飞机铝合金结构的修理方法和应用航空维修课程

1、A340垂直尾翼外表蒙皮飞机铝合金构造的修理方法和应用一、飞机铝合金的构造及特点1.蒙皮的构造及特点蒙皮是包围在机翼骨 架外的维形构件，用粘接剂 或怫钉固定于骨架上，形成 机翼的气动力外形。蒙皮除 了形成和维持机翼的气动 外形之外，还可以承受部分 气动力。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。皮与机翼蒙皮的作用和构造一样。如衍梁、衍条、泡沫夹层蒙皮、隔框的不同组合、可以形成机身的不同构造形式。假如蒙皮较厚，那么衍梁、衍条、隔柜可以较弱；假如蒙皮较薄，那么上述骨 架也应该较强、较多。机身蒙皮2梁的构造及特点翼梁是最主要的纵向构件，它承受全部或大部分弯矩和

2、剪力。翼梁一般 由凸缘、腹板和支柱构成如下图，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 上下凸缘用螺钉或怫钉相连接。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。衍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， 怫接在蒙皮内外表，支持蒙皮以进步其承载才能，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。的桁梁1-蒙皮2一桁梁2 桁条 3 蒙皮 4 加强隔框桁梁式机身1桁梁5普通隔框式机翼的构H典型梁 造高比强铝合金机翼.长桁的构造及特点长桁桁条是与

3、蒙皮和翼肋相连的构件。各式桁条.隔框的构造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。故材料和构造都比普通隔框强。整体式加领隔帼I 17 壁折式加强幅而 现*接头；2下芾搐久4-16 督通陶柜 理心桁务的开口4-1B 田式加强隔堂5.翼肋的构造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，

4、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。翼肋构造翼肋骨架.、飞机铝合金构造的修理方法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：? 破坏了飞机的良好气动性能? 使损伤部位的蒙皮强度降低，承载才能下降? 危及飞行平安铝合金蒙皮分：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。蒙皮细微损伤的修理蒙皮细微损伤：蒙皮某些部位产生细微的煽动、压坑或划伤等。蒙皮煽动的修理? 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

5、接形式将加强型材制出相应的下陷或弧度图4 -3 蒙皮一般鼓动的加强蒙皮压坑的修理蒙皮上的压坑，主要是破坏了蒙皮的光滑外表。?压坑微小，分布分散、且未破坏内部构造，那么不必修理。?压坑较浅，范围较大，用无锐角且外表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45mm孔，用适当的钢条打成钩形，拉起修平，然后用螺纹空心怫钉堵孔。压坑较深，范围较大时，可在压坑处开直径为1016mm的施工孔，用钩 子钩住，锤击蒙皮四周使其恢复平整。然后安装堵盖怫钉堵孔。(号)用于非密封舱段的螺检 (b)用于密封舱段的黑楼1 一蒙皮，2一螺栓；3一垫圈：4自锁螺母,5密封垫豳；6密封胶网压

6、坑较深，范围较大时，可在压坑处开直径为 1016mm的施工孔, 用钩子钩住，锤击蒙皮四周使其恢复平整。然后安装堵盖怫钉堵孔。压坑较深，且出现棱角，整形比拟困难裳电上出现 被柏堤箭头所不为 I整敲方向用4-7整形蒙皮出现械角时的整形与加强蒙皮裂纹的修理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1.5 2mm的方法止裂。止裂孔图4 -8止裂孔位置的几种情况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怫补一块与蒙 皮材料一样、厚度相等的加强片。图4 - 9外贴盖板倒角蒙皮破孔的修理图4-13 托底平补法蒙皮小破孔的无强度修理蒙皮大范围损伤的修理修理措施：必须更换部分

7、蒙皮，才能恢复其强度和外形。蒙皮大范围损伤往往伴随骨架损伤，为了保持飞机的外形修理顺序：先骨架后蒙皮。梁缘条和长桁的修理方法损伤类型：缺口、裂纹、断裂等。缺口的修理宽度较窄的缺口一般小于 5mm：沿构件的截面方向测量只需将缺口锤修成光滑的弧形，用砂纸打光后涂上底漆即可。宽度较宽的缺口：沿构件的截面方向测量需把缺口切割整齐，用填片填上缺口，并怫上加强片缺口的修理裂纹的修理裂纹长度较小不大于2mm时：采用错修法。裂纹长度大于2mm,小于构件一边宽度的2/3时：在裂纹的末端钻小22.5mm的止裂孔后，用加强片加强裂纹长度大于构件一边宽度的 2/3时：在裂纹的末端钻小22.5mm的止 裂孔后，用与构件

8、一样的型材进展加强。如便于整根取下：采用更换的方法修理，即取下断裂构件，用材料一样、 规格相等的型材，制作新构件，按原孔怫接。如不便于整根取下：那么接补型材修理。2.3隔框和翼肋的修理方法典型损伤：范围较小的变形、裂纹或破孔，也可能产生范围较大的损伤 修理的要求：恢复损伤框、肋的外形和强度。变形的修理框、肋的变形多出如今框、肋的腹板上，可采用整形的方法恢复平整。假如整形后仍有煽动，可在变形部位怫接加强片或型材， 以进步框、肋的稳 定性。裂纹的修理框、肋上的裂纹长度 5mm时：对框、肋的强度削弱不多，修理时可在裂 纹端头钻直径1.52mm止裂孔后使用。对于在减轻孔、槽口等原切口边缘处出现的 不大

9、于5mm的裂纹，可将裂纹 锤修圆滑，不必加强。当框、肋上的裂纹长度5mm,但未超过框、肋截面高度的1/3时： 修理方法:裂纹末端钻止裂孔。怫一块与框、肋材料一样、厚度相等的 加强片。当框、肋上的裂纹长度超过框、肋截面高度的1/3时,使框、肋的强度降低很 多，应按框肋的断裂方法修理。图4-69隔框裂纹的修D理破孔的修理补片ffl4-70翼肋破孔的修理A-A图4-71翼肋中段的接补修理隔框断裂的修理三、飞机铝合金构造损伤的事例飞机蒙皮的大面积更换上图为GAMECO广州飞机维修工程为南航一架 B-737cL飞机完成了 两张整体蒙皮的更换工作。所更换蒙皮的面积之大，尚属国内首例。此项工作是 GAMEC

10、O根据南航要求，按照厂家工程指令对所指定的B-737飞机后机身STA727-907站位下方两侧S20-S25之间两块长度接近7米，宽近2米的整张蒙 皮进展改装更换，以此到达飞行平安要求。整个工程涉及有关区域几百个部件的 拆卸和重新安装，上万个新紧固件孔必须确保同时准确定位，每块大约14平方米的新蒙皮又务必与存在多曲度方向的机身轮廓完美贴合。GAMECO工作团队通过不断研究探究，面对和克制了许多由这次首例改装带来的技术和施工难点， 包括由于新旧蒙皮外形尺寸和双向曲度都存在差异造成的定位困难、多处搭接带重要紧固件的重新定位、以及多处蒙皮补片的重新修复等。图3.2飞机裂纹检测由中国民航地面特种设备研

11、究基地机器人研究所开发的飞机外表爬行机器人实验系统于昨日在我校工程训练中心的波音 737-200和伊尔-18飞机上进展了 测试试验，对机器人的气动系统、机械构造、控制系统、通讯系统、导航系统及 目的检测系统进展了全面测试，获得较好效果。该机器人系统可携带视觉及电涡 流传感器，进展飞机蒙皮裂纹与腐蚀等构造缺陷的无损自动检测。目前只有美国等少数国家正在进展该项研究并已获得了实用性成果。飞机外表爬行机器人的研 究成功对进步对飞机外表缺陷的检测精度， 缩短飞机的检修维护时间，保障检查 人员的人身平安，具有重要意义。图3.3F15出现蒙皮裂纹美国？空军时报？报道 由2007年11月2日密苏里州空中国民警

12、卫队一架F-15战机发生坠毁事故所引起的检查中，现又发现了具有一样裂纹的第9架F-15鹰战斗机。据密苏里州坠机事故调查委员会的指导称，其所关注的问题是F-15战机蒙皮下的前金属纵梁，该梁主要支撑驾驶舱和加固该战机。Ameco顺利将一个重达吨的尾翼垂直安定面从一架 A340飞机上拆下，开场 为其施行机身站位80框至87框构造框的改装。四、实际损伤构造的修理修理措施:必须更换部分蒙皮，才能恢复其强度和外形。蒙皮大范围损伤往往伴随骨架损伤，为了保持飞机的外形。修理顺序：先骨架后蒙皮。更换蒙皮的方法施工步骤：切割损伤蒙皮，制作与怫接衬片，配制新蒙皮，安装定位和对缝，怫接新蒙 皮。详细步骤：1切割损伤蒙

13、皮2制作与怫接衬片3配制新蒙皮并安装定位与对缝4怫接新蒙皮步骤1：切割损伤蒙皮 切割新蒙皮，考前须知：?切割线与构架平行，在转角处要挫修成圆角，防止应力集中；? 为增加接缝处的稳定性，切割线要靠近构架，但切割线必须和构架保持 一定间隔 一般为4050mm，以便怫接衬片。? 当损伤靠近蒙皮原有的接缝时，应用原接缝进展接补。? 切割线应尽可能避开怫钉。? 切割下的旧蒙皮，不要随意剪开或损毁，以便作为制作新蒙皮和新蒙皮 钻制怫孔的参考。? 损伤蒙皮切割后，钻去所有与骨架相连的饿怫钉，便可将其撤除步骤2：制作与怫接衬片 衬片的两种形式:?衬片是一个整条时：桁条、肋框需要制作下陷，使桁条、肋框和蒙皮之间

14、 有一个间隙，以便衬片从间隙中顺利通过。特点：蒙皮接缝处的稳定性较好，但施工较困难，多用于受力较大的部位。? 衬片分段时：衬片应作下陷或弯边，以便和构架怫接为一整体。特点：施工较容易，但接缝处的稳定性较差，多用于受力较小的部位。蒙皮衬片分段的衬片衬片应作下陷或弯边，以便和构架怫接为一整体。步骤3：配制新蒙皮并安装定位与对缝新蒙皮的要求：与原蒙皮的材料、厚度一样。配制方法：按切割下来的旧蒙皮进展划线，每边应留出一定的加工余量采用测量方法配制等。新蒙皮的定位方法：划线法；钻制定位孔法划线法在新蒙皮和原蒙皮相对应的位置上划出定位线, 准。每次对缝边都以定位线为基划定位线钻制定位孔法在新蒙皮和构架上钻

15、出定位孔不少于 2个，每次对缝修边时，以定位孔 为基准，确定新蒙皮的安装位置。图4-33定位孔定位法新蒙皮对缝的方法：平行线法 步骤:? 用直尺在原蒙皮上划切割缝的平行线，保持间隔L；? 将新蒙皮安装定位，在旧蒙皮上划出间隔 L的平行线，即切割线;? 按切割线剪去新蒙皮的多余材料，挫修边缘，进展对缝。延长线法步骤：? 用直尺在原蒙皮切割缝的两端向外划延长线；? 将新蒙皮安装定位，用直尺连接延长线，即切割线用特殊工具定位法方法:工具的下端放在切割线上，上端放在新蒙皮上，使下端沿切割缝挪动，上端 也随之在新蒙皮上划出切割线。4怫接新蒙皮一一怫孔确实定新蒙皮与衬片怫接：由于衬片上没有怫钉孔，可同时钻

16、出。新蒙皮与构架怫接：由于构架原来已有怫孔，新蒙皮上的怫孔必须和构架上的怫 孔一致。新蒙皮与构架怫接时，新蒙皮怫孔位置确实定：?假如蒙皮的损伤部位在飞机容易施工的地方，可将新蒙皮固定于损伤处，根据构架怫孔从内向外钻出来确定。?假如蒙皮的损伤部位在飞机较难施工的地方，根据蒙皮损伤的程度分别确定：当旧蒙皮损坏不严重时，经整形后，旧蒙皮的怫孔位置没有变化，可按旧 蒙皮的怫孔来确定。当旧蒙皮损坏严重时：用划线的方法确定怫孔的位置。用定位钉或定位工具确定怫孔的位置。当旧蒙皮损坏严重时：用划线的方法确定怫孔的位置。用定位钉或定位工具确定怫孔的位置。怫接新蒙皮一一怫接的顺序对于单曲度的蒙皮：先怫弯曲中心线附

17、近的一列怫钉，再依次怫向蒙皮的一端。然后，再从中心线开场依次怫向另一端。对于双曲度的蒙皮：先从蒙皮的中央开场，逐渐怫向蒙皮的四周。在怫接每个区域时，应按对称 顺序进展。(b)图4-41从蒙皮中央向四周钏接蒙皮更换时的强度校核略图4-42蒙皮接缝处载荷的传递4.4蒙皮更换后的质量检验1蒙皮外形的质量要求为了使飞机具有良好的空气动力性能，修理蒙皮时，必须保持机体外形光滑流线，度量外形准确的指标有：a.气动外缘型值公差：实际切面外形相对理论切面外形允许的偏向。b.气动外缘波纹度公差：用来控制飞机各部件纵横向气动外缘流线光滑度的 公差，用实际外缘与波长之比来度量c.部件的前缘和后缘直线度公差：机体部件的前缘和后缘应成直线，无弯度和起 伏。某些部件直线度允许有偏向。d.蒙皮对接公差：部件对合处蒙皮对缝间隙及阶差。e.其他指标：操纵面吻合公差、部件对合公差、钉头凸出量公差等。2蒙皮外形检查方法检验样板、卡板：检查外形。直尺：检查某些部件纵向的直线度。塞尺：检查对缝间隙。图4-47检验样板与塞尺(b)附录自我评价：通过课堂学习、上周三的考试和这次论文的大量准备， 我对？飞机构造检修？ 的内容有了较高的认识，特别是飞机铝合金构造特点、常见损伤类型和修理方法 有了较为系统的理解。为自己以后从事与此相关的工作打下了一