飞机蒙皮损伤和维修【毕业论文】.doc

1、毕业论文（20 届）飞机蒙皮损伤与维修所在学院 专业班级 飞机结构修理 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘要飞机蒙皮是民用飞机商业运营中最易产生损伤的零部件。在航空业迅猛发展的条件下,为提高飞机的作业小时数和企业利润,必须使飞机机体的损伤得到快速修复,保持飞机的适航性。本文主要讨论飞机蒙皮损伤的修理方法,为飞机蒙皮的损伤得以修复。关键词：飞机蒙皮，损伤，修理方法IIABSTRACTAircraft skin is the most susceptible to damage in civil aircraft business components. With the rap

2、id development of aviation industry, in order to improve the operating hours plane and corporate profits, Airframe damage must be made to get fast repair and also to keep the aircraft airworthiness. This article mainly discusses the aircraft skin damage repair methods,For the aircraft skin damage to

3、 repair.Key Words: Aircraft skin, damage, repair methods.III目录第 1 章 绪论 .1第 2 章 飞机蒙皮的作用及常见的损伤 .32.1 飞机蒙皮裂纹 .32.2 构件腐蚀后的特征 .42.3 意外撞击 .53.1 目视检测法 .73.2 超声波检测法 .93.3 X 射线检测法 .93.4 凹坑测量仪检测 .93.5 划痕测量仪检测 .10第 4 章 飞机蒙皮的修理方法 .114.1 蒙皮裂纹修理法 .114.2 蒙皮压坑修理法 .114.3 蒙皮破孔修理法 .12第 5 章 修理方案的设计原则 .14第 6 章 主舱门外蒙皮腐蚀修

4、理 .15第 7 章 蒙皮大范围损伤的修理 .18总结 .19参考文献 .20致谢 .211第 1 章 绪论飞机蒙皮是指包围在飞机骨架结构外且用粘接剂或铆钉固定于骨架上，形成飞机气动力外形的维形构件。飞机蒙皮与骨架所构成的蒙皮结构具有较大承载力及刚度，而自重却很轻，起到承受和传递气动载荷的作用。早期低速飞机的蒙皮是布质的，即用纺织品包裹在木质或金属框架上，并在此基础上涂覆一层不透水、不透气的薄膜以满足飞行的需要。随着飞机飞行速度、飞行高度及自身重量的增加，金属蒙皮完全取代了布质蒙皮。目前，常规飞机的蒙皮材料主要采用高强铝、镁合金，某些高性能飞机采用钛合金或复合材料。民航飞机蒙皮主要用超硬铝合金

5、,铝锌镁铜系,如 2024.也有部分是复合材料,还有钛合金、合金钢等.现在的发展趋势是增加复合材料和钛合金的比例.如波音 787,大约有一半是碳纤维合成材料.而 777 复合材料是 11%.老 747 只有1%。如图 1.1 所示，复合材料逐渐在新型号飞机中大量被使用。图 1.1 波音 787 飞机材料分布随着全球飞机数量的增加，飞机老化的问题正在引起航空界越来越多的重视。由于更换新机的成本非常高昂，因此对飞机进行检修与维护就显得十分重要。 飞机维护中一项重要的检测项目是对飞机蒙皮的检测。飞机蒙皮主要是构成飞机的外形，保持飞机良好气动性能以及承受和传递载荷。民航客机每次执行飞行任务时，客舱都要

6、经历一次增减压的过程，客舱的加强筋和蒙皮承受交变载荷作用，飞机多次飞行以后加强筋和外部铝蒙皮的连接处产生疲劳裂纹。另外，由于飞机大部分时间暴露在自然环境中， 蒙皮和加强筋铆接处容易2产生腐蚀（见图 1.2） ，腐蚀的直接结果就是铝蒙皮和加强筋处出现材料损失并产生应力集中，这种由于腐蚀造成的材料损失和应力集中又会进一步加快疲劳裂纹的扩展。在腐蚀和交变载荷的作用下，裂纹扩展至临界裂纹长度后就会快速失稳扩展，最后导致结构破坏，这种结构破坏是造成空难事故的重要原因之一1。图 1.2 飞机蒙皮腐蚀1954 年，英国彗星号大型喷气式客机连续两次坠入地中海造成机毁人亡的惨剧，事后分析时发现事故的原因是由于机

7、身蒙皮在旅客窗口处出现疲劳裂纹而导致的机体结构的断裂破坏。另外， 1983 年美国波音 747 后增压隔框损坏、 1988 年美国 Aloha 航空公司的 737 客机机身顶部铝蒙皮吹落以及后来的KC-135 和 C-5 飞机机翼的大范围开裂等都是由于飞机结构疲劳损伤导致的空难。2002 年著名的台湾华航空难初步调查结果认为也是由于机体结构疲劳造成客机空中解体。 “ Aloha 88” 引起了国际航空组织对老龄化飞机结构故障的重视，美国联邦航空局(Federal Aviation AdministrationFAA)将老龄化飞机研究提上日程，重点在于检测技术方面， 制定了系列检修方案。根据 F

8、AA 规定，商业运营飞机每隔 6 年，或者累计飞行时间达到 24000小时，或者经过 12000 次起降，必须进行结构疲劳损伤检查， 结构检查主要包括机体疲劳裂纹和腐蚀的检查。 同时要求每天都要对飞机进行必要的检测，主要以人工视觉检测为主，采用手工无损检测方法， 但是飞机维修检测的工作质量易受工作人员的工作经验等人为因素的影响。 这种高密度的检查提高了飞机的安全性，但耗费时间，同时也可能由于检查人员的疲惫厌倦造成疏漏。 因此传统的检测存在劳动强度大、检测周期长、漏检率高等问题2。34第 2 章 飞机蒙皮的作用及常见的损伤飞机蒙皮的作用是维持飞机外形，使飞机具有很好的空气动力特性。由于飞机的运行

9、环境恶劣，除正常飞行带来的疲劳损伤外，还有由于环境因素导致的结构腐蚀等等。所以飞机蒙皮不仅要求蒙皮材料强度高、塑性好，还要求表面光滑，有较高的抗蚀能力。飞机蒙皮的损伤大致可以分为由交变载荷造成的疲劳裂纹、由环境造成的蒙皮腐蚀以及意外损伤（撞击）三种。2.1 飞机蒙皮裂纹飞机蒙皮结构在使用的过程中会产生不同类型的裂纹（图 2.1 所示） ，常见的裂纹有应力腐蚀裂纹、疲劳裂纹及腐蚀疲劳裂纹。分析构件裂纹的类型需要进行断口分析。断口分析包括宏观分析和微观分析两种，宏观分析是指用肉眼或者地被放大镜分析，后者使用光学显微镜研究断口。其中宏观断口分析是最常用的断口分析方法图 2.1 腐蚀裂纹疲劳断裂是指材

10、料在交变载荷作用下发生的断裂。在宏观上，疲劳裂纹属于脆性断裂，5可以分为三个区域-疲劳源、疲劳裂纹稳定扩展区和瞬时断裂区。疲劳区周围存在着以疲劳源为焦点的光滑、细洁的狭小区域。疲劳裂纹扩展区是疲劳断口最重要的特征区域，呈现贝壳状或者海滩状的细纹。瞬时断裂区是疲劳裂纹长度达到临界尺寸后所发生的瞬时断裂。2.2 构件腐蚀后的特征依附在蒙皮表面的构件同时也会产生腐蚀，机身增压舱蒙皮上的铆钉，如果在铆钉头后部出现图 2.2 所示的尾迹，说明铆钉降低了连接作用和密封作用。由于铆钉漏气，当机身内充压时，就很容易使潮气进入到蒙皮接缝中，从而产生腐蚀。图 2.2 铆钉出现尾迹铝合金腐蚀的产物由于比铝合金体积大，积累的腐蚀产物可能比蒙皮鼓起，从而使铆钉处呈现微凹现象。当蒙皮上出现针眼大小的目视可见的小孔时，说明出现了腐蚀（见图 2.3） 。6图 2.3 蒙皮小孔状腐蚀另外，当金属材料表面涂层变色，表示可能发生了腐蚀。图 2.4 蒙皮金属材料腐蚀2.3 意外撞击 飞机蒙皮的意外损伤是由于飞机在起降过程中受到异物撞击（如飞鸟、冰雹、飞沙等）后引起的损伤。 飞机出现意外损伤后会发生蒙皮破损，蒙皮表面出现孔洞， 如图 2.5 所示。如果出现撞伤情况，将会对飞机安全造成巨大的威胁。