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科普 | 民用飞机维修思想在飞机结构腐蚀与防护的发展 |
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民用飞机维修思想,又称维修原理、维修理念或者维修哲学,是用来指导飞机维修大纲制定的原则。采用什么样的维修思想制定飞机的维修大纲,关系到维修大纲的科学性、适用性、有效性,关系到能否经济地保持飞机的适航性。05飞机结构设计、维修方面的发展维修思想的不断发展,其中对于飞机结构腐蚀方面的要求也是从原来的空白形成了在MSG-3体系中占据重要的组成部分。***初的飞机主要结构是木头和帆布组成,结构防腐问题还没有上升到一个专业的范畴,随着飞机金属结构的不断增加,由于早期的飞机结构主要是单传力结构,所以在维修大纲中主要是预防疲劳损坏和机械磨损,主要的维修手段是检查、翻修和更换。所以在早期的维修思想中,也是按照单一定时的原则,按照固定的时间进行翻修或者报废。因此,也称之为安全—寿命(Safe—Life)大纲。1954年,英国的慧星式(DH Comet)飞机由于疲劳裂纹扩展使机身增压舱破裂,导致两起飞行事故。从这些事件的分析中,提出了飞机结构必须符合破损—安全(Fail—Safe)的原理;出现了各种多路传力的设计方案和防止裂纹扩展的设计及工艺措施。1976年,英国按照破坏安全设计的HS748运输机机翼折断,一年以后,同样按照破坏安全设计的波音707飞机的水平安定面后梁断裂。从对这些事故的研究中,提出了修改设计原理的建议。1978年,FAA颁发了FAR25部的第45号修正案,将飞机结构的损伤容限(Damage Tolerance)设计正式列入飞机型号审定要求,修改了§25.571。同时,对未按照损伤容限设计的飞机,提出了制订补充结构检查大纲(SSID)的要求。所以在MSG-1和MSG-2的维修思想中,对于飞机结构方面提出了明确的维修理念,尤其在MSG-2手册中,明确提出了MSG-2的结构大纲分析法,主要内容如下1.分析步骤:(1)判明重要结构项目;(2)判明其故障模式和影响;(3)评定各结构项目可能具有的效果;(4)评定确实具有可能效果的各项结构检查的必要性;2. 对结构的活动部分如舱门、紧急出口等,参照系统/部件分析法,得出相应的维修工作;3. 对结构的固定部分,按照如图1、2进行结构评级,以确定结构内部和外部的等级号,并按照等级号去确定内部和外部相应的检查方法和周期。1988年,阿洛哈航空公司的波音737飞机上机身损坏事故,导致了全球深入开展老龄飞机研究,先后提出了腐蚀预防和控制大纲(CPCP)的要求和一系列其它补充检查和改装要求,使飞机结构的完整性大纲增加了新的内容,所以到MSG-3阶段,飞机结构维修大纲形成了一个相对专业和独立的体系。在MSG-3手册的结构维修大纲的制订主要包括了偶然损伤(AD)、环境恶化(ED)、疲劳损伤(FD)、腐蚀防护和控制大纲(CPCP)的分析,同时还提出了适航性限制项目。1980~1993年,MSG—3指导大纲的产生及其二次修改,将飞机结构检查区分为偶然损伤(AD)/环境损伤(ED)/疲劳损伤(FD)三种形式,提出了制订各自的检查要求的方法,并使其不断完善。通过上述改进,使飞机结构设计日益完善,结构检查和修理手段日益成熟。在***近20年的事故统计中,飞机系统造成的事故占10%,而飞机结构造成的事故仅占3%,这是飞机结构设计和维修不断改进所取得的成果。目前所有的飞机设计必须符合结构完整性要求,包括静强度、刚度、疲劳特性、损伤容限、适坠性等。同时,结构设计针对飞机典型结构损伤,也提出了具有针对性的设计措施来改进飞机结构的设计,详细如下表所示:损伤源设计措施腐蚀l提供—检查通道 —满足要求的表面保护处理 —充分的排水l采用—合适的抗腐蚀材料,以及适宜的防腐剂l避免—密封胶或检修时的遗弃物堵塞排水通道 —绝缘层与主结构之间不必要的接触应力腐蚀l提供—检查通道l采用—合适的材料l避免—持续的拉伸应力 —过多采用垫片较小偶然损伤l提供—检查通道和多传力途径l采用—良好断裂阻抗材料l避免—将重要结构暴露在经常发生偶然损伤的地方较大偶然损伤(离散源损伤)l提供—多传力途径l采用—良好断裂阻抗材料l避免—在已知易发生损伤的区域布置关键元件、部件或系统疲劳裂纹l提供—检查通道 —多传力途径 —协调的疲劳品质和应力水平l采用—良好断裂阻抗材料 —***便于检查的设计l避免—不易检查的隐藏细节 —过量使用密封胶或保护层防碍目视检查目前,老龄化飞机越来越多,如何保持老龄飞机的结构完整性,是这些飞机继续安全飞行成为了近十年来航空界的重点研究的问题,美国在80年代组织了由制造厂家、航空公司、研究机构、行业协会和立法机构在内的数百名专家进行研究,该组织***初称为老龄飞机专题工作队,后来又更名为适航性评估工作组(AAWG)。在评估组下面有三个结构工作组,分别专题研究波音、麦道和其他公司制造的飞机。通过十多年的努力,该组织取得了巨大成绩,提出了老龄飞机结构完整性要求,又称老龄飞机大纲,更加突出了飞机结构安全性的要求。他们从六个方面提出建议,前面四个建议已经被做为试航指令颁发,这六个方面如下:(1)制定各型飞机的腐蚀防护和控制大纲(CPCP),并推荐执行;(2)评审颁发过的机型服务通告(SB),选择出对安全性有影响的通告,按照检查和改装分类,推荐执行;(3)评审飞机原有的补充结构检查文件(SSID),并提出改进建议;(4)评审广泛分布的疲劳损伤,补充SSID文件,推荐执行;(5)进行修理评估,推荐对修理过的结构或者STC结构项目进行检查评审;(6)评审基本维修大纲,制定各型飞机的特别文件(MSD)或者“结构维修大纲指。具体逻辑关系如下图所示:腐蚀预防和控制大纲(CPCP)在航空界的产生和发展,表明了航空界对于飞机结构腐蚀和防护方面的高度重视,也是飞机使用寿命新概念的重要的、不可替代的组成部分,良好的飞机机构腐蚀与防控,不仅仅能够确保飞机结构的安全性、完整性,而且可以大大提高飞机的经济性,实现飞机使用寿命远远超过设计使用寿命。
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