损伤飞机修理工艺流程研究

■ 贾磊 于宁/石家庄海山实业发展总公司

0 引言

随着现代装备的不断升级，目前飞机大量采用新结构、新材料、新工艺，结构形式更加多样复杂，会出现飞机损伤的现实问题，必须开展损伤修理以保持机队规模。飞机损伤种类多、随机性大，便捷、快速、准确的损伤修理是基本前提。损伤飞机修理是一个复杂的决策过程，从专业技术角度来看，一般损伤较重、较难修理的为机体结构的修理。机体结构修理主要包括损伤检查、损伤评估和损伤修理。其中，损伤检查主要包括一般目视检查、详细目视检查和无损检测三种工作类别，根据需要，可以综合采用多种工作类型进行。损伤检查完成后，应对损伤进行评估，根据损伤评估结果的不同，制定机体结构损伤修理方案。飞机损伤结构修理一般包括止裂法修理、校形修理、补强修理、更换新件等方式。经过修理，使机体结构达到完整性要求，能够承受设计载荷，满足结构强度、刚度、稳定性、耐久性要求，恢复使用功能且修理增重小。操纵面等运动部件应满足质量平衡要求，气动外形变化小，修理所用时间短、成本低。

1 收集信息

收集信息主要包括受损飞机的型别、制造出厂日期、规定总寿命、翻修情况、总飞行时间及总起落数等飞机基本信息。同时，还应关注飞机近期所做的主要工作，如有无定检、翻修工作，定检、修理记录等，重点关注飞机受损的过程、引起该事故的原因、造成的结果、主要受损部位的损伤情况以及抢救过程是否存在二次损伤等，以便掌握受损飞机的主要修理内容，识别关键信息，开展针对性的维护保障工作。

2 损伤检查

为掌握飞机结构损伤情况，及时对损伤飞机进行针对性修复，需对损伤飞机进行损伤检查，以确定损伤范围。

2.1 检查原则及要求

1）损伤检查是飞机损伤修复工作的重要依据，执行检查时务必做到仔细和全面，避免因操作不当对飞机机体、机件造成二次损伤。检查时应做好检查记录，包括损伤部位、损伤程度的文件记录和照相/摄像记录，照相/摄像记录应能反映出损伤位置和损伤程度。

2）除特殊要求外，所有目视检查均为零件目视可达部位，必要时需对检查区域附近结构、系统等进行分解后检查。

3）对目视检查未见损伤及裂纹的一般零件，利用10 倍放大镜进行检测，对疑似裂纹采用无损检测方法进行确认。

4）对目视检查未见明显变形的框、梁等承力构件，可采用测量手段和无损检测方法进行确认。

5）对目视可见损伤的零件，可采用无损检测及尺寸测量方式进一步检查，以量化损伤尺寸并确定损伤位置和区域。

2.2 结构检查类别

1）一般目视检查

一般目视检查主要是检查机体结构较为明显的损伤、故障或其他异常情况，通常为一臂范围内。除有特殊要求外，一般目视检查是指在正常照明灯光下如日光、机库灯光、手电筒光等条件下进行的检查。

2）详细目视检查

详细目视检查主要是针对细微损伤进行的详细检查，通常为一尺范围内。详细目视检查除借助正常照明条件外，还可采用反光镜、放大镜等辅助工具，必要时应清洁机体表面。

3）无损检测

无损检测是指在不破坏或影响机体结构的前提下，利用机体材料内部结构异常或缺陷引起的声、光、电、磁等变化反应，以物理或化学方法为手段，借助现代器材设备，对结构内部及缺陷的类型、性质、数量、位置、尺寸及其变化进行检查和测试的方法。根据需要，往往可以采用多种工作类型进行检查。

2.3 检查工具及器材

1）砂布（砂纸）、洗涤剂、毛刷；

2）内窥镜、反光镜、5 ～10 倍放大镜；

3）涡流、磁粉、渗透、超声波等无损检测设备；

4）内径千分表、螺刀、开口扳手、榔头等工具；

5）结构拆卸工具及其他所需设备、工具。

2.4 主要检查内容

1）全机完整性检查

飞机损伤后无法直接飞到内场维修，通常是分解后陆运进厂，分解及运输过程难免会造成部分零部件缺失或不同飞机之间串件现象。为了保证飞机结构的完整性，应首先进行全机完整性检查，主要检查飞机各系统专业的产品、零件等是否完整、齐套，并梳理出缺失零件形成清册。

2）大部件结合检查

大部件结合检查主要是针对机翼—机身结合螺栓孔、垂尾—机身结合螺栓孔的孔径进行测量，目视检查机翼—机身结合螺栓、垂尾—机身结合螺栓、垫圈、螺母等表面和螺纹有无变形、裂纹、磕伤、严重划伤等，必要时可利用无损检测设备进一步检查。

3）水平测量与轮距测量

飞机水平测量和轮距测量主要是检测飞机受损后的整体变形情况。通常，飞机在制造时设置了很多水平测量点，主要分布在飞机的各个大部件位置上。各水平测量点与飞机水平基准面和对称面之间有规定的距离。按照飞机水平测量图和修理技术条件规定要求，完成飞机的水平测量和轮距测量，并做好相关测量记录以便修复时参考。

4）机体结构检查

结构检查前，应完成清洁工作（如清洁检查区域表面油污），必要时需去除密封剂和保护漆层；不能直接目视的部位应借助内窥镜或反光镜检查；目视检查发现异常现象的，需进一步确认检查。如疑似裂纹可采用相应的无损检测方法进行确认，漆层鼓包/破裂/剥落等缺陷应去除漆层后进行基体结构检查。

检查结构表面防护涂层（漆层或镀层）是否有损坏、起泡、破裂、剥离、脱落、渗漏和液体浸入等，防腐蚀密封剂是否存在老化、龟裂、脱落等。

检查所有可见区域的蒙皮、口盖、口框处的密封剂、胶垫、胶皮、气密托板螺母等是否存在裂纹、老化、龟裂、脱落等。

检查所有可见区域的框、梁、肋、桁条、底板、接头、壁板、带板、型材、耳片接头、角片、角材、支架、撑杆等结构件是否有裂纹、腐蚀、磨损、变形、划伤、擦伤、压痕、凹陷、失稳等，焊缝是否有开焊、裂纹等，衬套有无松动、脱落等。重点检查受损区域框缘、腹板、筋条R 区、系统开孔孔边、系统安装孔孔边等区域。

检查结构是否有裂纹、腐蚀、磨损、变形、划伤、擦伤、压痕、凹陷、失稳等；检查结构紧固件是否有松动、脱落、断裂、磨损等；详细目视检查进气道结构，包括进气道蒙皮、骨架、连接铆钉。

检查所有可见区域的铆钉、螺栓、螺母、托板螺母、高锁螺栓、双线螺栓组件等紧固件、连接件是否有拉长、变形、松动、脱落、断裂、磨损等。

检查复合材料结构是否有面板损伤、分层、脱黏、蜂窝塌陷等情况，必要时应进行无损检测。

3 损伤修理

应根据损伤检查报告制定飞机结构损伤修理方案。

3.1 修理原则及要求

1）损伤修理应恢复飞机固有的可靠性和技术指标，满足疲劳要求，并保证装配协调性和气动外形。

2）可修理结构件按等强度、等刚度原则修理，不可修理的需更换新件。

3）在损伤修理过程中，若有无法按预定处置方案进行修理的、新发现的损伤、技术状态差异及修理结果无法满足修理要求等情况，应报设计所处理。

4）飞机座舱、整体结构油箱等有气密、油密要求的结构部位（或区域），修理后应进行相应的气密或油密试验。

5）结构检查及修理后，应保持和恢复固有的腐蚀防护措施，如修补密封胶、去除毛刺、恢复结构表面涂层、清理排水路径、检查和清洗油液喷溅造成的污染等。

6）飞机金属结构表面出现划伤、腐蚀、浅表裂纹等，如损伤最大深度不超过该部位结构厚度的10%且小于1mm，可进行表面打磨、防护后继续使用。

3.2 损伤评估

作为损伤飞机修理工作至关重要的必备环节，损伤评估为修理方案的制定和器材订购提供了依据，奠定了基础。损伤评估是否准确，直接决定修理方案是否准确，损伤修理是否彻底，修理质量是否可靠，修理后飞机是否完全恢复技战术指标。

损伤评估主要是确定损伤修理容限，即确定损伤要修与不要修、能修与不能修的界限。其中，要修与不要修的界限，即许可损伤限制主要取决于结构损伤情况下的剩余性能；能修与不能修的界限，即损伤修理限制主要取决于修理工艺、条件、效率、经济性等因素。损伤尺度与结构修理的关系如图1 所示。

图1 损伤尺度与结构修理关系示意图

1）许可损伤

许可损伤是指不影响飞机完整性和使用功能的轻微损伤，仅需对飞机结构表面做简单处理，不需对飞机结构进行补强或换新。

2）可修理损伤

可修理损伤是指损伤或缺陷尺寸超过了许可损伤限制，但通过修理可以恢复飞机完整性和使用功能。

3）不可修理损伤

不可修理损伤是指损伤或缺陷尺寸超过了损伤修理限制，修理也无法恢复飞机的完整性和使用功能。

3.3 机体结构常见修理方法

1）止裂法

止裂法是在裂纹的尖端钻制止裂孔，消除裂纹尖端的应力奇异性，从而阻止裂纹的扩展（见图2）。在钻制止裂孔之前，应借助低倍放大镜确定裂纹尖端位置，以对止裂孔进行精确定位。止裂孔的大小通常与蒙皮的材料和厚度有关。止裂法是飞机结构修理中较为常见的一种修理方式，主要用于飞机金属外蒙皮较短裂纹的损伤修理。进气道内蒙皮等敏感部位一般不采用此法修理。

图2 止裂法示意图

2）加强法

当裂纹较长时，如果仅采用止裂法，虽然能够消除裂纹尖端应力的奇异性，但止裂孔尖端应力集中，在复杂的交变载荷作用下，裂纹还会穿过止裂孔继续扩展，因此需要采用加强法修理（见图3）。

图3 加强法示意图

3）校形法

校形法是指用表面光滑的榔头和顶铁对薄蒙皮浅层凹坑进行校形，使其形状恢复要求的修理方法。当无法从结构两侧进行校形时，可在压坑处钻制直径为4 ～5mm 的圆孔，用较硬的钢条制成钩形，将凹坑处变形拉起修平，然后用空心铆钉堵孔。

4）更换新件

结构损伤较为严重，采用止裂法和加强法很难满足技术要求时，一般需要更换新件。更换新件分为整体换新和局部换新。整体换新是将原来的结构全部分解后进行换新，局部换新是对损伤区域进行切割、修整，只对部分结构换新。换新时一般都需要通过特制的工装夹具来辅助新件的定位安装。

3.4 复合材料结构修理

1）机械连接修理

机械连接修理是将金属补片或复合材料补片通过螺接或铆接的形式盖住损伤区或缺陷区的一种常用修理方式。其中，金属板多为钛板，也可用铝板。一般临时性修理采用此方法较多，如战伤抢修，其优点是方便快捷，便于野外修理时使用，但有时也会产生应力集中，影响飞机气动外形。

2）胶接修理

胶接修理分为贴补修理和挖补修理两种。

贴补修理是用胶接的方法将修理用补片粘贴在损伤区或缺陷区的复合材料结构件上的一种修理方法（见图4）。该方法多用于平面结构，补片可以采用已固化好的复合材料层板，也可采用预浸料，现场进行铺贴。

图4 贴补修理示意图

挖补修理是去除损伤或缺陷区材料，然后重新固化胶接的一种修理方法（见图5）。挖补时可采用阶段挖补法和斜搭接法，两者效果相当，但工艺方法不同。目前多采用斜搭接法。挖补法是较为先进的工艺方法，使用范围较广、效果好，但操作复杂，对技术要求高。

图5 挖补修理示意图

3）注胶修理法

注胶修理法是采用流动性较好的树脂，利用注射器将其注入复合材料制件的分层或脱黏缺陷处，完成损伤修复。该方法简单易行，适用于孔边或层板边缘分层处，但其对内部分层结构的修理效果不佳。

图6 注胶修理法示意图

4 修理后验证

1）损伤修理或换新的结构、零件等安装后的间隙、阶差等应符合设计图样要求。

2）整机装配完成后，按要求对各系统进行气密、油密检查，各项结果均应符合设计要求。

3）装配、调试工作完成后，按要求进行全机水平测量和轮距测量，并将测量结果与修理前测量结果进行对比，确认飞机修理后整体变形情况是否符合设计要求。

4）损伤修理工作完成后，按试飞大纲要求和试飞程序组织试飞验证。

5 总结

以上对损伤飞机结构检查的基本程序和内容进行了梳理，有利于固化损伤飞机修理基本程序和流程，可为建立损伤飞机修理标准、修理流程及战伤抢修管理文件提供参考。