飞机缝翼允许损伤静强度评估方法

长，为缝翼主承中会提供一些通 前腔内布置有防冰通气管。当缝翼表面结冰时，防冰
用的处理方式。允许损伤一般用结构原尺寸（宽度、 系统会向防冰管中供应热气。热气从防冰管中喷出，
作者简介：江航（1990— ），男，辽宁铁岭人，助理工程师，硕士；研究方向：飞机结构强度。
导致的损伤，称为疲劳损伤。
最后，缝翼的失速特性也较好。因此，某些民航客机，
对于这些损伤，须要根据飞机“结构修理手册” 如空中客车 A320 飞机，采用了缝翼作为前缘增升装
（Structural Repair Manual，SRM）进行修理。对于飞机 置。但是，由于缝翼的收放对空间要求较高，而克鲁
某一特定部件，手册中一般会描述该部件的结构识别 格襟翼对空间要求较低，所以另一些机型，如波音 信息，并给出“允许损伤”和“修理”的具体方案。一般- 55 -B737 飞机，机翼前缘增升装置采用缝翼和克鲁格襟
好能够承受设计载荷的形式或尺寸，而是会留有安全
缝翼结构主要由缝翼本体和滑轨两部分组成。
裕度。这样，如果结构遭受的损伤并不严重，就可以 缝翼本体主要由蒙皮、翼梁、肋板、尾缘垫块、连接件
通过稍微去除一点结构材料消除损伤，而又不至于使 和紧固件组成。缝翼翼梁沿展向布置，贯穿缝翼全
结构的承载能力低于设计载荷。
（比如：沿厚度或宽度方向去除材料并打磨光滑和使
用紧固件堵孔等）［1］。
根据《中国民用航空规章第 25 部运输类飞机适
航标准（CCAR-25-R4）》第 25.301 条，强度的要求用
限制载荷（服役中预期的最大载荷）和极限载荷（限制
载荷乘以规定的安全系数）来规定；根据第 25.303 条， 除非另有规定，当以限制载荷作为结构的外载荷时，
载荷的任何载荷作用下，变形不得妨碍安全运行。按 间就形成一个缝道。气流通过缝道，可以吹除后方机
照“允许损伤”中的修理方案对结构进行修理，由于结 翼壁板上的空气附面层。同时，缝翼和襟翼放下时也
构材料减少，一般都会导致结构静强度降低。但是， 增加了机翼翼型的弯度。这两个效应同时作用可以
在飞机机体结构的设计阶段，并不会将结构设计成恰 增加机翼的升阻比。
0 引言
厚度等）的百分数表示。本文以飞机缝翼结构为例介
飞机运营过程中，机体结构不可避免地会出现各 绍了一些针对按照这些修理方案处理之后的结构进
种各样的损伤。由于环境因素或人为差错等偶然因 行静强度评估的方法。
素导致的结构损伤称为意外损伤；由于两种相互接触 1 缝翼结构简介
的导电材料存在电位差，在电解液中由于原电池效
第 17 期 2018 年 6 月
江苏科技信息 Jiangsu Science & Technology Information
No.17 June，2018
飞机缝翼允许损伤静强度评估方法
江航
（上海飞机设计研究院，上海 201210）
摘要：飞机零件出现损伤时，须要参照相应机型的“结构修理手册”对这些损伤进行修理。有些修理方 式会降低零件的承载能力，为了保证飞机运行安全，必须对修理后的结构进行强度评估。文章以飞机 缝翼结构为例，介绍了飞机“结构修理手册”中几种典型“允许损伤”的静强度评估方法。 关键词：缝翼；结构修理手册；允许损伤；静强度 中图分类号：V22 文献标识码：A
飞机机翼前缘增升装置一般采用缝翼或克鲁格
应，导致电位低的阳极失去电子被氧化，电位较高的 襟翼两种形式。首先，缝翼结构能作为封闭的扭力
阴极得到电子被还原的电化学反应而导致的损伤，称 盒，材料承载效率比克鲁格襟翼更高；其次，一般缝翼
为腐蚀损伤；由于结构在交变载荷作用下出现开裂而 的作动系统的重量也会较克鲁格襟翼的作动系统轻；
图 3 缺口应力集中
2.1 边缘损伤的去除
如果翼梁或肋板表面出现较浅的划痕或腐蚀等
飞机起飞和降落过程中，缝翼的收放有时会导致 损伤，一般可以通过打磨等措施去除表面损伤。由于
其与机翼固定前缘结构意外干涉。当干涉发生时可 材料厚度减小，拉伸、剪切强度和压缩稳定性等性能
能造成缝翼蒙皮边缘变形甚至产生裂纹。飞机维修 均会受到影响，即结构的静强度安全裕度会下降。以
M.S.
=
[
σ σ
]
-
1
（1）
其中：M.S. 为安全裕度，[ σ 为] 拉伸应力许用值，σ
对于某些轻微损伤（比如：裂纹、刻痕、凿伤、刮伤、腐 翼组合的形式。因此，总的来说，缝翼在大型客机中
蚀、凹坑、穿孔和穿透等），基本不影响结构完整性或 运用较多，一般布置在机翼前缘，在机翼固定前缘的
者降低部件功能，在一定时间期限范围内不须要加强 前上方（见图 1）。
或者换件修理，会在“允许损伤”条目中给出处理方案
第 17 期 2018 年 6 月
江苏科技信息 · 应用技术
No.17 June，2018
提高了缝翼表面温度，会熔化缝翼表面积冰。有时翼
梁上会布置让热气从前腔通往后腔的通气孔。肋板
与翼梁垂直布置，一般每段缝翼会根据实际需要，布
置几个到几十个数量不等的肋板。有些肋板腹板会
设置开孔，供防冰通气管通过。有些肋板会明显强于
过程中也有可能导致缝翼蒙皮、翼梁缘条或肋板缘条 去除 0.1 倍厚度为例，说明翼梁或肋板等结构去除表
出现裂纹等边缘损伤。
面损伤后结构的安全裕度与损伤前安全裕度的关系。
如果损伤不严重，往往可以通过对结构边缘修切
拉伸强度安全裕度计算公式为：
或打磨去除（见图 2）。去除材料时须要注意与附近 紧固件的距离必须大于紧固件原边距。
其他肋板，称为加强肋。加强肋与滑轨端部连接，将
缝翼的气动载荷传递给机翼固定前缘。翼梁和肋构
成的框架由上下蒙皮覆盖。机翼固定前缘布置有滑
轮架，用来支持缝翼滑轨。缝翼上下蒙皮一般使用长
桁（或称角材）连接。缝翼尾缘一般会使用实体尾缘
垫块来维持缝翼气动外形。除此之外，缝翼在收起和
放下状态都设有防止过收或过放的止动装置。 2 评估方法
图 1 缝翼位置示意
必须采用安全系数 1.5；当用极限载荷规定受载情况
缝翼是和襟翼一起使用的增升翼面。在飞机巡
时，不必采用安全系数；根据第 25.305 条，结构必须能 航的高速阶段，缝翼一般保持收起状态。在飞机起飞
够承受限制载荷而无有害的永久变形。在直到限制 和降落的低速阶段，缝翼会打开，与机翼固定前缘之