不便于整根取下：则接补（型材）修理。3.隔框和翼肋的修理方法隔框和翼肋主要用来维持机身、机翼和尾翼的截面形状，承受和传递局部空气动力载荷或集中载荷。典型损伤：范围较小的变形、裂纹或破孔，夜可能产生范围较大的损伤。修理的要求：恢复损伤框、肋的外形和强度。3.1助和框小范围损伤时的修理：3.1.1变形的修理框、肋的变形多出现在框、肋的腹板上，可采用整形的方法恢复平整。如果整形后仍有鼓动，可在变形部位铆接加强片或型材，以提高框、肋的稳定性。3.1.2裂纹的修理 框、肋上的裂纹，长度在小于5mm时，对框、肋的强度削弱不多，修理时可在裂纹端头钻直径1.52mm止裂孔后使用。对于在减轻孔、槽口等原切口边缘处出现的不大于5mm的裂纹，可将裂纹锉修圆滑，不必加强。蒙皮鼓动的修理 主要采用整形加强，若鼓动严重，可采用挖补或更换蒙皮的方法修理。3.1.3破孔的修理破孔在框、肋腹板的中部，只需将损伤部位锉修整齐，沿破孔四周用两排铆钉铆上补片；当破孔损伤部分扩大到弯边或靠近弯边是，将损伤区切割整齐，并制倒角，用补片和一块连接片，与损伤框、肋铆成一体。 图15.破孔的维修3.1.4断裂的修理隔框、翼肋断裂后，强度降低较多，需要进行接补修理。图16.隔框断裂的维修3.2框、肋大范围损伤是的修理框、肋损伤大范围较大时，需要更换损伤部位，以恢复框、肋的外形和强度。更换时通常分四个施工阶段，即切割与拆卸框、肋的损伤部分，配制一段新的框、肋，确定新框、肋的安装位置和进行铆接。三、 飞机铝合金结构损伤的事例1. 图17在首都机场停机坪滑行道上，东航一架出港飞机空中客车A320的垂直尾翼，和南航一架进港飞机波音777200的右大翼发生剐蹭，空客A320的尾翼和波音777200的大翼均不同程度受损，但没有造成人员伤亡。（本报昨日A12版报道）2. 图18飞机蒙皮的大面积更换上图为GAMECO（广州飞机维修工程有限公司）为南航一架B-737CL飞机完成了两张整体蒙皮的更换工作。所更换蒙皮的面积之大，尚属国内首例。此项工作是GAMECO根据南航要求，依照厂家工程指令对所指定的B-737飞机后机身STA727-907站位下方两侧S20-S25之间两块长度接近7米，宽近2米的整张蒙皮进行改装更换，以此达到飞行安全要求。整个工程涉及有关区域几百个部件的拆卸和重新安装，上万个新紧固件孔必须确保同时精确定位，每块大约14平方米的新蒙皮又务必与存在多曲度方向的机身轮廓完美贴合。GAMECO工作团队通过不断研究探索，面对和克服了许多由这次首例改装带来的技术和施工难点，包括由于新旧蒙皮外形尺寸和双向曲度都存在差异造成的定位困难、多处搭接带重要紧固件的重新定位、以及多处蒙皮补片的重新修复等。3.图19据英国每日邮报报道，载有288名乘客的两架飞机5日在英国曼彻斯特机场跑道上发生