第23卷 第3期 2005年9月 飞 行 力 学FL IG HT DYN AM ICS V ol.23 N o.3Sep.2005 收稿日期:2005-02-01;修订日期:2005-07-05 作者简介:屈玉池(1961-),男,陕西长安人,研究员,主要从事航空发动机结构强度与科技情报信息管理研究。 飞机结构完整性研究现状及发展方向 屈玉池1,2,晁祥林2,陈 琪2 (1.西北工业大学航空学院,陕西西安710072;2.中国飞行试验研究院情报档案中心,陕西西安710089) 摘 要:飞机结构完整性是确保飞机安全寿命的重要条件之一。简要介绍了结构完整性在飞机设计中的发展进程及其作用;以F -4C /D 和F -16飞机为例,叙述了结构完整性在飞机结构设计和验证中的应用情况;最后指出 当前我国结构完整性技术的研究现状,以及下一步的研究重点。 关 键 词:飞机结构完整性;军用规范;载荷谱;损伤容限 中图分类号: V 215 文献标识码: A 文章编号:1002-0853(2005)03-0009-04 引言 飞机结构完整性大纲是从1957年B -47飞机出 现疲劳问题后提出的,由此对飞机结构完整性的研究逐步形成并得到发展,在飞机结构分析中的应用于1970年前后发生飞跃。1969年,一架F-111飞机由于机翼关键接头存在漏检裂纹,仅100飞行小时就发生事故;在此期间,C-5A 疲劳试验样机也过早地产生开裂现象。所以,1975年12月发布的《M IL-STD -1530A 美国空军结构完整性大纲(ASIP )》增加了结构损伤容限和耐久性分析以及地面试验要求,提高了对飞机结构完整性要求[1]。在以后的十几年中,结构完整性技术有了进一步的发展,并形成了《M IL -A -87221(U SAF )飞机结构通用规范》和《M IL-A-8860B(AS)飞机强度和刚度系列规范》。这些规范在近十几年来广泛用于飞机结构设计和验证。随着断裂力学、概率断裂力学的发展,在结构完整性要求的损伤容限、耐久性等分析中又融入了概率统计方法,使解决随机因素下结构发生破坏问题成为可能,进一步完善了结构完整性理论和方法。 1 飞机结构完整性研究进展 在1970年以前的结构完整性大纲中,结构分析的重点是静强度和“安全寿命”疲劳设计方法。该方法利用了一种假设,即用疲劳样机代表所有的生产型飞机,假定部队所用飞机的“安全寿命”为疲劳样 机寿命的四分之一。然而,正是在关键结构部位存在没有检测出的较大的初始裂纹引发了F -111飞机事故。该事故说明,所采用的安全寿命疲劳设计分析方法存在缺陷,所做的全部疲劳试验并不能预测出这类飞机结构破坏,因此,所应用的M IL-A-8860系列飞机强度和刚度规范不能满足飞机结构完整性要求,迫切需要一种新的满足结构完整性要求的评估飞机安全寿命的分析方法,由此推动了飞机强度和刚度规范的改进和飞机结构完整性技术的发展。 在1970~1980年执行的飞机结构完整性大纲中,结构安全寿命要求通过损伤容限和耐久性分析体现,并以规范的形式得以贯彻,使飞机结构能承受在制造、维修或服役期间所形成的裂纹而正常服役。美国军用规范M IL -A -83444规定了飞机结构的损伤容限要求;M IL -A -008666B 规定了耐久性要求;M IL -A -8867A 规定了地面试验要求。这三部规范反映了当时有关耐久性、损伤容限和地面试验的技术现状,并与其它结构规范共同构成了M IL-STD-1530飞机结构完整性大纲框架。 M IL-STD-1530A 把损伤容限和耐久性要求分开,损伤容限用破损-安全概念或缓慢裂纹扩展概念设计实现。为了满足耐久性要求,规定试验中所验证飞机的经济寿命必须大于设计服役寿命。在飞机结构评价中,损伤容限和耐久性要求还用来决定部队对飞机结构的维修计划,并提供检查、修理的方法和预期的时间。 近十几年来,结构完整性技术有了更进一步的
常见飞机蜂窝板损伤形式及修理方法 航空器复合材料中的蜂窝板是由薄而强的两层面板中间胶接蜂窝材料而成的一种新型复合材料,也称蜂窝层合结构(见图1)。其面板选材有金属板、玻璃纤维、石英纤维、碳纤维等;夹心材料主要有芳纶、玻璃纤维、铝合金及发泡型结构。蜂窝可制成不同的形状。飞机上的蜂窝结构是由耐腐蚀夹心、面板、衬垫、隔板(假梁)、边肋等零件胶合而成。面板与夹芯之间用胶膜胶接,蜂窝夹芯用芯子胶和耐腐蚀胶根据实际需要形状施加真空压力后加温胶接成型。 图1 蜂窝夹心板结构 一、航空复合材料蜂窝结构损伤种类 根据航空复合材料蜂窝结构部件在使用过程中可能出现损伤的情况,我们可以大致将胶接蜂窝结构部件的损伤分以下5类: 1、表面损伤 图2 典型表面凹坑 此类损伤一般通过目视检查发现,包括表面擦伤、划伤、局部轻微腐蚀、表面蒙皮裂纹、表面小凹坑和局部轻微压陷等。这类损伤一般对结构强度不产生明显的削弱。 2、脱胶及分层损伤
该损伤是指纤维层与层之间或面板与夹芯之间的树脂失效缺陷,主要通过敲击检查、超声波检测等手段发现。此类损伤一般不引起结构外观变化,大多是在生产过程中造成的初始缺陷,并在反复使用过程中缺陷不断扩展而导致的。脱胶或分层面积过大会引起整体复合材料强度的削弱,应及时予以修补。 3、单侧面板损伤 这类损伤包括单侧面板局部压陷、破裂或穿孔,一般通过目视检查即可发现。该类型损伤能使一侧面板和蜂窝夹芯都受到损伤(表面塌陷),对气动性能和结构强度影响较大。一旦发现该类损伤必须经过修理和检验确认后方能能重新使用。 4、穿透损伤 该类型损伤是指蜂窝部件出现穿透性损伤、严重压陷和较大范围的残缺损伤等。此类损伤对结构性能和强度有严重的影响,根据受损情况立即予以修理或按需更换新件。 5、内部积水 该损伤原因主要由于蜂窝结构边缘或蜂窝材料对接边缘密封不严或密封失效,在长期使用过程中由于雨水渗透、油液浸泡以及水汽冷凝而造成蜂窝夹芯出现积水。虽然一般情况蜂窝内部积水不会造成严重影响;但在冬季日夜气温变化较大的情况下,由于积液结冰膨胀将会会造成复合材料部件内部树脂基体脱胶;同时在积液的长期浸泡下也会使复合材料的树脂基体的胶接强度大幅降低而降低部件的整体性能;特别是各类复合材料制备的舵面、襟翼、翼身整流罩及发动机部件等,均应及时检查其内部蜂窝结构的积水情况并作出相应修理措施。目前该类损伤主要通过红外热成像、X-射线检测仪等手段进行检测。 二、蜂窝结构的检查方式 1、目视检查 目视检查法是使用最广泛、最直接的无损检测方法。主要借助放大镜和内窥镜观测结构表面和内部可达区域的表面,观察明显的结构变形、变色、断裂、螺钉松动等结构异常。它可以检查表面划伤、裂纹、起泡、起皱、凹痕等缺陷;尤其对透光的玻璃钢产品,可用透射光检查出内部的某些缺陷和定位,如夹杂、气泡、搭接的部位和宽度、蜂窝芯的位置和状态、镶嵌件的位置等。 2、手锤敲击法 用于单层蒙皮蜂窝结构。用手锤敲击蜂窝结构的蒙皮,根据不同的声响来判断蜂窝结构是否脱胶。敲击时,注意锤头与蒙皮垂直,力度适当,以能判断故障不损坏蒙皮表面为宜。为使判断准确,可先在试件上试验。敲击回声清脆是良好,沉闷是脱粘。 3、外场在位检测的便携式相控阵超声波C扫描检测系统
1.三个方面的内飞机的制造过程可分为毛坯制造、机械加工、组装装配和试验。 2.飞机装配主要研究如何合理的划分装配单元和制定装配路线,装配时工作的定位方法, 保证装配准确度理论和方法,装配中所采用的各种连接技术,各种结构的装配方法和过程,装配型架的构造和制造技术,保证工艺装配之间斜桥的原理和方法。 3.装配和安装工作机械化和自动化程度较低,手工劳动量比重大,劳动生产率低,质量要 求高,技术难度大 4.飞机主要的连接方法铆接,焊接,胶接,螺接。 5.飞机修理指为恢复飞机的良好状态,而进行的各项技术活动,修理按其深度和广度分为 翻修、大修、中修、小修等不同等级。 6.“6S”管理的含义和内容 6S管理是指在工作中,所指定的管理要求,对作业环境、设备、工装、工具、材料共件、人员等要素进行相应的管理,整顿,规范,清洁,素养,安全。 7.一流环境的概念及内容:是指工作环境,生活环境,组织文化氛围等达到当地最好水平, 即第一流环境,其包括三个方面的内容:通过推行“6S”管理和厂荣厂貌的治理,创造一个花园式工厂;通过开展创建精神文明小区活动建个优美、适宜、文明的小区;通过推行形象文化建设,营造一个和谐融洽的人文环境。 8.飞机的装配过程:将大量的飞机零件,按图纸,技术条件和一定的组合顺序逐步装配称 组合件、板件、段件和部件,最后将各部件对接乘飞机的主体。 9.装配件是有两个以上的零件形成的可拆卸和不可拆卸的飞机的组成部分,可分为部件和 组合件。 10.飞机各部分结构按一定的连接处分解的接触面统称为分离面,分为设计分离面和工艺分 离面。 11.装配的基准:以蒙皮外形为基准;以蒙皮内形为基准;以飞机骨架为基准 12.定位方法:划线定位法,晒线定位法,装配孔定位法,装配夹具定位法,用标准工艺件 定位法,工件定位法。 13.固定的目的和含义:参加铆接装配的零组件,按选定的方法定好位后,都要在铆缝放上 个一定数量的铆钉或隔一定距离,用铆钉或穿心夹连接,即固定。目的在于使参加装配的零组件在铆接过程中始终符合定位要求,防止相互串位及因串位可能引起的变形。 14.飞机装配的准确度:制造准确度和协调准确度。 15.飞机装配准确度要求 空气动力外形的准确度(飞机外形准确度,外形表面平滑度) 各部件之间对接的准确度 部件内各零件和组合件的位置准确度。 16.提高准确度的方法 工艺补偿方法:装配时相互修配,装配后精加工 设计补偿方法:垫片补偿,间隙补偿,连接补偿件和可调补偿件。 17.制孔的工具和方法风钻:开工前先从进气嘴处注入少量润滑油,保证风钻的工作性能 和工作寿命;用风钻钥匙打开钻头卡,安装好切削工具,并用风钻钥匙夹紧,不住撞击钻头卡夹紧切削工具;右手持握手柄,食指按下启动按钮启动风钻,保持风钻平稳工作; 风钻不应长时间空钻,以避免机件急剧磨损。 18.风钻的组成:手柄部分、动力部分和减速部分及钻头夹等组成。 19.沉头窝的制作工艺:锪窝工具和压窝工具 20.铆枪的使用方法 开工前先从进气嘴处注入少量润滑油,保证风钻的工作性能和工作寿命;应保证规定的
飞机结构修理 飞机的机体结构通常是由蒙皮和骨架等组成。蒙皮用来构成机翼,尾翼和机身的外形,承受局部气动载荷,以及参与抵抗机翼,尾翼,机身的弯曲变形和扭转变形。骨架包括纵向构件主要包括梁和桁条组成其作用主要是承受机翼、尾翼、机身弯曲时所产生的拉力和压力;横向构件包括翼肋、隔框等,主要用来保持机翼、尾翼和机身的截面形状,并承受局部的空气动力,各类飞机大部分以铝合金作为主要结构材料。飞机上的蒙皮、梁、肋、桁条、隔框和起落架都可以用铝合金制造。因为其密度小、强度高的优点,在航空材料中得以广泛的应用。铝合金结构在使用过程不可避免地受到不同程度的损伤,如蒙皮破孔、梁缘条裂纹、框变形等,因而需要采取相应的方法加以修理,保证各个结构能够在使用中安全负载和工作。主要介绍飞机铝合金蒙皮、梁、桁、框及肋等结构的维修方法 1.飞机铝合金蒙皮 蒙皮是包围在机翼骨架外的维形构件,用粘接剂或铆钉固定于骨架上,形成机翼的气动力外形。蒙皮用来构成机翼、尾翼和机身的外形,承受局部空气动力载荷,以及参与抵抗机翼、尾翼、机身的弯曲变形和扭转变形。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。
机身蒙皮与机翼蒙皮的作用和构造相同。如衍梁、衍条、蒙皮、隔框的不同组合、可以形成机身的不同构造形式。如果蒙皮较厚,则衍梁、衍条、隔柜可以较弱;如果蒙皮较薄,则上述骨架也应该较强、较多。 2.梁的结构及特点 翼梁
翼梁是最主要的纵向构件,它承受全部或大部分弯矩和剪力。翼梁一般由凸缘、腹板和支柱构成(如图所示),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铆钉相连接。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。 桁条与桁梁 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,铆接在蒙皮内表面,支持蒙皮以提高其承载能力,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。
填空题 1、机装配中,常用的定位方法用画线定位、用装配孔定位和用装配夹具(型架)定 位。 2、确定铆钉孔位置的常用方法有按画线钻孔、按导孔钻孔和按钻模钻孔。 3、飞机转配铆接中,有正铆和反铆两种锤铆方法。 4、工艺分离面的主要特点是采用不可卸连接,设计分离面的主要特点是采用可卸连接。 5、密封铆接的密封形式有自密封铆接密封、缝内密封、缝外密封和表面密封四种。 6、胶接点焊有“先胶后焊”和“先焊后胶”两种基本的工艺过程。 7、在飞机制造成批生产中,采用分散装配原则时,其协调内容一般为工件与工件之间的协 调和工件与装配夹具(型架)之间的协调。 8、飞架制造中,模线可分为理论模线和结构模线。 9、在飞机装配中有三大连接技术,分别是铆接、胶接和焊接。 10、飞机装配型架一般由骨架、定位件、夹紧件和辅助设备等部分组成。 11、飞机装配夹具除了有起定位作用外,还有校正零件形状和限制装配变形的作用。 12、在飞机装配中除了用用装配夹具(型架)作为主要定位方法外,对不太复杂得组合件或 板件可用装配孔定位的定位方法。对无协调要求及定位准确度不高的部位可采用用划线定位的方法。 13、飞机部件的对接,一般采用叉耳式及接头、围框式接头和胶接式接头等三式。 14、飞机制造中,传统方式是采用实物的模拟量协调系统,现代方式是采用数字量尺寸传递 体系。 15、装配型架的骨架的结构形式有框架式、组合式、分散式和整体底座式。 16、切面样板有切面内、切面外、反切面内和反切外面等四种。 17、胶接点焊是高剪切强度的胶接和低成本的点焊组合。 18、设计分离面是为结构和使用需要而取的,主要特点是采用可拆卸连接。 19、在飞机装配中,铆接是应用最广泛的一种连接技术。 20、机尾翼相对于机身位置准确度是通过飞机水平测量来检查的。 21、普通铆接的铆接过程是制铆钉孔、制埋头窝(对埋头铆钉而言)、放铆钉和铆接。 22、比较复杂的机身总装型架的骨架一般采用分散式。 23、胶接点焊中,胶接体现的主要特点是高剪切强度,点焊体现的主要特点是低成本。
图1右平尾上蒙皮腐蚀损失情况 用复合材料技术修理金属飞机结构的修理记实 Re p air Practice of Usin g Com p osite Technolo gy for Aircraft Metal Structures ?陈绍杰/沈阳飞机研究所 用 复合材料技术修理金属飞机结构是一项比较新的机体结构修理技 术,90年代已为世界各国普遍采用。该方法实质上是由复合材料结构胶接修理方法发展而来的,此时贴补的胶接补片不是贴在复合材料结构上而是贴在金属结构上。该方法特别适用于金属飞机结构的裂纹的腐蚀等多发性常见损伤,是目前世界上公认的一种优质、高效、低成本的修理方法。原5航空制造工程6杂志已对该项技术作过相应的报道。 任务来源 用复合材料技术修理金属飞机结构,虽然在国际上已是一项成熟的新技术,但在我国国内基本上还是一个空白。有鉴于此,以沈阳飞机制造公司(沈飞)为主,有沈阳飞机研究所参加与希腊的H AI(H ellenic Aeros p ace Industr y )合作成立了/沈阳)Hellenic 飞机修理公司0,拟从希腊引进该项技术,推广应用于国内的军、民机修理业务。HAI 是希腊一家国家控股的国有大型飞机和发动机修理公司,始建于1975年,在欧洲同业者中占有较重要的技术地位。 沈阳)H ellenic 飞机修理公司于1999年7月7日~9日在沈飞公司进行 了第一次采用该技术进行飞机修理,因为这是首次将该技术用于国内飞机的修理实践,故某种程度上带有演示验证的性质。修理材料、修理设备均由希方提供,操作亦由希方为主进行。修理方案和设计及则由双方合作进行。为此希方派来3名技术和操作人员完成了具体的修理工作。 待修结构及损伤情况 待修飞机结构是某型飞机的两个水平尾翼。该机是一架返厂大修的飞机。因该机长期在沿海使用,由环境条件造成多处腐蚀损伤。此次修理的具体对象为该机左右平尾翼尖接近配重处的腐蚀损伤,计有左尾下蒙皮、右平尾上、下蒙皮共3处,具体腐蚀性能 详见表1。 图1给出了一张腐蚀情况的照片,该照片为打磨去除损伤后的情况,从照片上清晰可见损伤严重处的腐蚀深坑。 该机平尾主受力盒的壁板材料为LC9铝合金,相当于7075-T 6,为高强铝合金。该部位除承受静载外,还有翼尖处 用复合材料技术修理金属飞机结构是当今一项比较新的修理技术,本文介绍了在我国首次进行的具有演示验证性质的一次修理实践。
飞机装配与一般机械的转配有些不同,但飞机装配和一般机械的装配究竟有什么的不同?下面就简单的介绍一下: 1.、一般机械的装配工作占产品劳动总量的20%,而飞机装配占劳动总量的50%——60%,而且质量要求高,技术难度大 2、飞机装配使用了许多复杂的装配型架,飞机制造的准确度很大程度上取决与装配的准确度,而一般机械主要取决于零件制造的准确度。 3、飞机装配采用许多复杂的型架 4、飞机装配中零件数量,零件大,刚度小,产量比通用机械小 5、通用机械用公差配合制度来保证装配精度,飞机是以采用模线样板法。 不太适合自动化 工艺分离面:为了满足生产工艺,结构件间的分离面 设计分离面:设计的时候这个位置是可以拆装的,这些部件形成的课拆卸的分离面 第一章飞机装配过程和装配方法 飞机结构的分解: 装配过程:一般是由零件先装配成比较简单的组合件和板件,然后逐渐地装配成比较复杂的锻件和部件,最后将部件对接成整架飞机。 机翼和机身具有不同的功能,故结构不同,所以要设计成两个单独的部件,发动机装在机身内,为便于更换,维护和修理,将机身分为前机身和后机身,鸵面相对于固定翼作相对运动,故划分为单独部件,某些零件设计有可卸件,以便维护,检查及装填用 装配基准 以骨架外形为基准 大梁和翼肋的定位,铺上蒙皮,用橡皮绳或钢带紧压在骨架上,骨架蒙皮的铆接误差组成: 1、骨架零件制造的外形误差 2、骨架的装配误差 3、蒙皮的厚度误差 4、蒙皮和骨架由于贴合不紧而产生的误差 5、装配连接的变形误差 为提高外形准确度必须提高零件的制造准确度、骨架装配的准确度,装配时将蒙皮紧贴在骨架上。 以蒙皮外形为基准误差积累是有外向内 隔框按型架定位,通过撑杆将蒙皮紧贴在型架卡板上,通过补偿件将骨架与壁板连接。 误差组成: 1、装配型架卡板的外形误差 2、蒙皮和卡板外形之间由于贴合不紧而产生的误差 3、装配连接的变形误差 装配定位:要确定零件、组合件、板件、锻件之间的相对位置。 对定位的要求: 1、保证定位符合图纸和技术条件所规定的准确度要求 2、定位和固定要操作简单可靠
飞机维修手册资料 狭义航空出版物可分为三大类:飞机维修适用的手册、与飞机发动机相关的手册及与飞机适航性相关的手册。其中维修又按其工作性质分为:外场航线,定检时控,结构无损,深度维修。 (一)飞机维修适用的手册——外场航线: 1.飞机维护手册AMM(Airplane/Aircraft Maintenance Manual) 飞机和发动机制造厂所提供的维护手册,内容包括维护安装在飞机中的全部系统和功能部件的说明。 飞机维护手册的内容是用来满足外场人员维护安装在飞机上的组件、系统、结构的资料,而不是翻修和部件维人员使用的资料。 典型的飞机维护手册包括: (1)对各系统的描述; (2)润滑说明,加油次数,在不同系统中所用的润滑油脂和滑油; (3)在不同系统中的压力和电气负载; (4)使飞机正常工作的容差,及必需的调整; (5)水平校正、顶起和拖曳飞机的方法; (6)平衡操纵面的方法; (7)飞机在正常运行中所需的检查间隔和检查范围; (8)飞机的简单结构检查,维护方法; (9)一般的目视,孔探检验技术; (10)各种外场允许的专用工作单。 2.零件目录图解手册IPC(illustrated Parts Catalog) 由飞机生产厂家提供,记载飞机上各种零、部件的件号(Part Number)和图示。目录图手册按次序、归类、分解结构和机载设备的各种部件的各个剖面,从而标注出各个零、部件的件号、生产厂商、技术规范、使用数量、适用位置等信息。中间还包括飞机制造厂生产的所有组件的视图和剖面图。
3.系统图解手册SSM(System Schematics Manual) 由飞机生产厂商提供的,用以联系统一所有飞机系统的原理图示,以便理解系统原理和排除系统故障。图示展示了飞机机载系统的配置,系统功能,电路的操作,以及组件的辨识和位置,并且体现了机载电气、电子、液压系统与给定系统之间的逻辑关系。 4.线路图手册WDM(Wiring Diagram Manual) 由飞机制造厂商提供,列举所有安装在飞机上的电器设备及其装配线路,飞机各个系统连接线路的走向及排布。用于定位电器设备、线路的维护和排故。手册中对于所有的电器设备进行了编号,即:电器设备号(wiring Diagram Equipment Number),也对所有导线和电缆编制了导线清单(Wire List)以及其它一些清单。 5.标准线路施工手册SWPM(Standard Wiring Practices Manual) 飞机制造商提供的飞机上的导线,电气部件必须遵守的修理方法,工具和材料。一般作为线路图手册(WDM)的标准施工部分使用,是线路维护必需的维护方法。 注:在老式飞机编写的手册中,标准线路施工手册的内容作为线路图手册中的一个章节,第二十章。现在,把标准线路施工的内容单独编写一本手册。鉴于此,标准线路施工手册俗称“二十章”。标准线路施工手册常与线路图手册结合使用。 6.自检手册BITE(Built—in test Equipment manual) 提供运行程序和故障隔离程序,给那些有自检设备的航线可更件LRU(Line Replaceable Unit),以提高在飞机运行过程中的维修效率。 7.故障隔离手册和排故手册FIM&TSM(Fault Isolation Manual& Trouble Shooting Manual) 飞机制造厂商提供的,用于故障的隔离和排除的维修出版物。手册针对不同系统的故障代码,提供了推荐的故障隔离和排除程序,在没有故障代码的条件下,也提供了相应的故障处理方法以及排故思路。 8.故障报告手册FRM(Fault Report Manual) 飞机制造厂商提供给机组,用于故障的报告和排除的维修出版物。手册由不同的故障表现,提供了相应故障代码以便于维护人员进行排故。 9.工具设备图解清单ITEL(Illustrated Tool and Equipment List) 提供在航线和车间使用的特殊、专用工具设备的描述图表和使用图示,经飞机制造厂家认可的地面辅助设备供应商。
2010~2011学年第二学期 飞机结构维修(作业) 专业: 班级学号: 姓名: 授课教师:
飞机铝合金结构的修理方法和应用 摘要:各类飞机大部分以铝合金作为主要结构材料。飞机上的蒙皮、梁、肋、桁条、隔框和起落架都可以用铝合金制造。因为其密度小、强度高的优点,在航空材料中得以广泛的应用。铝合金结构在使用过程不可避免地受到不同程度的损伤,如蒙皮破孔、梁缘条裂纹、框变形等,因而需要采取相应的方法加以修理,保证各个结构能够在使用中安全负载和工作。 关键词:铝合金结构蒙皮、梁、长桁、隔框、翼肋损伤修理方法 一、飞机铝合金的结构及特点 1. 蒙皮的结构及特点 蒙皮是包围在机翼骨 架外的维形构件,用粘接剂 或铆钉固定于骨架上,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,还能够承受局部 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。 A340垂直尾翼表面蒙皮
机身蒙皮与机翼蒙皮的作 用和构造相同。如衍梁、衍条、 蒙皮、隔框的不同组合、可以 形成机身的不同构造形式。如 果蒙皮较厚,则衍梁、衍条、 隔柜可以较弱;如果蒙皮较薄, 则上述骨架也应该较强、较多。 机身蒙皮 2 梁的结构及特点 2.1翼梁 翼梁是最主要的纵向构件,它承受全部或大部分弯矩和剪力。翼梁一般由凸缘、腹板和支柱构成(如图所示),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铆钉相连接。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。 2.2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,铆接在蒙皮内表面,支持蒙皮以提高其承载能力,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。
飞机结构修理 飞机的机体结构通常就是由蒙皮与骨架等组成。蒙皮用来构成机翼,尾翼与机身的外形,承受局部气动载荷,以及参与抵抗机翼,尾翼,机身的弯曲变形与扭转变形。骨架包括纵向构件主要包括梁与桁条组成其作用主要就是承受机翼、尾翼、机身弯曲时所产生的拉力与压力;横向构件包括翼肋、隔框等,主要用来保持机翼、尾翼与机身的截面形状,并承受局部的空气动力, 各类飞机大部分以铝合金作为主要结构材料。飞机上的蒙皮、梁、肋、桁条、隔框与起落架都可以用铝合金制造。因为其密度小、强度高的优点,在航空材料中得以广泛的应用。铝合金结构在使用过程不可避免地受到不同程度的损伤,如蒙皮破孔、梁缘条裂纹、框变形等,因而需要采取相应的方法加以修理,保证各个结构能够在使用中安全负载与工作。主要介绍飞机铝合金蒙皮、梁、桁、框及肋等结构的维修方法 1、飞机铝合金蒙皮 蒙皮就是包围在机翼骨架外的维形构件,用粘接剂或铆钉固定于骨架上,形成机翼的气动力外形。蒙皮用来构成机翼、尾翼与机身的外形,承受局部空气动力载荷,以及参与抵抗机翼、尾翼、机身的弯曲变形与扭转变形。早期低速飞机的蒙皮就是布质的,而如今飞机的蒙皮多就是用硬铝板材制成的金属蒙皮。
机身蒙皮与机翼蒙皮的作用与构造相同。如衍梁、衍条、蒙皮、隔框的不同组合、可以形成机身的不同构造形式。如果蒙皮较厚,则衍梁、衍条、隔柜可以较弱;如果蒙皮较薄,则上述骨架也应该较强、较多。 2、梁的结构及特点 翼梁
翼梁就是最主要的纵向构件,它承受全部或大部分弯矩与剪力。翼梁一般由凸缘、腹板与支柱构成(如图所示),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铆钉相连接。凸缘与腹板组成工字型梁,承受由外载荷转化而成的弯矩与剪力。 桁条与桁梁 衍条的形状、作用与机冀的衍条相似。桁条就是用铝合金挤压或板材弯制而成,铆接在蒙皮内表面,支持蒙皮以提高其承载能力,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。
飞机结构详细讲解 机翼 机翼是飞机的重要部件之一,安装在机 上。其最主要作用是产生升力,同时也 在机翼内布置弹药仓和油箱,在飞行中 收藏起落架。另外,在机翼上还安装有 起飞和着陆性能的襟翼和用于飞机横向 纵的副翼,有的还在机翼前缘装有缝翼 加升力的装置。 由于飞机是在空中飞行的,因此和一般的运输工具和机械相比,就有很大的不同。的各个组成部分要求在能够满足结构强度和刚度的情况下尽可能轻,机翼自然也不外,加之机翼是产生升力的主要部件,而且许多飞机的发动机也安装在机翼上或机翼因此所承受的载荷就更大,这就需要机翼有很好的结构强度以承受这巨大的载荷,也要有很大的刚度保证机翼在巨大载荷的作用下不会过分变形。 机翼的基本受力构件包括纵向骨架、横向骨架、蒙皮和接头。其中接头的作用是将上的载荷传递到机身上,而有些飞机整个就是一个大的飞翼,如B2隐形轰炸机则根就没有接头。以下是典型的梁式机翼的结构。 一、纵向骨架 机翼的纵向骨架由翼梁、纵 樯和桁条等组成,所谓纵向是指沿翼展方 向,它们都是沿翼展方向布置的。 * 翼梁是最主要的纵向构件,它承受 全部或大部分弯矩和剪力。翼梁一般由凸 缘、腹板和支柱构成(如图所示)。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 铆钉相连接。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。 * 纵樯与翼梁十分相像,二者的区别在 樯的凸缘很弱并且不与机身相连,其长 时仅为翼展的一部分。纵樯通常布置在 的前后缘部分,与上下蒙皮相连,形成 盒段,承受扭矩。靠后缘的纵樯还可以 襟翼和副翼。 * 桁条是用铝合金挤压或板材弯制而成,铆接在蒙皮内表面,支持蒙皮以提高其承力,并共同将气动力分布载荷传给翼肋。 二、横向骨架 机翼的横向骨架主要是指翼肋,而翼肋又包括普通翼肋和加强翼肋,
飞机手册及维修文件 航空出版物有广义航空出版物和狭义航空维修文件。 1.1广义航空出版物的概念及简介 一、广义航空出版物的概念: 所谓广义航空出版物,就是用适航性来管理飞机,约束针对飞机的各类行为的出版物。这些出版物的编写是从维护乘坐飞机的人员的利益出发,起到限制飞机有关的人员(地勤人员、飞行人员、航管人员、机场人员,等)的作用。这些出版物具有法律效力。而狭义的航空维修文件是其中针对飞机地勤维护人员对飞机进行各种修理维护的行为制定的标准,违反其中的操作规程和原则可能造成飞机不适航。 二、广义航空出版物的种类及简介: (一)CCAR《中国民用航空器规章》 CCAR是在参考了世界上较有影响的美国的FAR、英国的BCAR、欧洲联合航空局的JAR,主要参考了国际上应用最广泛的美国适航标准(FAR),结合中国国情制定的。CCAR是依据《中华人民共和国航空法》细化而来的《中华人民共和国民用航空器适航管理条例》起草和发布的。是国务院民用航空主管部门——中国民用航空总局制定的、发布的涉及民用航空活动的、专业性具有法律效力的管理规章,凡从事民用航空活动的任何单位或个人都必须遵守. CCAR—37《中国民用航空器规章》中的技术标准的相关规定;
CCAR—39《中国民用航空器规章》中适航指令的相关规定; CCAR—66《民用航空器维修人员执照管理规定》基础、机型、签署和部件维修执照: CCAR0121《民用航空器运行适航管理规定》适航责任,报告记录运行监控等内容; CCAR—145《民用航空器维修许可审定的规定》厂房、设施、人员、技术文件和器材。 CCAR—183《民用航空器维修人员执照考试执考委任代表管理办法》中规定了委任主考代表的的资格和职权范围. (二)美国联邦航空条例(Federal Aviation Regulations) 美国联邦航空条例是根据法律而制定的,以保证安全和有序地管理飞行营运,并规定飞行员的权利和限制。由于所有飞机上所进行的工作必须符合美国航空条例的规定,因此在进行维护时,要具体有美国航空条例方面的知识。 (三)适航指令AD(Airworthiness Directives) 有关适航性在前面已经介绍过了,飞机是否适航,直接关系到坐飞机的旅客和购买飞机的航空公司的利益,鉴于此,适航性就显得尤为重要了,在CCAR中,有专门涉及到适航的内容。适航指令(AD)是一种把不安全情况通知飞机所有者和其他对飞机有利害关系的人员的一种
精心整理 飞机结构修理 飞机的机体结构通常是由蒙皮和骨架等组成。蒙皮用来构成机翼,尾翼和机身的外形,承受局部气动载荷,以及参与抵抗机翼,尾翼,机身的弯曲变形和扭转变形。骨架包括纵向构件主要包括梁和桁条组成其作用主要是承受机翼、尾翼、机身 1. 机身蒙皮与机翼蒙皮的作用和构造相同。如衍梁、衍条、蒙皮、隔框的不同组合、可以形成机身的不同构造形式。如果蒙皮较厚,则衍梁、衍条、隔柜可以较弱;如果蒙皮较薄,则上述骨架也应该较强、较多。 2.梁的结构及特点 翼梁
翼梁是最主要的纵向构件,它承受全部或大部分弯矩和剪力。翼梁一般由凸缘、腹板和支柱构成(如图所示),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铆钉相连接。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。 桁条与桁梁 很 通过接头传递而来的集中力。故材料和结构都比普通隔框强。 翼肋的结构及特点 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,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。 加强翼肋虽也有上述作用,但其主要是用于承受并传递自身平面内的较大的集中载荷或由于结构不连续(如大开口处)引起的附加载荷。 1 2 3 ① 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接形式将加强型材制出相应的下陷或弧度 ②蒙皮压坑的修理
学习情境1 工卡的认知及使用 1.1 概述 工卡(Job Card/Task Card)是飞机机务工作中,体现每一项工作具体内容的文本工艺文件。在飞机维修单位,工卡通常是由相关的工程师或者检验人员根据具体的、经适航当局批准的维修方案(Maintenance Schedule)或相关技术文件而编制出来的。工卡规定了具体维修工作的内容、步骤、技术要求和工时等。工卡作为工艺文件,飞机维修人员应该全面理解其内容并且完全遵循工卡规定的内容进行作业。工作中,如果按照工卡施工发现问题就应及时与工卡编写者取得联系,而工作者不得擅自变动工卡的内容。 工卡通常用中英文对照的形式编写,内容包括工作的名称、目的、实施区域、完成本工卡所需要的消耗材料、专用工具和设备,以及具体施工步骤等信息。工卡是飞机机务工作者进行飞机维护、修理工作的依据,通常每项工作都对应一份工卡,而每做完一个工步(工序)或者一项任务,工作者都需要在工卡相应的栏目里签字,表示做完此工步(工序)或者工作并对此负责。根据使用情况的不同,通常将工卡分为例行工卡(Routine Card,RC)和非例行工卡(Non-Routine Card,NRC)。 航空器制造商通常会提供推荐的维修大纲,体现在维护计划手册(Maintenance Planning Data,MPD)中,并同时提供推荐的例行工卡。 航空器的营运人通常会以MPD为基础,结合使用环境和维修建议,制定维修方案(Maintenance Schedule,MS),此维修方案经过适航当局批准,即成为航空器营运人的例行维修工作的法定文件。根据MS,航空器营运人编制例行工卡。根据不同的定检级别,航空公司的生产计划部门制定定检工作包,并确定例行工卡的具体项目。定检级别一经确定,例行工卡的内容就是确定的。航空公司通常会在其工程部门或者生产计划部门成立专门的计划工程小组,负责例行工卡的编写、修订和维护。生产计划部门需要时可以随时打印最新版本的例行工卡。航空器的营运人接收到局方或航空器制造商的工程指令(Engineering Order,EO)、服务通告(Service Bulletin,SB)和服务信件(Service Letter,SL)等维修信息时,根据信息内容开具的维修工卡,也属于例行工卡,通常称之为“白卡”。 非例行工卡,是在飞机维修工程中,工作者或者检验人员根据例行工卡工作检查发现损伤或者缺陷,或者机械员报告飞机存在损伤或者缺陷而开出的工卡。非例行工卡通常由航空公司的工程技术人员或者授权的人员提供和编写,大多数为现场手工编写。如果该营运人的机队有多架飞机在维修过程中有相同的非例行工卡,适航当局会要求该营运人将此类非例行工卡编制成例行工卡。 在航线排故、串件、换发等情况下,非例行工卡也可由生产控制员、维修部门中有经验的主任或领班、放行人员以及有经验的生产计划员开出。通常,飞机维修单位的生产计
飞机结构检修 第一章:飞机结构特点及其修理原则 1.飞机结构损伤修理的基本原则? 答:在确保修理后的强度刚度和空气动力性能的基础上,尽可能控制飞机结构重量的增加,并力争快速。 2.什么是局部等强度修理准则? 答:构件损伤部位经修理后,该部位的静强度基本上等于原构件在该部位的静强度。按照这一准则修理时,首先要知道构件损伤处横截面上的最大承载能力,然后才能确定补强件的几何尺寸和连接铆钉的数目。 3.什么是总体等强度修理准则? 答: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。 4.刚度协调修理准则? 答:构件损伤部位经修理后,构件所在部件的刚心位置和平衡状态应保持不变,同时,构件之间(或部件各部件之间)的刚度和变形要协调一致。 5.修理方案的主要内容? 答:1):损伤情况和检测结果;2):修理方法和工艺; 3):修理程序和人员分工;4)修理器材和工具; 第二章:飞机结构的损伤及检测 6.飞机正常使用造成的损伤包括? 答:交变载荷引起的疲劳损伤,使用环境所造成的腐蚀损伤和机构设计不合理,制造工艺粗糙而产生的损伤等。 7.飞机结构之间通常采用铆钉或螺钉(或螺栓)连接在一起,这些紧固件长期在交变载荷,腐蚀环境以及振动环境影响下,可能产生松动。 8.铆钉连接的静载荷破坏模式是什么? 答:剪切破坏,挤压破坏,铆钉头破坏。 9.铆钉的疲劳损伤是由于承受交变拉应力而产生的,这类损伤通常发生在结构振动环境严重或气动吸力高的部位,损伤形式多位铆钉断裂掉头。
(上册)第1章飞机结构 1、飞机在匀速直线飞行,这些外载荷必须满足下列平衡方程:(图1.1-1) ΣX=0 P0=D0(发动机推力等于气动阻力) ΣY=0 L0=W(气动升力等于飞机重力) ΣM=0 M A=M B(抬头力矩等于低头力矩) 2、飞机过载分为机动过载和突风过载。 飞机过载n y的定义是:作用在飞机上的升力L和飞机飞行重量W之比。即n y=L/W 飞机过载是代数值,不但有大小而且有正负。 3、机动过载:滚转角越大,过载值越大。n y=1/cosγ(图1.1-2) 4、对飞机结构受力影响比较大的是垂直突风。垂直突风主要是改变气流对飞机运动速度的方向,从而产生较大的突风过载n y。 5、当飞机进行水平飞行或垂直上升、下滑时,飞机各部位运动的加速度与飞机重心处运动的加速度相同,此时附加过载等于零Δn y=0,部件过载等于全机过载。 6、当飞机以角加速度绕机体纵轴向右转动时,左侧机翼过载大于右侧机翼过载。 7、当以大速度、小迎角飞行时,机翼上、下表面的吸力都很大。 8、最大使用过载和最小使用过载是对飞机结构进行总体强度设计的主要依据。 9、所谓速度-过载飞行包线就是分别以空速和过载系数为横坐标和纵坐标,根据飞行使用限制条件(最大过载、最小过载、最大速度、最小速度等)画出一条封闭的曲线,形成飞机飞行的限制包线。
10、设计载荷与使用载荷之比叫做安全系数f, f=P设计/P使用 使用载荷(限制载荷)是飞机在使用过程中预期的最大载荷; 设计载荷又叫极限载荷。 11、结构强度:飞机结构必须能够承受极限载荷至少3秒而不破坏。 12、机构的刚度:结构受力时抵抗变形的能力叫做结构的刚度。 在直到限制载荷的任何载荷作用下,变形不得妨害安全飞行。 13、结构在载荷作用下保持原平衡状态的能力叫做结构的稳定性。 杆件受压有两种破坏形式:一种是杆件轴线变弯,杆件不能保持直杆形状与载荷平衡,这种失稳被称为总体失稳。另一种是杆件轴线保持直线,组成杆件的薄壁产生了皱折,这种失稳被称为局部失稳。 14、结构在疲劳载荷的作用下抵抗破坏能力叫做结构疲劳性能。 15、结构件截面单位面积上的内力叫做应力。 正应力是拉应力和压应力的统称。用符号σ表示。 剪应力是平行于所取截面应力,即应力的矢量沿截面的切向方向。用符号τ表示。 16、使结构件两个相距很近的截面发生相对移动错动的变形叫做剪切变形,反抗剪切变形的内力叫剪应力。 使结构件轴线曲率发生变化的变形叫弯曲变形,反抗弯曲变形的内力叫弯矩。 在弯矩作用下,梁的截面上要产生拉、压正应力。在被拉伸和被压缩的材料之间,必定有一层既不缩短也不拉长的材料,这一层叫做中性层。中性层与梁横截面的交线叫中轴。 承受弯矩作用时,结构件中离中性层越远的材料起作用越大,中性层的材料不起作用。
第一章 第二章飞机结构 1.2.
概述 固定机翼飞机的机体由机身、机翼、安定面、飞行操纵面和起落架五个主要部件组成。 直升机的机体由机身、旋翼及其相关的减速器、尾桨(单旋翼直升机才有)和起落架组成。 机体各部件由多种材料组成,并通过铆钉、螺栓、螺钉、焊接或胶接而联接起来。飞机各部件由不同构件构成。飞机各构件用来传递载荷或承受应力。单个构件可承受组合应力。 即: P=X
飞机作不稳定的平飞时,推力与阻力是不相等的。推力大于阻力,飞机就要加速;反之,则减速。由于在飞机加速或减速的同时,飞行员减小或增大了飞机的迎角,使升力系数减小或增大,因而升力仍然与飞机重力相等。平飞中,飞机的升力虽然总是与飞机重力相等,但是,飞行速度不同时,飞机上的局部气动载荷(局部空气动力)是不相同的。飞机以小速度平飞时,迎角较大,机翼上表面受到吸力,下表面受到压力,这时的局部气动载荷并不很大;而当飞机以大速度平飞时,迎角较小,对双凸型翼型机翼来说,除了前缘要受到很大压力外,上下表面都要受到很大的吸力。翼型越接近对称形,机翼上下表面的局部气动载荷就越大。所以,如果机翼蒙皮刚度不足,在高速飞行时,就会被显着地吸起或压下,产生明显的鼓胀或下陷现象,影响飞机的空气动力性能。 1.4.3. 阻力 Y 飞行速度和曲率半径也不可能一样,所以,飞机在垂直平面内做曲线飞行时,飞机的升力也是随时变化的。 1.4.5. 1.4.6.飞机在水平平面内作曲线飞行时的受载情况 水平转弯时,飞机具有一定的倾斜角(玻度)β,升力与垂线之间也构成β角。这时,水平分力Ysinβ就是飞机转弯时的向心力,它与惯性离心力N平衡;升力的垂直分力Ycosβ与飞机重力G平衡,即
飞机结构修理 专业实习报告 学院: 专业:飞机结构修理 学生姓名:杜青道学号: 14880121 指导教师:杜晓峰职称:教授 完成时间:2016年5月10日 本范文适合所有飞机结构修理专业实习报告,首页不显示页码,正文部分的标题更改之后,在目录上右键->更新域,就会自动更新目录。正文内容根据自己需要修改
目录 一、实习目的 (2) 二、实习时间 (2) 三、实习地点 (2) 四、实习单位 (3) 五、实习主要内容 (3) 六、实习总结 (4) (1)实习体会 (5) (2)实习反思 (6) (3)实习心得 (7) 七、致谢 (8)
一、实习目的 随着时代发展和社会进步,用人单位对飞机结构修理专业大学生的要求越来越高,对于即将毕业的飞机结构修理专业在校生而言,为了能更好的适应飞机结构修理专业严峻的就业形势,毕业后能够尽快的融入到社会,同时能够为自己步入社会打下坚实的基础,参加飞机结构修理专业毕业实习是必不可少的阶段。 通过飞机结构修理专业毕业实习,能够让我们学到了很多在飞机结构修理专业课堂上根本就学不到的知识,提高调查研究、文献检索和搜集资料的能力,提高飞机结构修理理论与实际相结合的能力,提高协同合作及组织工作的能力,同时也打开了视野,增长了见识。只有把从书本上学到的飞机结构修理专业理论知识应用于实践中,才能真正掌握这门知识。 二、实习时间 201×年02月01日~201×年03月15日 (修改成自己飞机结构修理专业实习时间) 三、实习地点 杭州市滨江经济开发区江南大道 (修改成自己飞机结构修理专业实习地点)
四、实习单位 杭州市振石教育集团(修改成自己飞机结构修理专业实习单位) 此处可以继续添加具体你飞机结构修理专业实习单位的详细介绍 五、实习主要内容 我很荣幸进入杭州市振石教育集团(修改成自己飞机结构修理专业实习单位)开展毕业实习。为了更好地适应从学生到一个具备完善职业技能的工作人员,实习单位主管领导首先给我们分发飞机结构修理专业相关岗位从业相关知识材料进行一些基础知识的自主学习,并安排专门的老同事对岗位所涉及的相关知识进行专项培训。 在实习过程,单位安排的了杜老师作为技术指导,杜老师是位非常和蔼亲切的人,他也是飞机结构修理专业毕业的,从事飞机结构修理领域工作已经有十年。他先带领我们熟悉工作环境和飞机结构修理专业岗位的相关业务,之后他亲切的和我们交谈关于实习工作性质以及飞机结构修理专业课堂上知识在实际工作中应用容易遇到的问题。杜老师带领我们认识实习单位的其他工作人员,并让我们虚心地向这些辛勤地在飞机结构修理专业工作岗位上的前辈学习,在遇到不懂得问题后要积极请教前辈。 在单位实习期间,我从事的飞机结构修理专业相关的工作之外,还负责协助人事部部的日常工作,包括制定计划,利用飞机结构修理知识处理相关文书。具体实习内容过程如下: