飞机结构修理

飞机结构修理

飞机的机体结构通常是由蒙皮和骨架等组成;蒙皮用来构成机翼,尾翼和机身的外形,承受局部气动载荷,以及参与抵抗机翼,尾翼,机身的弯曲变形和扭转变形;骨架包括纵向构件主要包括梁和桁条组成其作用主要是承受机翼、尾翼、机身弯曲时所产生的拉力和压力；横向构件包括翼肋、隔框等,主要用来保持机翼、尾翼和机身的截面形状,并承受局部的空气动力,各类飞机大部分以铝合金作为主要结构材料;飞机上的蒙皮、梁、肋、桁条、隔框和起落架都可以用铝合金制造;因为其密度小、强度高的优点,在航空材料中得以广泛的应用;铝合金结构在使用过程不可避免地受到不同程度的损伤,如蒙皮破孔、梁缘条裂纹、框变形等,因而需要采取相应的方法加以修理,保证各个结构能够在使用中安全负载和工作;主要介绍飞机铝合金蒙皮、梁、桁、框及肋等结构的维修方法

1.飞机铝合金蒙皮

蒙皮是包围在机翼骨架外的维形构件,用粘接剂或铆钉固定于骨架上,形成机翼的气动力外形;蒙皮用来构成机翼、尾翼和机身的外形,承受局部空气动力载荷,以及参与抵抗机翼、尾翼、机身的弯曲变形和扭转变形;早期低速飞机的蒙皮是布质的,而如今飞机的蒙皮多是用硬铝板材制成的金属蒙皮;

机身蒙皮与机翼蒙皮的作用和构造相同;如衍梁、衍条、蒙皮、隔框的不同组合、可以形成机身的不同构造形式;如果蒙皮较厚,则衍梁、衍条、隔柜可以较弱；如果蒙皮较薄,则上述骨架也应该较强、较多;

2.梁的结构及特点

翼梁

翼梁是最主要的纵向构件,它承受全部或大部分弯矩和剪力;翼梁一般由凸缘、腹板和支柱构成如图所示,剖面多为工字型;翼梁固支在机身上;凸缘通常由锻造铝合金或高强度合金钢制成,腹板用硬铝合金板材制成,与上下凸缘用螺钉或铆钉相连接;凸缘和腹板组成工字型梁,承受由外载荷转化而成的弯矩和剪力;

桁条与桁梁

衍条的形状、作用与机冀的衍条相似;桁条是用铝合金挤压或板材弯制而成,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似,但剖面尺才要大些,其作用与翼梁相似;

典型梁式机翼的结构

长桁的结构及特点

长桁桁条是与蒙皮和翼肋相连的构件长桁也称桁条是与蒙皮和翼肋相连的构件;长桁上作用有气动载荷;在现代机翼中它一般都参与机翼的总体受力—承受机翼弯矩引起的部分轴向力,是纵向骨架中的重要受力构件之一;除上述承力作用外,长桁和翼肋一起对蒙皮起一定的支持作用;

隔框的结构及特点

隔框沿机头到机尾分布,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、蒙皮等连接在一起参加整体受力; 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;

故材料和结构都比普通隔框强;

翼肋的结构及特点

形成并维持翼剖面之形状；并将纵向骨架与蒙皮连成一体；把由蒙皮和桁条传来的空气动力载荷传递给翼梁;

普通翼肋的作用是将纵向骨架和蒙皮连成一体,把由蒙皮和桁条传来的空气动力载荷传递给翼梁,并保持翼剖面的形状;

加强翼肋就是承受有集中载荷的翼肋;

加强翼肋虽也有上述作用,但其主要是用于承受并传递自身平面内的较大的集中载荷或由于结构不连续如大开口处引起的附加载荷;

蒙皮的修理方法;

蒙皮的常见损伤：划伤、变形、裂纹和破孔等;

蒙皮损伤的后果：

1、破坏了飞机的良好气动性能;

2、使损伤部位的蒙皮强度降低,承载能力下降;

3、危及飞行安全;

铝合金蒙皮分：单板蒙皮、整体壁板;

单板蒙皮按厚度不同分：薄板蒙皮、整体蒙皮;

蒙皮轻微损伤：

蒙皮某些部位产生轻微的鼓动、压坑或划伤等.

①蒙皮鼓动的修理

主要采用整形加强

挖补

更换蒙皮

加强型材或盒型材的方向应垂直或平行于桁条,并至少与相邻的构件搭接一端

根据蒙皮的形状和搭接形式将加强型材制出相应的下陷或弧度

②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4～5mm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10～16mm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;

压坑较深,范围较大时,可在压坑处开直径为10～16mm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;

压坑较深,且出现棱角,整形比较困难;

修理方法：局部退火后,从棱角线周围,逐步向棱角线整形收缩;为防止棱角线扩大和整形中出现大裂纹,钻2mm止裂孔,并打光孔边,整形至基本符合外形后,在棱角线上切口,在切口背面铆补加强片;

蒙皮裂纹的修理

裂纹的危害

蒙皮上的裂纹,降低了蒙皮的强度,且在受力过程中,裂纹还会因应力集中的缘故,继续扩展

蒙皮裂纹的修理方法：

①钻止裂孔②铆接加强

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～2mm的方法止裂;

止裂孔位置的重要性：

如果裂纹孔没有钻在裂纹的尖端处,不能消除裂纹尖端应力场的奇异性,也就起不到作用;止裂孔位置的第1种情况：图1

止裂孔钻在裂纹的中间,没有把裂纹前缘去掉,在钻孔过程中,又可能在裂纹尖端附近造成新的微裂纹,起不到止裂作用;

止裂孔位置的第2种情况：图2

止裂孔位置不正,没有消除裂纹尖端处应力的奇异性;

止裂孔位置的第3种情况：图3

止裂孔的位置太靠前,这时裂纹的扩展方向捉摸不定,裂纹的扩展有可能偏到止裂孔的一侧去,起不到止裂作用;

止裂孔位置的第4种情况：图4

止裂孔位置比较合理,消除了裂纹尖端应力的奇异性,起到止裂作用;

铆接加强

蒙皮上的裂纹较长时,如果只采用钻止裂孔,只能消除裂纹尖端应力场的奇异性,但止裂孔处有较高的应力集中;止裂孔处在交变载荷作用下,原裂纹还会继续扩展;蒙皮上的裂纹较长时,除钻止裂孔外,还需在裂纹部位的内部铆补一块与蒙皮材料相同、厚度相等的加强片;不具备从内部铆补加强片的条件时,可从外部贴补盖板;边缘应制倒角,倒角宽度应大于盖板厚度的3倍;如下图：

蒙皮破孔的修理

①蒙皮小破孔的无强度修理