飞机机体损伤就修理毕业论文.doc

目目 录录 1引言引言 1 2 2概论概论 2 2 1飞机修理的基本概念 2 2 1 2 飞机修理的任务 2 2 1 3 飞机修理的活动 2 2 2 飞机损伤抢修概述 2 2 2 1 基本概念 2 2 2 2 飞机损伤抢修的特点 3 2 3 飞机损伤评估 4 2 3 1 飞机损伤评估的内容 4 2 3 2 飞机损伤评估的一般程序 4 2 3 3 飞机损伤等级的划分 5 2 3 4 飞机损伤等级评估的影响因素 6 2 4 飞机结构损伤评估 6 3 3 飞机损伤影响分析飞机损伤影响分析 8 3 1 损伤类型 8 3 2 飞机不同结构区 部件损伤影响分析 8 4 4 飞机机体结构损伤修理飞机机体结构损伤修理 9 4 1 飞机损伤修理方法 9 4 2 蒙皮损伤修理 11 4 3 骨架构件损伤修理 14 4 4 密封结构损伤修理 16 4 5 透明件损伤修理 17 4 6 复合材料结构损伤修理 21 5 5 飞机损伤抢修的现状与发展飞机损伤抢修的现状与发展 25 6 6 飞机损伤抢修的发展趋势飞机损伤抢修的发展趋势 26 结束语结束语 28 谢辞谢辞 29 参考文献参考文献 30 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 1 1引言引言 装备的维护和修理统称为维修 维修是使装备保持和恢复规定状态所采取 的全部措施和活动 在实际工作中 修理和维护一般不能完全分开 在装备维 护时 可能要进行某些必要的修理 而在对装备修理时 又往往要进行一定的 维护 飞机是典型的航空装备 飞机的修理 是指对使用到规定时限或出现损伤 的飞机所进行的恢复其规定技术状态的各种技术活动 有时又叫修复 主要包 括飞机及其发动机 机体 机载设备的修理 飞机修理属于航空维修的范畴 飞机修理工作是航空机务工作的重要组成部分 本论文主要讨论飞机机体中的 损伤和修理的方法 在现代化发展的条件下 为提高装备的效能和生存力 必须使大量的损伤 装备能够在战场上得到修复 抢修性已成为装备的重要特性 并纳入到装备的 设计 使用 维修的全寿命管理之中 历史经验表明 飞机损伤抢修是保持航 空部队持续生存能力最直接 最有效 最经济的途径 是加快航空发展的 倍 增器 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 2 2 2概论概论 2 1 飞机修理的基本概念飞机修理的基本概念 由修理的概念可知 飞机修理工作的目的是使飞机恢复到完好状态 即恢 复飞机的战术技术性能和可靠性 充分发挥其效率和作用 满足作战 训练的 需要 2 1 22 1 2 飞机修理的任务飞机修理的任务 飞机修理的主要任务是 1 判明故障现象 隔离故障 确定故障点 即故障定位 2 修复或更换失效或不符合的零部件 元器件 3 检测飞机的有关性能 并进行相应的调整 恢复固有的性能指标与可 靠性 4 检验飞机的各项功能 2 1 32 1 3 飞机修理的活动飞机修理的活动 飞机修理中的各项活动 基本上可以概括为管理活动 技术活动和保证活 动 技术活动是管理活动的基础和主要内容 保障活动是技术活动正常进行的 必要条件 管理活动是实现修理目标 提高质量效益的保证 从现代管理的观 点看 科学的修理是管理 技术和保障过程的有机统一 2 22 2 飞机损伤抢修概述飞机损伤抢修概述 2 2 1 基本概念基本概念 1 飞机损伤 飞机损伤的概念有广义和狭义之分 侠义的损伤指战斗损伤 battle damage 是飞机在空中执行飞行战斗任务时 受到敌方威胁武器的攻击而遭受 的损伤 广义的损伤指战场损伤 battlefield damage 是在战争环境下发 生的所有飞机故障和损伤 包括战斗损伤 地面遭受攻击损伤 自然故障 认 为差错造成的损伤等 飞机损伤抢修所研究的损伤是广义的损伤 包括飞机在 空中飞行或地面停放时遭受的各种损伤 硬杀伤和软杀伤 以及作战期间由于 随机故障 损耗性故障 意外故障和人为差错造成的损伤 2 损伤率 飞机损伤率包括空中损伤率和地面损伤率两部分 空中损伤率是指在一定 作战时间内飞机空中损伤 含战斗飞行事故 的架次与战斗出动总架次的百分 比 地面损伤率是指在一定作战时间内飞机在地面损伤架数与实有飞机总架数的 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 3 百分比 3 损伤飞机修复率 在一定作战时间内 所修复的损伤飞机架数与损伤飞机总架数的百分比 它是衡量修理能力和抢修力量配置使用的指标之一 4 损伤评估 损伤评估是指对飞机损伤的程度 修理所需的时间和资源 要完成的修理 工作以及修理后的作战能力等方面做出的综合评定 5 飞机损伤抢修 指战时在前线环境下 通过有效地使用一切可以利用的维修资源 在有限 的时间内对损伤飞机进行评估 并施以标准修理和非标准的应急修理 使之迅 速恢复一定程度的任务能力 包括至少出动一次或转场飞行到修理基地 的战 时维修活动 美军称为 战场损伤评估与修复 Battlefield Damage Assessment and Repair BDAR 损伤抢修包括损伤评估和损伤修理两部分 损伤评估鉴定装备的损伤程度 估计修理工作量 所需的时间与资源 修复后 的使用能力 是 BDAR 的关键步骤 后者是修理操作 6 抢修性 装备能否被抢修 是否便于抢修 同可靠性和维修性一样 不是部队 维 修人员 操作人员所决定的 而是一种设计特性 美军把它称为 战斗恢复力 combat resilience 考虑到我国的习惯 为便于理解 称为抢修性 即在 战场上是损伤的航空装备能够迅速地恢复到继续执行任务状态的一种设计特性 具有这种特性 就可以在战场上利用能够得到的器材 采用应急手段对损伤装 备进行快速抢修 2 2 22 2 2 飞机损伤抢修的特点飞机损伤抢修的特点 平时维修与战时维修的目的和工作重点各不相同 平时维修的目的是保持 和恢复装备的固有可靠性和安全性 飞行安全放在首要地位 工作内容包括预 防性维修和修复性维修两种 主要进行预防性维修工作 而战时维修的目的则 是保证飞机有最大的战斗出动架次 工作内容预防性和维修性维修外 主要是 损伤抢修 与平时修理相比 飞机损伤抢修在引起修理的原因 修理的时间要 求 修理的环境条件 修理的技术标准 修理人员技术种类和备件供应要求等 方面都有显著的不同 概括起来有以下几点 1 抢修时间的紧迫性 2 损伤模式的随机性 3 修理方法的灵活性 4 修复状态的多样性 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 4 2 32 3 飞机损伤评估飞机损伤评估 飞机损伤评估是指对飞机损伤的程度 修理所需的时间和资源 要完成的 修理工作以及修理以后的作战能力等方面的评估 损伤评估实质上是运用统筹 决策分析等理论 为达到科学 快速地修复损伤飞机的目的 对飞机技术状态 和综合保障能力进行分析判断的复杂决策过程 是实施损伤抢修的前提和必要 条件 损伤评估的结果一般以修理方案的形式提供给抢修操作人员 为实现科学 快速的抢修提供指导和依据 实战条件下 应根据战场形势和指挥员意图 按 照损伤评估的一般程序 采用损伤分析 修理分析等方法 运用便携式评估仪 专家系统等技术手段 并充分发挥人的主观能动性 以实现科学 快速的损伤 评估 2 3 12 3 1 飞机损伤评估的内容飞机损伤评估的内容 飞机损伤评估的主要内容就是对飞机损伤和修理能力进行综合分析 确定 损伤飞机的处置方法 拟定损伤的修复措施 一般应明确以下问题 1 损伤部位 程度及对飞机完成当前任务的影响 2 损伤是否需要现场或后送修复 3 损伤修复的先后顺序 4 在何处进行修复 修理场所 5 如何进行修复 修理的方法 步骤 6 所需保障资源 人力 时间 备件或其他器材 7 修复后飞机的作战能力和使用限制 2 3 22 3 2 飞机损伤评估的一般程序飞机损伤评估的一般程序 1 信息收集 2 损伤检测 3 损伤分析 4 修理分析 5 拟定修理顺序 6 修理资源分析 7 制定修理方案 8 确定使用限制 损伤评估的最终结果一般以 损伤评估报告表 的形式记录并保存 战斗 结束后应进行整理 并上报有关部门或机构 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 5 飞机编号评估员评估时间 基本功能能修复吗 修复后系统能力能完成吗 抢修地点能转移吗 巡航 能执行全部任务 原地 最大 能完成当前任务 附近机务 加力 能应急战斗 后方基地 能自救 损伤情况 序号分系统损伤 修理 修理次序限制时间人员数 1 飞机结构 2 发动机 3 供油系统 4 电气系统 5 滑油系统 6 液压系统 7 军械系统 8 火控系统 其他 合计 损伤零部件及修理方法 序号件号名称损伤等级修理方法修理次序备注 1 2 3 物资器材需求 消耗器材零部件工具序 号名称代码数量名称件号数量名称代码数量 1 2 3 2 3 32 3 3 飞机损伤等级的划分飞机损伤等级的划分 1 飞机零部件损伤等级 A 等 降低使用能力损伤 不进行修理但要规定使用限制条件的损伤 规 定该等级的主要目的在于因作战需要无时间修的情况下 允许有限制的使用飞 机 B 等 可修损伤 可在规定的时限内完成修理的损伤 恢复第一 二 四 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 6 类损伤结构静强度和刚度的修理应使飞机具备至少再飞一次的全部使用能力 C 等 可接受损伤 损伤不修理时 对飞机使用不作任何限制的损伤 但 可对损伤作简单的处理 如钻止裂孔 采取降低应力的临时措施等 以上等级的划分 为制定结构损伤极限标准提供了依据 同时可用于损伤 飞机每一处结构损伤的等级评定 需要注意的是 以上等级划分只考虑了可修 复的损伤 为综合评定飞机的损伤程度 可以 加上另一个等级 即高于 A 和 B 等的 不可修 不允许的损伤 如定义为 X 等损伤 2 3 42 3 4 飞机损伤等级评估的影响因素飞机损伤等级评估的影响因素 1 飞机功能丧失程度 2 损伤飞机的可修复性 3 维修保障资源配置情况 4 战场环境的紧迫程度 5 修复损伤装备的时间限制 上述影响中 前两种因素是对装备丧失功能程度的评估 是损伤等级评定 的前提 维修保障资源是损伤等级评定的主要决定因素 后两种因素则是战场事 态因素 应随条件的不同 由战场指挥员临时决断其重要因素 2 42 4 飞机结构损伤评估飞机结构损伤评估 飞机结构类型多种多样 飞机结构主要指维持飞机气动外形和承载能力的 机体框架结构 包括框 肋 梁 桁条 蒙皮 壁板等各种承力构件和一般构 件 由此可见 飞机结构是保持飞机飞行性能 执行飞机任务及携带燃料 武 器及其他载荷的基础 飞机结构损伤评估时 首先应区分损伤结构的类型 然 后判定构件的损伤程度 最后按照恢复强度 刚度 气动等性能的结构修理准 则 正确选择修理方法 1 飞机结构分类 飞机的内外结构可分为五类 一类结构 即关键受力件 是飞机的主要受力或传力机构 是保证飞机完 整性不可缺少的主要结构 如机身 机翼的梁 长桁 加强肋 加强框 高应 力区的抗扭翼盒 受力蒙皮和壁板等 一类结构关系到飞行安全 战时可进行 局部更换或加强修理 且任何修理都要求达到与原来设计参数相一致的最小结 构强度和刚度 二类结构 即次要受力件 是向主要结构传递空气动力和其他载荷的次要 结构 如不承受正应力的外蒙皮 只起传力作用的普通肋 桁条 框等 该类 结构的战时修理不要求恢复到设计的程度和刚度 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 7 三类结构 即非必要部件 是完成整流要求或局部功能的结构 如翼尖 整流罩 不承力舱门及口盖等 该类结构战时可严重损失或完全失去 不修理 或不更换不会影响适航性和任务能力 四类结构 即功能结构 是保证飞行安全和飞机性能所必须的专门结构 如补偿片 翼刀 腹鳍和发动机的延伸筒等 这类结构的战时修理主要是基于 空气动力 增压或发动机性能要求 一般不需考虑结构的强度 五类结构 即特形件 因设计和形状的限制 在战场环境下无法更换或修 理的结构 如复杂的机加件 锻件 形状不规则的挤压型材 槽材和角材 传 递大载荷的接头 支架 适航性要求所必须的齿轮 作动筒等 这类结构一般 无备件 严重损伤时无法修复 只能对缺口 划伤等轻微损伤做简单的处理 2 结构评估原则 对飞机结构损伤进行评估应遵循以下基本原则 1 对损伤结构的修理分析要以极限强度为基础 修理后结构的刚度必须与 原结构相容 2 为了快速修理及短时间使用 可以不考虑结构的使用寿命 腐蚀 和表 面美观等因素 3 应对损伤不修理的结构进行静强度计算 以获得最大的战时利用率和适 应最紧急的情况 飞机的使用限制在计算出的静强度的 2 3 以内 或限制在损 伤容限设计所规定的剩余强度以内 二者以较小者为准 4 影响飞行安全的关键结构遗留有损伤裂纹时 应保证其有足够的剩余强 度 每个结构区的每个关键结构件 都要按个损伤等级确定其可接受的遗留尺 寸和类型 有可接受的遗留损伤的结构 应能承受使用载荷或能承受使用限制 条件下载荷的 1 2 倍 应注意 要确保在使用限制条件下 不会出现使承载能 力和使用能力下降的变形 3 结构评估的一般顺序 1 确定损伤所处飞机结构的区域 2 确定损伤结构的类型 3 确定构件损伤的等级 4 确定修理方法 5 强度使用限制 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 8 3 3 飞机损伤影响分析飞机损伤影响分析 3 13 1 损伤类型损伤类型 为确定损伤等级 可综合考虑飞机结构强度 气动和功能等特点 将飞机 结构的损伤分为允许损伤 可修损伤和不可修损伤等类型 其判断原则是 若 损伤不影响战斗能力 即为允许损伤 包括不修理仍可执行一定作战任务的可 推迟修理损伤 若损伤在野战条件现有的修理能力下无法修理好 即为不可修 损伤 若损伤在野战条件现有修理能力下能够在规定的时间内修好 即为可修 损伤 3 23 2 飞机不同结构区 部件损伤影响分析飞机不同结构区 部件损伤影响分析 根据飞机设计强度规范和结构完整性规范 特别是安全系数和强度储备等 对飞机不同区域构件的不同要求 可将飞机结构损伤划分区域 各区域结构的 特点及承受损伤的能力是不同的 同样的损伤对飞机性能的影响是不一样的 1 机翼结构区 机翼在战争中是易受伤的部件之一 试验表明 机翼承受损伤的能力大致 如下 从根部开始向外至半翼展的约四分之一处 机翼承受损伤的能力逐渐减 弱 然后又开始增加 在半翼展约四分之三处以外 只要外翼面未失效 飞机 就能继续飞行 因而承受损伤的能力最强 按翼弦方向而论 承受损伤能力最 强的地方在后缘处 其次是前翼梁之前的前缘部分 2 机身结构区 一般歼击机机身的前 中 后各段承受损伤的能力是不同的 前机身无论 有无进气道 通常都要求按照最小的尺寸设计 此外绝大多数情况下乘员位于 前机身内 并是飞机操纵和设备控制的起点 因此剩余强度比较小且易于遭受 破坏 中机身通常是安装机翼的部分 其直径大且是主要的承力结构 一般都 是按照全机身总重量设计的 并给以较大的强度储备以确保安全 因此是机身 结构中抗御破坏能力的部分 后机身的设计主要是考虑来自外翼尾翼的载荷 应结合尾翼的情况进行分析 3 尾翼结构区 垂直尾翼的设计载荷通常是按最大限度操纵引起急剧机动的情况来考虑的 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 9 而这种情况在实际飞行中不多见 一般尾翼构件的使用载荷都低于这种情况 所以强度储备和承受损伤的能力较大 过去的战斗实践表明 垂直尾翼带有射 弹或破片损伤时 一般可以继续飞行 国外的初步研究和计算结果表明 垂直 尾翼受伤后承受的载荷降低到设计载荷的百分之七十时仍可保持飞行 水平尾翼的设计情况是最大机动载荷情况 在实际使用中 和尾翼一样 除了空中格斗的剧烈机动外 很少遇到这种情况 因此 也有较大的承受损伤 的能力 初步研究表明 平尾载荷允许降低到设计载荷的百分之八十 4 飞机机体结构损伤修理飞机机体结构损伤修理 4 14 1 飞机损伤修理方法飞机损伤修理方法 损伤修理方法按工作类型区分主要有切换 删除 拆换 替代 原件修复 制配 重构等 1 切换 short cut 通过电路转换脱开损伤部分 或者将原来担负非基本功能的完好部分改换 到基本功能电路中 在液气系统中也类似 通过转换开关或改接管道即可 如电气设备的线路被毁 可接通冗余电路 若无冗余设计 可将担负非基 本功能的线路移植到基本功能电路中 从而实现装备的基本功能 在机械装备 中 也可根据装备的工作原理进行切换 如电动操作失灵 可用人工操作代 火炮瞄准具表尺装定器损坏 可用炮目高低角装定器代换替 光学瞄准器损坏 改用简易瞄准具 2 旁路 by passing 或称删除 指把损伤部分甩掉 以使其不影响基本功能项目的运行 就好 像对伤员作切除手术一样 在电子电气设备上 对完全次要功能支路的损坏可进行切除 如将管路堵 上 电路切断 对机械装备也可广泛采用切除方法 如枪炮平衡机损坏后 高 低机打不动时 可拆除损坏的平衡机 在瞄准时用几名炮手抬身管以打动高低 机 进行高低瞄准 炮口制退器被打伤变形后 不能进行射击 可去下炮口制 退器 用小号装药继续射击 3 拆换 cannibalization 用同型装备或异型装备上的相同单元来替换损伤的单元 也称拆拼处理 如担负重要功能部件的损坏件损坏后 可以拆换非重要部件的标准件 再如有 同型号装备遭到损伤而不能作战 但是各装备的损坏部位不同 可将各自的完 好部位拆下 重新组装成能战斗的装备 拆换的形式多种多样 尽管其效果不 完全相同 但是只要能满足应急需要 在 BDAR 中是允许的 一般拆换的方法有 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 10 1 备件更换 2 拆次保重 在本装备上拆下非基本功能项目 替换损伤的基本功能项 目 抗美援朝战争中 我军某部 76cm 加农炮驻退机螺塞损坏 修理人员卸下高 低机涡轮箱螺塞替换 从而使炮火恢复战斗 3 同型拆换 用同型装备上的单元替换损坏的单元 使装备恢复战斗力 4 异型拆换 在不同型装备上拆卸下单元 替换损坏的单元 使装备恢 复战斗力 不同型装备包括民用设备 我方装备 敌方遗弃的装备等 4 替代 substitution 使用性能相似或相近的单元或原材料 液油 仪表等暂时替换损伤或缺少 的资源 以恢复装备的基本功能或能自救 替代对象包括装备元器件 零部件 原材料 油料 仪器仪表及工具等 替代是非标准的 应急的 可以 以高代低 性能好的物资 器材替代性能差 的物资 器材 也可以 以低代高 只要没有安全上的威胁即可 应当根据 现场具体情况 灵活采用 如有小功率的发动机代替大功率的发动机工作 可 能使运转速度和载重量下降 但是能应急使用 5 原位修复 repair 又称元件修复 即运用各种修理工艺 对损伤的零部件 部件进行修理 恢复其功能或部分功能 以保证装备完成当前作战任务或自救 修理工艺有很多类型 如清洗 调整 加固 铆接 胶接 焊接 螺接等 根据待修损伤的部位 材料 密封性要求以及修理过程的装备 工艺参数等特 征 还可以进一步细分 如氩弧焊 密封铆接等 损伤修理工艺以平时修理工 艺为基础 在操作过程 工艺参数 技术标准等方面进行优化和简化 以达到 快速的效果 除了传统的修理工艺之外 目前各国都在重点研究各种新材料 新工艺 如刷镀 喷涂 粘接 点焊等在原件修复中的应用 包括结构胶接 复合材料 修补 整体油箱修理 透明件修理 钛合金焊接等修理工艺及配套的设备工具 修理工艺有一定的适用性 下表是西方国家实验得到的各种工艺应急情况 及应用频率的排序 序号原位修复工艺修复的零部件 1 环氧树脂胶接 玻璃纤维与树脂胶接 燃油箱 燃油滤清器 负重轮盖帽 散热器 发动机 差 动器 终端驱动装置 2 钎焊燃油箱 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 11 3 铜焊散热器 4 软管与管夹液压管道 5 塞子液压转向装置 6 电线胶接通信电缆 6 制配 fabrication 制配不但适用于机械零部件损伤后的修复 也适合于某些电子元器件损伤 后的修复 在我军长期的实践中 战场修复中的制配也有多种多样的形式 如 按图制配 根据损伤或丢失零件的设计图样加工所需备件 按样制配 根据样品确定尺寸和原料 若情况紧急 次要部件或不受力部 位的形状和尺寸可不予保证 无样制配 在零件丢失且无样品 图样时 可根据损伤零件所在机构的工 作原理 自行设计 制作零件 以保证机构恢复工作 以上六种修复方法 其叙述大体上遵循着修复速度由高到低 操作过程由 简到繁 资源要求由低到高 人员技术要求由低到高的顺序 在选择修复方法 时 一般应按照上述顺序进行优选 4 24 2 蒙皮损伤修理蒙皮损伤修理 飞机蒙皮的主要作用是构成飞机的外形 保持飞机的良好气动性能以及承 受和传递载荷 在外在不利的条件下飞机蒙皮可能产生变形 裂纹或破孔等损 伤 飞机蒙皮破损后 不仅破坏了飞机的良好气动外形 影响飞行性能 而且 还会使损伤部位的蒙皮强度降低 承载能力下降 危及飞行安全 因此要及时 修理飞机上蒙皮出现的各类损伤 飞机蒙皮的材料主要有铝合金 复合材料和蒙布等 不同的材料 不同的 损伤 其修理方法也不同 1 蒙皮压坑和变形的修理 飞机蒙皮的压坑和变形损伤 可根据压坑的深度和变形范围的大小 采用相应 方法修理 如果损伤未超过该型飞机所规定的损伤容限值 则不需要修理 如 果损伤超出损伤容限值 可用表面光滑的榔头和顶铁进行修整 当无法修理时 可在压坑处钻直径 4 5 mm 的孔 修平蒙皮后用空心铆钉堵孔 或在压坑中 心开直径为 10 16 mm 的施工孔后进行修整 然后用堵孔钉把破孔堵住 如 下图 对于不允许钻孔部位的突变小压坑 如前缘蒙皮 密封部位 可将压 坑部位氧化层打磨掉 用酒精或丙酮清洗后 图刮环氧树脂或黄腻子 待干燥 后修平即可 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 12 堵孔钉的安装 2 蒙皮划伤和擦伤的修理 不同型号的飞机 蒙皮划伤 擦伤的损伤容限是不同的 抢修时可根据划 擦伤度的深度和面积采用不同的方法进行处理 当蒙皮的划 擦伤范围 深度及数量未超过规定的损伤容限时 不需修理 当超过损伤容限时 对损伤部位进行打磨 并在划伤部位蒙皮的内侧 或外侧 铆上一块玉蒙皮材料相同 厚度相当的加强片 3 蒙皮裂纹的修理 对于长度小于 5mm 的小裂纹 采用钻止裂孔的方法修理 止裂孔的直径通 常为 1 5 2 mm 止裂孔的位置应超过目视看到的裂纹尖端 2mm 对较长的裂纹 除了要在裂纹尖端钻止裂孔外 还要在裂纹部位的蒙皮内 侧铆一块与蒙皮材料相同 等厚度的加强片 加强片的形状根据裂纹的位置确 定 裂纹一边的铆钉个数通常采用设计载荷计算 4 蒙皮破孔的修理 当飞机蒙皮出现破孔损伤时 应根据破孔的大小 蒙皮的材料 厚度以及 受力情况采用不同的方法修理 1 无强度修理 当破孔尺寸小于结构的损伤容限时 一般不修理 当损失部位有气动要求 时 可采用填充法 堵盖法等无强度修理方法恢复蒙皮的气动外形 破孔尺寸较小时可用填充法修理 一般选用泡沫聚氨酯作为填充剂 首先 用细砂纸将损伤表面漆层打磨掉 在破孔裂纹尖端处钻止裂孔 用细保险丝穿 进各个止裂孔 并在破孔处编织成丝网 然后将混合好的泡沫聚氨酯喷涂在破 孔处 喷涂面积应稍大于损伤面积 并保证喷涂后的泡沫聚氨酯略高于蒙皮表 面 待泡沫聚氨酯干燥凝固后 用砂轮或铣刀将其打磨平滑 必要时喷漆 破孔尺寸较大时 可选用合适的堵盖进行修理 圆形堵盖 如下图 a b 和长圆孔的堵盖 如下图 c 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 13 堵盖法示意图 2 贴补法 贴补法是对破孔进行简单修整后 在其外侧用胶粘剂粘贴一块与蒙皮材料 相同 厚度相当的补片 此法不仅能较好的恢复损伤蒙皮的外形 并且还具有 一定的连接强度 可适应于小曲度且损伤范围较小的单板蒙皮破孔的修理 3 胶螺法 对于非密封部位整体壁板上的破孔 可采用胶螺法进行修理 如下图 将 破孔切割成规则形状后 用砂布打光切口截面 在切割孔的四周铣削出与切割 孔相同形状的下陷 下陷深度为蒙皮厚度的 1 2 下陷的周边宽度为 20 30 mm 若壁板内侧有加强筋 下陷区域应处于两加强筋之间 按下陷深度和孔径选 取补片的厚度和尺寸 以蒙皮下陷区孔径为基准 验核对缝间隙 将补片与蒙 皮一起钻孔 并在蒙皮上铆托板螺帽 螺钉的个数视孔径大小而定 将蒙皮下 陷区及补片表面清理干净 把准备好的胶粘剂涂于它们的贴合面处 等数分钟 后 将补片放入下陷区 拧紧螺钉 胶螺法示意图 4 胶铆法 对有密封性要求部位 如整体壁板 的破孔损伤 可采用胶铆贴补片的方 法进行修理 如下图 主要工艺步骤包括 切割损伤部位 制作贴补片和填片 粘接和铆接等 修复后应进行密封性实验 铆接时 在贴补片与壁板之间 填 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 14 片与壁板之间敷设或刮涂密封胶 铆钉应涂胶 拉铆力应适当 胶铆法示意图 5 托底平补法 托底平补法是最常用的等强度修理方法 在平时的修理中也经常使用 具 有操作方便 工艺简单等特点 具体方法是将损伤部位切割成规则形状 然后 用补片填补切割孔 用一片衬片托底 并采用铆钉或螺钉将蒙皮 补片和衬片 连接在一起 如图 托底平补法示意图 4 34 3 骨架构件损伤修理骨架构件损伤修理 飞机骨架构件包括梁 桁条 隔框 翼肋等 梁桁为纵向构件 其主要作 用就是承受飞机部件弯曲时产生的拉力和压力 梁包括翼梁和机身大梁 其中 翼梁通常由缘条和腹板组成 缘条 桁条和机身大梁通常由型材制成 翼梁腹 板则由薄板制成 主要承受剪力 隔框为机身的横向构件 翼肋为机翼 水平 尾翼和垂直尾翼的横向构件 骨架构件对保持机翼 机身形状起着关键作用 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 15 大梁和部分加强框 加强肋承受集中载荷 1 桁条 翼梁缘条和机身大梁修理 桁条 翼梁缘条和机身大梁修理主要承受拉力和压力 其主要破坏的形式 有裂纹 缺口和断裂 不同的损伤采用不同的修理方法 1 锉修 对小裂纹 2mm 以下 或缺口 5mm 以下 可采用图示的锉修法修理 锉 修时必须保证圆滑过度 其长宽比一般为 20 1 桁条锉修示意图 2 加强法 而当裂纹较大时 把缺口锉修整齐 裂纹末端钻直径 1 5 2 mm 的止裂 孔后 用加强片进行加强 见下图 加强片材料 厚度与原构件相同 每边铆 钉数不少于 2 个 对不超过型材单边宽度的 2 3 的裂纹 在末端钻止裂孔后 用与构件相同的型材加强 加强片加强示意图 3 接补修理 损伤严重时 如果构件较短 又便于整根取下 可用型材进行更换 如果 构件较长 可采用接补修理 接补型材的安装方法有内侧接补 侧接补和外两 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 16 侧接补三种 2 梁腹板的修理 1 锉修 锉修法就是将腹板上的破孔锉修成圆孔或椭圆孔 只适用于修理直径小于 40mm 的小破孔 2 盖板修理 当损伤破孔较大时 可将腹板破孔处切割 锉修成规则形状后 铆上一块 与腹板材料相同 厚度相等的盖板 以弥补强度 3 接补修理 腹板上有较密的破孔或者较长裂纹时 则需要更换一段新腹板 首先全部 切除腹板的损伤部分 再用与腹板材料相同 厚度相等的板材制作新腹板 将 新腹板填入切割口 代替已切除的腹板 然后在两条接缝处分别铆接 X 形连 接片 使新腹板与原来腹板连接成一体 腹板损伤修理时 裂纹一边的铆钉数 盖板中心线一侧的铆钉数以及切割 缝一边连接片上的铆钉数可通过计算确定 3 隔框和翼肋的修理 飞机上框肋一般分为普通框肋和加强框肋 加强框肋的修理应慎重 可按 有关技术说明书进行 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 2 裂纹的修理 框 肋的裂纹 长度在 5mm 以内的 对框 肋的强度削弱不多 可在裂纹 端头钻直径 1 5 2 mm 止裂孔后使用 在减轻孔 槽口等处 不大于 5mm 的 裂纹可锉修圆滑 不必加强 当裂纹较强 但未超过截面高度的 1 3 时 应按 图 进行加强修理 当裂纹的程度超过框 肋截面高度的 1 3 时 由于此时 框 肋的强度降低很多 此时应按框 肋的断裂方法进行修理 3 破孔的修理 框肋上产生破孔时 如果破孔在胶板的中间部位 孔锉修整齐后在孔边上 铆上补片 补片的厚度 材料与框 肋相同 当破孔在缘条附近时 可将损伤 区切割整齐 制成圆角 4 断裂的修理 当裂纹长度超过截面高度的 1 2 时 以及破孔较大时可按断裂进行修理 补片的材料和厚度应当与原版相同 补片的形状视情况可制成 X 形和矩形 对 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 17 于大于 1 2mm 厚度的框板 补片长度不小于 160mm 可采用的铆钉直径一般在 4mm 以上 对于小于 1 2mm 厚 补片长度不少于 100mm 可采用直径 3 5mm 的铆 钉进行铆接 断裂的修理一般可采用对接形式或搭接形式修补 4 44 4 密封结构损伤修理密封结构损伤修理 现代飞机结构上的座舱 燃油舱 设备舱等密封结构可能是铆接结构 焊 接结构 软连接结构 以及由整体壁板组成的整体结构 整体壁板一般通过化 学铣切而成 采用螺接方法与受力构件相连 密封结构在平时使用过程中 多 出现密封胶脱落 氧化变质 螺钉或铆钉松动等 使密封性降低 造成漏油 漏气 战时 密封舱在使用中或中弹后也可能出现密封性损伤 造成飞机密封结构漏油 漏气的损伤应根据具体情况进行修理 当泄漏速度 在允许的范围内时 可以不进行特殊的密封修理 当泄漏速度超过允许的范围 时 对结构损伤按正常的方法 如铆接 胶接 螺接等 进行修理 同时在修 理过程中采用与制造中相同的方法进行密封修理 如进行缝内密封 缝外密封 或组合密封 修复后的密封结构需进行密封性试验 必要时进行抗压试验 为了缩短密封 性试验的时间 一般进行气密试验 如 对座舱进行气密试验时 用专用试验 台给座舱充气加压 达到规定的压力时 保持一段时间 同时测量座舱压力的 下降 如果在规定的时间内 压力下降值小于规定范围 则密封性合格 否则 气体泄漏过快 不符合要求 对于飞机整体邮箱 可采用类似的方法进行试验 4 54 5 透明件损伤修理透明件损伤修理 飞机上的透明件包括座舱 客舱及其他观察窗的玻璃 现代飞机的座舱盖 玻璃通常由高强聚丙烯酸树脂和聚碳酸酯合成而成 俗称有机玻璃 有机玻璃 是一种热塑性的材料 有通用 耐热和改性三种 通用有机玻璃是含增塑剂的 聚甲基丙烯酸甲酯板 耐热有机玻璃是加有紫外线吸收剂 耐光剂 的聚甲基 丙烯酸甲酯板 而改性有机玻璃是甲基丙烯酸甲酯与少量交联剂和其他组分进 行共聚交联 或甲基丙烯酸甲酯与改性单体聚合成的板材 座舱盖有机玻璃一般采用模具一次浇铸或拉伸成型 在生产过程中采用了 先进的材料和技术 具有质量轻 强度高 抗冲击性能好等特点 不仅能为驾 驶人员提供良好的飞行视线 而且具有很好的防风 抗压 防鸟撞 防弹等性 能 座舱盖有机玻璃面积较大 在战斗中容易损伤 常见的损伤形式有脱胶 裂纹 破孔等 飞机座舱盖有机玻璃的损伤修理存在很大的技术困难 在早期的低空低速 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 18 飞机 人们通常采用在破损区粘贴一块铝片的方法进行修理 这种方法足以满 足防风和降低噪声的要求 但对现代的高空高速歼击机和强击机 其座舱有着 透光 抗压 气密 防弹等多方面的技术要求 这种简单的方法不仅限制了飞 行高度 而且可能不同程度地限制飞行员的视野 所修复的飞机可能只能进行 转场飞行 而远不能达到执行战斗任务的能力 1 座舱盖有机玻璃的通用技术要求 飞机座舱盖有主视区和非主视区之分 对不同的飞机 不同的视区 其技 术要求也不同 一般都不允许有裂纹 炸纹 银纹 掉块和变色 但在距涤纶 带边缘 10mm 范围内允许有因粘接而引起的分散银纹 以某型飞机为例 除以上 要求外 其他方面的技术要求如下 主视区 1 在飞行员位置观察时 不应有物体外形或线条的畸变 并应清晰 2 不应有压痕 碰伤点和划伤 但允许有分散的发状划伤 允许有 5 个 直径不大于 1mm 的亮点 3 允许有一个直径不大于 1mm 的杂质存在 4 允许存在 4 条长度不大于 30mm 的抛光擦伤 非主视区 1 允许有轻微的折光波纹和压痕 2 允许有 6 个直径不大于 1 5mm 的亮点 4 处深度不超过 0 1mm 的划伤 和密集的发状划伤 3 允许有 2 个不超过 0 2mm 深的碰伤点 但应去锐角并修理光亮 4 允许存在 6 条长度不大于 30mm 的抛光擦伤 允许有长度为 30 60 mm 的擦伤 但一条这样的擦伤应记为两条 5 研磨修理后的玻璃厚度不小于 9 6mm 从以上叙述中可以看出 飞机座舱盖的技术要求是很严格的 平时一旦出 现裂纹 破孔等较严重的损伤 一般需要停飞鉴定 危及飞行安全时进行整体 更换 同时 现代飞机的座舱都是气密性整体结构 舱盖玻璃在强度要求 抗 震性能 噪声等方面还有更多的限制条件 2 有机玻璃的损伤修理方法 座舱玻璃一旦遭到打击而损伤 进行任何修理都难以达到平时的技术要求 因此 目前国内外很少开展座舱玻璃的损伤抢修研究 或即使开展了技术也不 够成熟 由此可见 必须首先根据飞机执行不同任务时对座舱盖强度 气密性 视觉效果的要求 研究规定有关的损伤抢修技术标准 然后才能深入开展检测 仪器 修理工艺及设备工具等方面的研究 以下简要介绍这方面的研究情况 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 19 1 有机玻璃开胶后的修理 座舱盖在制造时采用了胶接工艺 包括有机玻璃本身的胶接 有机玻璃与 金属框架结构的胶接 有机玻璃与塑料结构的胶接等 下表列出了胶接的种类 及使用情况 胶接种类及使用情况 胶接类型被粘材料常用胶粘剂 软连接有机玻璃与涤纶带丙烯酸酯胶或 SYT 1 胶 硬连接有机玻璃与复合材料SYT 1 胶或聚酯胶 天线连接有机玻璃与有机玻璃氯代烷溶剂型粘粘剂 后视镜连接有机玻璃与平纹涤纶布101 聚氨脂胶 弹性连接聚碳酸酯与金属型材聚氨酯胶 密封连接有机玻璃与涤纶带 金属型材等XM 16 等 有机玻璃与涤纶带 框架结构的胶接既能保证连接强度 也能保证座舱的 密封性 在使用中 常因老化 污染等原因而产生开胶情况 一般采用以下方 法进行修理 当有机玻璃与涤纶带粘接有轻微 局部的脱胶 对胶合强度影响不大时 可在脱胶部位灌注丙烯酸酯胶液 使其重新粘合 当开胶的深度或长度较大时 可采用胶补加强带的方法进行修理 如下图 方法 第一步 剥去外层的 XM 16 密封胶 并进行打磨和擦洗 第二步 用加 强带 涤纶布 与有机玻璃和原处的涤纶带粘合 第三步 对粘合部位进行加 热加压固化 可采用如下图所示方法进行加压 并根据选用的胶粘剂进行加热 第四步 在粘接区外侧涂 XM 16 密封胶保护层 胶补加强带示意图 2 有机玻璃破孔的熔接修理 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 20 有机玻璃的物理 机械性质随温度变化而变化 当温度在 80 90 摄氏度 时 为玻璃态 当温度升高至 90 105 摄氏度时 逐渐过渡到高弹态 在大 约 110 170 摄氏度之间 有机玻璃可保持高弹态 当温度达到 170 180 摄氏度时 过渡到粘流态 温度超过 180 摄氏度时 开始挥发变质 利用有机玻璃受热会软化的特性 可以采用类似金属焊接的熔接方法进行 破孔的修理 即在破孔处外贴补片 下图 a 贴补形式有单面贴补 下图 b 双面贴补和嵌入贴补 下图 c 等 AD A224 168 给出了熔接的实验方法 实验结果 修理工艺及设备 修理 的工艺步骤如下 1 去除破损区域 孔径小于 2in 时用钻头 大于 2in 时用锯割 确保 去除破孔附近的全部裂纹 2 用砂纸打磨 去除熔接区舱盖与补片接触一侧的表面膜 一般没有表 面膜 特殊情况下可能有金属膜等 3 用加热毯 热气枪或其他热源在 90 摄氏度温度下软化补片大约 15min 以使它能够和舱盖表面协调一致 4 将一个与补片直径相当的铁磁线圈放在破损区 用于与 TOROBONDER 配合加热 5 将补片贴于破损区 6 在补片上放置真空袋 并固定好 7 打开 TOROBONDER 加热器 对补片进行接触加热大约 45sec 使熔接 区域溶化 8 熔接完成后 检查熔接区域是否均匀 一般不允许存在气泡 9 对修补好的座舱进行增压密封性试验 实验结果表明 在进行座舱有机玻璃 厚度通常在 10mm 25mm 之间 熔接 修理时 采用下面推荐的参数比较适宜 修补后的补片经过类似飞行压力循环 测试的压力循环试验 一般进行 10 次 后 舱盖和熔接区没有受到压力循环的 影响 熔接参数推荐参数 有机玻璃材料浇铸聚丙烯酸酯 补片厚度1 8in 约 3mm 贴补形式单面补片 补片预形成加热毯 热气枪 真空 熔接面宽度2in 约 50min 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 21 有机玻璃熔接修理的贴补形式 在以上熔接修理中用到了 TOROBONDER 加热器 TOROBONDER 加热器是一种 利用电磁感应 涡流 来进行加热的装置 该装置有多种型号 比较好的可以 设置电源参数以控制加热温度 感应线圈也有多种尺寸 适应于不同尺寸的补 片 和多种外形 适用于不同曲率的舱盖表面 3 有机玻璃破孔的粘接修理 粘接修理与熔接修理的工艺步骤 工艺参数及工具设备大致相同 只是在 粘贴补片之前要在补片和舱盖玻璃的被粘便面上涂胶粘剂 工艺步骤如下 1 去除破损区域 孔径小于 2in 时用钻头 大于 2in 时用锯割 确保 去除破孔附近的全部裂纹 2 用砂纸打磨 去除熔接区舱盖和补片粘接区的表面膜 如果没有表面 膜 也要对粘接表面进行打磨以增加粘接强度 3 用加热毯 热气枪或其他热源在 90 摄氏度温度下软化补片大约 15min 以使它能够和舱盖表面协调一致 4 将胶粘剂涂在舱盖和补片的待粘接面上 5 将补片贴于破损区 6 如果需要真空加压固化 则在补片上放置真空袋 如果需要加热固化 则在连接线中埋入热电偶 7 加热加压固化后 去掉加热毯和真空加压装置 8 胶接完成后 检查胶接区域是否均匀 一般不允许存在气泡 9 对修补好的座舱进行增压密封性试验 实验表明 座舱有机玻璃粘接修理时对胶粘剂并没有特殊的要求 采用一 般的环氧树脂或丙烯酸酯胶粘剂都可以成功地完成胶接 需要注意的是 飞机舱盖玻璃在制造时可能采用不同的成型工艺 以上熔 接和粘接处理工艺对于浇铸成型的舱盖比较适用 而对于拉伸成型的舱盖 有 机玻璃熔融时将产生显著的收缩 容易在材料内部及补片的粘接表面上产生气 穴 修理后可能导致漏气现象 4 64 6 复合材料结构损伤修理复合材料结构损伤修理 复合材料是指由两种或两种以上的保留其物理和化学特性的材料组成的一 种新的多相材料 其各组分材料之间具有明显的界面 复合材料由于具有高比 强度 高比刚度 抗疲劳破损和抗腐蚀 易成型等一系列突出的优点 在飞机 结构上的应用越来越广 复合材料的组分通常包括较强的 脆性的 高模量的增强材料和较弱的 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 22 韧性的 低模量的基体材料 增强材料可分为纤维 颗粒 薄片等 为复合材 料提供强度和刚度 承受轴向载荷 并决定着复合材料的导电性 热膨胀系数 等物理性质 基体材料可分为树脂 聚合物 基 陶瓷基 金属基等 可改善 复合材料的物理化学性能 传递剪切载荷 支持和保护纤维等增强材料 使复 合材料保持一定形状 免受磨损和腐蚀 复合材料结构在几乎所有的现代飞机上的应用正与日俱增 在战斗中的损 伤也不是不可避免的 飞机上所采用的复合材料多采用层压板和蜂窝夹心两种 结构形式 1 飞机复合材料结构损伤修理的技术要求 复合材料结构特点不同于金属结构 其修理技术要求也与金属结构不同 飞机复合材料结构损伤修理的一般要求如下 1 修理后的结构强度和刚度 应尽可能恢复到使用条件下的设计许用值 2 恢复结构的功能使用 或者使用功能降低最小 即最少能完成一次飞 行或执行一次作战任务 3 经修理后 构件的质量增加应最少 对于飞机舵面的修理 质量分布 要满足气动平衡要求 4 对于有透波要求的夹心结构 如雷达天线罩一类 修理后应使其电 性能的变化最小 5 修理过程中不要过于增大损伤面积 6 修理工艺应满足前线恶劣环境条件下的使用要求 修理时间要尽可能 短 使用的工具设备要方便快捷 数量要少 2 层压板损伤修理 复合材料层压板是由单层板粘合而成的 常见损伤形式有表面轻微损伤 内部分层 脱胶 破损等 对层压板表面的小凹坑和小孔洞损伤 可在损伤区内灌注填充物 恢复结 构外形 对层压板的小面积分层损伤 可采用注射树脂法进行修理 此法不能完全 恢复损伤强度 可作为临时性修理 如图 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 23 注射树脂 对于层压板较大的破孔损伤 可采用贴补法或挖补法进行胶接处理 胶接贴补修理是用复合材料或金属材料制成补强板 以外补片的形式连接 到原构件的损伤部位 使损伤结构得以加强 这种修理方法的优点是补片制作 容易 施工简单 但对曲率较大的结构难以实施 为了减少剥离应力和剪应力 的集中 补片边缘一般做成 1 5 3 度的楔形角 这种修补形式类似于单面搭接 接头 通常能恢复原结构原有强度的 70 80 胶接挖补修理是指挖除损伤的部分 以同样的层压板对破孔进行填补修理 包括斜接式挖补和阶梯式挖补两种方式 斜接式挖补的角度一般为 3 6 度 阶 梯式挖补的每层阶差应该不小于 10 15 mm 当要去除的层数不超过 6 层时 可以采用单面挖补 超过 6 层时 在施工通路允许的情况下 可以学院双面挖 补 采用挖补法修理时 胶接面上的剪应力分布比较均匀 不存在偏心 补强 板的剥离应力较小 既能恢复损伤部位的强度又能恢复表面的气动性能 修理 效果较贴补法好 3 蜂窝夹芯结构损伤修理 蜂窝夹芯结构是由两块薄面板和中间胶接低密度的夹心组成的 面板材料 为复合材料 纤维玻璃布 碳纤维带或有机纤维布等 或金属材料 铝合金 钛合金或不锈钢等 夹心材料有泡沫塑料 铝箔蜂窝 芳纶纸蜂窝和玻璃布蜂 窝等多种形式 蜂窝夹芯结构损伤时 如果只有面板损伤 可根据面板的材料类型 采用 金属薄板结构和复合材料层压板的常用修理方法进行修理 当发生复合损伤 如穿透损伤 时 对于复合损伤 可进行挖补共固化修理 其工艺步骤一般如下 1 清除损伤和胶接面打磨 打磨有斜坡打磨和阶梯打磨两种 下图 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 24 斜坡打磨与阶梯打磨示意图 2 制作夹心塞和湿铺层 3 安装夹心塞和补强板 4 固化和表面修整 以上介绍的复合材料修理方法 技术上是可行的 在平时的损伤修理中已 经使用 但在损伤抢修环境中使用还存在许多问题 首先 受损复合材料的损 伤程度判定是一个难题 金属结构的损伤范围可通过视觉准确的检测 但复合 材料在受到炮弹等打击时 所产生的分层范围可能远远超出视觉检测的范围 采用 X 射线 超声波等探伤方法技术复杂 设备昂贵 体积较大 不适于抢修 队携带 第二个问题是修复表面的准备工作问题 为了确保粘结牢固 对未受 损的机体结构必须进行彻底的清洗 打磨和抛光处理 这一过程需要去除未受 损材料 不可避免地削弱了机体结构的强度 第三个问题是复合材料结构的水 分含量 受损复合材料在高湿度的环境中吸收的水分可超过其全部质量的 2 水分的存在将降低胶粘剂的粘接强度 因此胶接修理必须在一定的温度和湿度 环境中才能进行 必要时需要进行烘干等操作 最后一个问题是复合材料一般 都采用胶接修理 而进行胶接修理除了必要的工具 器材和胶粘剂之外 通常 还需具备加热 加压 冷藏等大量的辅助设备 如加热毯