TB20飞机轮舱区域地板典型裂纹的修理

龙小辉

摘 要：TB20飞机轮舱区域地板裂纹是一起典型故障，具有普遍性。文章对裂纹成因进行了充分的理论分析，并制订了合理的修理方案进行修理。消除了该机型的一个故障隐患，保证了飞行安全。

关键词：裂纹；交变应力；疲劳破坏

引言

TB20飞机是一种单发轻型飞机，该机属于全金属结构，悬臂式下单翼，全动平尾，四座，并列式座舱，前三点收放式起落架[1]。飞机具有结构合理，外形美观，重量较轻，操纵灵活，安定性较好和比较省油的特点，适合于昼夜间简单气象和复杂气象条件飞行，是一种较为理想的初级教练机。在实际使用过程中，飞机轮舱区域地板处会出现裂纹，裂纹位于地板上的地毯安装卡座处。如果不及时采取修理措施，裂纹将不断扩展，最终地板将脱开，会导致人员受伤和主起落架卡阻无法收放的严重事故。经普查发现，在学院十余架该型飞机上都存在这个故障，占我院该型机群的50%。属于一种典型裂纹故障。轮舱地板典型裂纹详见图1。

1 裂纹产生的原因分析

轮舱地板也就是座舱地板。在驾驶舱内，后排座椅前面位置下部正是轮舱地板。座舱地板上履盖了一层地毯，地毯使用塑料卡座和卡头来进行固定的。卡座是固定在轮舱地板上的，先在轮舱地板钻安装孔，再将塑料卡座压入安装孔；安装地毯时，先将地毯铺好，安装孔正对地板上的塑料卡座，再将卡头压入卡座。后排乘员进入驾驶舱时，乘员的重量全部由轮舱地板承受；而当乘员在后排座椅上就座后，腿脚的力量也全部由轮舱地板承受。因此，轮舱地板受到的下受力是比较大的，属于集中载荷。为了提高座舱地板静强度，厂家在制造时，特意在地板上压出环状凸边。从图1可以看出，其中一个塑料卡座安装孔正好位于环状凸边处。

轮舱地板又是主起落架舱的一部分，当主起落架收上时，是依靠主轮臂与轮舱地板下的限动胶块相接触来进行限动和定位的。因此，轮舱地板也会受到一个向上的作用力，地板将向上移动而发生形变，当起落架放下时，作用在轮舱地板上的作用力消失，地板回弹又恢复到其初始状态。由于该机是用作初级教练机，因而起降非常频繁，飞机每起降一次，起落架将收放一次，则轮舱地板将发生一次弹性变形回弹。

交变应力是构件上随时间周期变化的应力。交变应力作用下构件的破坏称疲劳破坏。这种交变应力会引起构件的突然断裂，且断裂前无明显的塑性变形，这种现象称为疲劳失效。疲劳失效的原因是构件尺寸突变或内部缺陷部位的应力集中诱发微裂纹；在交变应力作用下，微裂纹不断萌生、集结、沟通，形成宏观裂纹并突然断裂[2]。因此，起落架收放时作用在轮舱地板上的力就是一种交变应力。在交变应力的作用下，轮舱地板将会产生微裂纹。从图1可以看出，裂纹出现在地板环状凸边附近的塑料卡座安装孔处，此处正是尺寸的突变区域，出现了较大的应力集中，容易首先产生微裂纹。微裂纹处地板在交变应力和集中载荷的双重作用下，裂纹不断扩展，最终地板将开裂失效。

2 修理方法

修理的总原则是采用等强度修理方法来恢复轮舱地板的强度。可以采取切割方式切除损伤部位，使用相同材料和厚度的铝板制作补片。切除损伤区域和制作补片时，应注意防腐。应彻底清除修理部位的腐蚀、杂质和水分等；补片制作好后，也应进行防腐处理。在铆接时，应使用防腐密封胶进行湿铆。所制定的修理方案如下：

2.1 裂纹区域的去除[3]-参见图2

2.1.1 拆掉并废弃中央隔框与两个轮舱之间的三颗空心铆钉；回收（保留）后支撑片。

2.1.2 拆掉并废弃固定轮舱（1）与地板的埋头铆钉。

2.1.3 取下轮舱（1）。

2.1.4 用地板P/N TB20 21005108制作加强片（3）。

2.1.5 用Alodine 1200（MIL-C-81706）和防腐底漆对加强片进行防护处理。

2.1.6 按给定尺寸居中放置加强片（3）。

2.1.7 在地板上钻两个直径0.161in（4.1mm）的孔，并安装紧固销钉。

2.1.8 在地板上标记出将要切除区（2）的十五个孔的位置。

2.1.9 取出加强片（3），根据孔的位置标记出切除区（2），并确保孔距边缘至少0.315in。

2.1.10 确保整个裂纹应在切除区域。

2.1.11 取下切除区（2）内的地毯锁扣。

2.1.12 进行切割，去除毛刺并用Alodine 1200（MIL-C-81706）和防腐底漆保护裸露的金属。

2.2 加强片安装[4]-（参见图2）

2.2.1 用销钉固定加强片（3），钻地板上的孔，孔钻径为0.161in并逐一用销钉固定。

2.2.2 在加强片（3）上钻轮舱（1）的安装孔，孔径0.13in。

2.2.3 在轮舱（1）上标记并钻另外四个相同距离的直径为0.13英寸的附加孔（4）。

2.2.4 用销钉将轮舱（1）固定于地板上，在地板和加强片（3）上钻四个直径0.13英寸的附加孔（4）。

2.2.5 取下加强片（3）和轮舱（1），去除孔上的毛刺，用吸尘器清除钻屑。

实际制作的加强片实图详见图3。

2.2.6 在加强片（3）地板结合面涂密封胶PR 1776 A2（BMS 5-45）。

2.2.7 在地板上放置加强片（3）并用销钉隔孔固定。

2.2.8 放置轮舱（1）并用销钉隔孔固定。

2.2.9 用销钉将轮舱（1）和后支撑片固定在中央隔框上。

2.2.10 使用空心铆钉P/N ZOO.N5521668402在直径为0.161英寸的孔内进行湿铆。

2.2.11 使用空心铆钉P/N ZOO.N5529308010在直径为0.13英寸的孔内进行湿铆。

2.2.12 安装三个空心铆钉P/N ZOO.N5529308010，将中央隔框固定在轮舱（1）上。

2.2.13 用干净擦布沾丁酮（M.E.K.）擦掉多余的密封胶。

2.2.14 在加强片（3）的周围边缘、上下地板边缘涂密封胶PR 1776 B2（BMS 5-45）。

加装补片进行修理后的轮舱地板修理效果图，详见图4。

2.2.15 安装地毯锁扣。

3 结束语

对轮舱区域地板典型裂纹的修理，是对该机型的一个典型故障的彻底解决，消除了故障隐患，保证了飞行安全。通过原因分析，从理论上明白了裂纹成因，便于在今后的维护工作中更好地运用相关知识解决实际问题。

参考文献

[1]TB20 Maintenance Manual[Z].2007：725-742.

[2]工程力学14-1[Z].306-309.

[3]SOCATA OPT10 9299-53 Wheel well floor repair[Z].3-6.

[4]航空器结构修理（STR）第一册 STR01金属结构修理[Z].56-73.endprint

摘 要：TB20飞机轮舱区域地板裂纹是一起典型故障，具有普遍性。文章对裂纹成因进行了充分的理论分析，并制订了合理的修理方案进行修理。消除了该机型的一个故障隐患，保证了飞行安全。

关键词：裂纹；交变应力；疲劳破坏

引言

TB20飞机是一种单发轻型飞机，该机属于全金属结构，悬臂式下单翼，全动平尾，四座，并列式座舱，前三点收放式起落架[1]。飞机具有结构合理，外形美观，重量较轻，操纵灵活，安定性较好和比较省油的特点，适合于昼夜间简单气象和复杂气象条件飞行，是一种较为理想的初级教练机。在实际使用过程中，飞机轮舱区域地板处会出现裂纹，裂纹位于地板上的地毯安装卡座处。如果不及时采取修理措施，裂纹将不断扩展，最终地板将脱开，会导致人员受伤和主起落架卡阻无法收放的严重事故。经普查发现，在学院十余架该型飞机上都存在这个故障，占我院该型机群的50%。属于一种典型裂纹故障。轮舱地板典型裂纹详见图1。

1 裂纹产生的原因分析

轮舱地板也就是座舱地板。在驾驶舱内，后排座椅前面位置下部正是轮舱地板。座舱地板上履盖了一层地毯，地毯使用塑料卡座和卡头来进行固定的。卡座是固定在轮舱地板上的，先在轮舱地板钻安装孔，再将塑料卡座压入安装孔；安装地毯时，先将地毯铺好，安装孔正对地板上的塑料卡座，再将卡头压入卡座。后排乘员进入驾驶舱时，乘员的重量全部由轮舱地板承受；而当乘员在后排座椅上就座后，腿脚的力量也全部由轮舱地板承受。因此，轮舱地板受到的下受力是比较大的，属于集中载荷。为了提高座舱地板静强度，厂家在制造时，特意在地板上压出环状凸边。从图1可以看出，其中一个塑料卡座安装孔正好位于环状凸边处。

轮舱地板又是主起落架舱的一部分，当主起落架收上时，是依靠主轮臂与轮舱地板下的限动胶块相接触来进行限动和定位的。因此，轮舱地板也会受到一个向上的作用力，地板将向上移动而发生形变，当起落架放下时，作用在轮舱地板上的作用力消失，地板回弹又恢复到其初始状态。由于该机是用作初级教练机，因而起降非常频繁，飞机每起降一次，起落架将收放一次，则轮舱地板将发生一次弹性变形回弹。

交变应力是构件上随时间周期变化的应力。交变应力作用下构件的破坏称疲劳破坏。这种交变应力会引起构件的突然断裂，且断裂前无明显的塑性变形，这种现象称为疲劳失效。疲劳失效的原因是构件尺寸突变或内部缺陷部位的应力集中诱发微裂纹；在交变应力作用下，微裂纹不断萌生、集结、沟通，形成宏观裂纹并突然断裂[2]。因此，起落架收放时作用在轮舱地板上的力就是一种交变应力。在交变应力的作用下，轮舱地板将会产生微裂纹。从图1可以看出，裂纹出现在地板环状凸边附近的塑料卡座安装孔处，此处正是尺寸的突变区域，出现了较大的应力集中，容易首先产生微裂纹。微裂纹处地板在交变应力和集中载荷的双重作用下，裂纹不断扩展，最终地板将开裂失效。

2 修理方法

修理的总原则是采用等强度修理方法来恢复轮舱地板的强度。可以采取切割方式切除损伤部位，使用相同材料和厚度的铝板制作补片。切除损伤区域和制作补片时，应注意防腐。应彻底清除修理部位的腐蚀、杂质和水分等；补片制作好后，也应进行防腐处理。在铆接时，应使用防腐密封胶进行湿铆。所制定的修理方案如下：

2.1 裂纹区域的去除[3]-参见图2

2.1.1 拆掉并废弃中央隔框与两个轮舱之间的三颗空心铆钉；回收（保留）后支撑片。

2.1.2 拆掉并废弃固定轮舱（1）与地板的埋头铆钉。

2.1.3 取下轮舱（1）。

2.1.4 用地板P/N TB20 21005108制作加强片（3）。

2.1.5 用Alodine 1200（MIL-C-81706）和防腐底漆对加强片进行防护处理。

2.1.6 按给定尺寸居中放置加强片（3）。

2.1.7 在地板上钻两个直径0.161in（4.1mm）的孔，并安装紧固销钉。

2.1.8 在地板上标记出将要切除区（2）的十五个孔的位置。

2.1.9 取出加强片（3），根据孔的位置标记出切除区（2），并确保孔距边缘至少0.315in。

2.1.10 确保整个裂纹应在切除区域。

2.1.11 取下切除区（2）内的地毯锁扣。

2.1.12 进行切割，去除毛刺并用Alodine 1200（MIL-C-81706）和防腐底漆保护裸露的金属。

2.2 加强片安装[4]-（参见图2）

2.2.1 用销钉固定加强片（3），钻地板上的孔，孔钻径为0.161in并逐一用销钉固定。

2.2.2 在加强片（3）上钻轮舱（1）的安装孔，孔径0.13in。

2.2.3 在轮舱（1）上标记并钻另外四个相同距离的直径为0.13英寸的附加孔（4）。

2.2.4 用销钉将轮舱（1）固定于地板上，在地板和加强片（3）上钻四个直径0.13英寸的附加孔（4）。

2.2.5 取下加强片（3）和轮舱（1），去除孔上的毛刺，用吸尘器清除钻屑。

实际制作的加强片实图详见图3。

2.2.6 在加强片（3）地板结合面涂密封胶PR 1776 A2（BMS 5-45）。

2.2.7 在地板上放置加强片（3）并用销钉隔孔固定。

2.2.8 放置轮舱（1）并用销钉隔孔固定。

2.2.9 用销钉将轮舱（1）和后支撑片固定在中央隔框上。

2.2.10 使用空心铆钉P/N ZOO.N5521668402在直径为0.161英寸的孔内进行湿铆。

2.2.11 使用空心铆钉P/N ZOO.N5529308010在直径为0.13英寸的孔内进行湿铆。

2.2.12 安装三个空心铆钉P/N ZOO.N5529308010，将中央隔框固定在轮舱（1）上。

2.2.13 用干净擦布沾丁酮（M.E.K.）擦掉多余的密封胶。

2.2.14 在加强片（3）的周围边缘、上下地板边缘涂密封胶PR 1776 B2（BMS 5-45）。

加装补片进行修理后的轮舱地板修理效果图，详见图4。

2.2.15 安装地毯锁扣。

3 结束语

对轮舱区域地板典型裂纹的修理，是对该机型的一个典型故障的彻底解决，消除了故障隐患，保证了飞行安全。通过原因分析，从理论上明白了裂纹成因，便于在今后的维护工作中更好地运用相关知识解决实际问题。

参考文献

[1]TB20 Maintenance Manual[Z].2007：725-742.

[2]工程力学14-1[Z].306-309.

[3]SOCATA OPT10 9299-53 Wheel well floor repair[Z].3-6.

[4]航空器结构修理（STR）第一册 STR01金属结构修理[Z].56-73.endprint

摘 要：TB20飞机轮舱区域地板裂纹是一起典型故障，具有普遍性。文章对裂纹成因进行了充分的理论分析，并制订了合理的修理方案进行修理。消除了该机型的一个故障隐患，保证了飞行安全。

关键词：裂纹；交变应力；疲劳破坏

引言

TB20飞机是一种单发轻型飞机，该机属于全金属结构，悬臂式下单翼，全动平尾，四座，并列式座舱，前三点收放式起落架[1]。飞机具有结构合理，外形美观，重量较轻，操纵灵活，安定性较好和比较省油的特点，适合于昼夜间简单气象和复杂气象条件飞行，是一种较为理想的初级教练机。在实际使用过程中，飞机轮舱区域地板处会出现裂纹，裂纹位于地板上的地毯安装卡座处。如果不及时采取修理措施，裂纹将不断扩展，最终地板将脱开，会导致人员受伤和主起落架卡阻无法收放的严重事故。经普查发现，在学院十余架该型飞机上都存在这个故障，占我院该型机群的50%。属于一种典型裂纹故障。轮舱地板典型裂纹详见图1。

1 裂纹产生的原因分析

轮舱地板也就是座舱地板。在驾驶舱内，后排座椅前面位置下部正是轮舱地板。座舱地板上履盖了一层地毯，地毯使用塑料卡座和卡头来进行固定的。卡座是固定在轮舱地板上的，先在轮舱地板钻安装孔，再将塑料卡座压入安装孔；安装地毯时，先将地毯铺好，安装孔正对地板上的塑料卡座，再将卡头压入卡座。后排乘员进入驾驶舱时，乘员的重量全部由轮舱地板承受；而当乘员在后排座椅上就座后，腿脚的力量也全部由轮舱地板承受。因此，轮舱地板受到的下受力是比较大的，属于集中载荷。为了提高座舱地板静强度，厂家在制造时，特意在地板上压出环状凸边。从图1可以看出，其中一个塑料卡座安装孔正好位于环状凸边处。

轮舱地板又是主起落架舱的一部分，当主起落架收上时，是依靠主轮臂与轮舱地板下的限动胶块相接触来进行限动和定位的。因此，轮舱地板也会受到一个向上的作用力，地板将向上移动而发生形变，当起落架放下时，作用在轮舱地板上的作用力消失，地板回弹又恢复到其初始状态。由于该机是用作初级教练机，因而起降非常频繁，飞机每起降一次，起落架将收放一次，则轮舱地板将发生一次弹性变形回弹。

交变应力是构件上随时间周期变化的应力。交变应力作用下构件的破坏称疲劳破坏。这种交变应力会引起构件的突然断裂，且断裂前无明显的塑性变形，这种现象称为疲劳失效。疲劳失效的原因是构件尺寸突变或内部缺陷部位的应力集中诱发微裂纹；在交变应力作用下，微裂纹不断萌生、集结、沟通，形成宏观裂纹并突然断裂[2]。因此，起落架收放时作用在轮舱地板上的力就是一种交变应力。在交变应力的作用下，轮舱地板将会产生微裂纹。从图1可以看出，裂纹出现在地板环状凸边附近的塑料卡座安装孔处，此处正是尺寸的突变区域，出现了较大的应力集中，容易首先产生微裂纹。微裂纹处地板在交变应力和集中载荷的双重作用下，裂纹不断扩展，最终地板将开裂失效。

2 修理方法

修理的总原则是采用等强度修理方法来恢复轮舱地板的强度。可以采取切割方式切除损伤部位，使用相同材料和厚度的铝板制作补片。切除损伤区域和制作补片时，应注意防腐。应彻底清除修理部位的腐蚀、杂质和水分等；补片制作好后，也应进行防腐处理。在铆接时，应使用防腐密封胶进行湿铆。所制定的修理方案如下：

2.1 裂纹区域的去除[3]-参见图2

2.1.1 拆掉并废弃中央隔框与两个轮舱之间的三颗空心铆钉；回收（保留）后支撑片。

2.1.2 拆掉并废弃固定轮舱（1）与地板的埋头铆钉。

2.1.3 取下轮舱（1）。

2.1.4 用地板P/N TB20 21005108制作加强片（3）。

2.1.5 用Alodine 1200（MIL-C-81706）和防腐底漆对加强片进行防护处理。

2.1.6 按给定尺寸居中放置加强片（3）。

2.1.7 在地板上钻两个直径0.161in（4.1mm）的孔，并安装紧固销钉。

2.1.8 在地板上标记出将要切除区（2）的十五个孔的位置。

2.1.9 取出加强片（3），根据孔的位置标记出切除区（2），并确保孔距边缘至少0.315in。

2.1.10 确保整个裂纹应在切除区域。

2.1.11 取下切除区（2）内的地毯锁扣。

2.1.12 进行切割，去除毛刺并用Alodine 1200（MIL-C-81706）和防腐底漆保护裸露的金属。

2.2 加强片安装[4]-（参见图2）

2.2.1 用销钉固定加强片（3），钻地板上的孔，孔钻径为0.161in并逐一用销钉固定。

2.2.2 在加强片（3）上钻轮舱（1）的安装孔，孔径0.13in。

2.2.3 在轮舱（1）上标记并钻另外四个相同距离的直径为0.13英寸的附加孔（4）。

2.2.4 用销钉将轮舱（1）固定于地板上，在地板和加强片（3）上钻四个直径0.13英寸的附加孔（4）。

2.2.5 取下加强片（3）和轮舱（1），去除孔上的毛刺，用吸尘器清除钻屑。

实际制作的加强片实图详见图3。

2.2.6 在加强片（3）地板结合面涂密封胶PR 1776 A2（BMS 5-45）。

2.2.7 在地板上放置加强片（3）并用销钉隔孔固定。

2.2.8 放置轮舱（1）并用销钉隔孔固定。

2.2.9 用销钉将轮舱（1）和后支撑片固定在中央隔框上。

2.2.10 使用空心铆钉P/N ZOO.N5521668402在直径为0.161英寸的孔内进行湿铆。

2.2.11 使用空心铆钉P/N ZOO.N5529308010在直径为0.13英寸的孔内进行湿铆。

2.2.12 安装三个空心铆钉P/N ZOO.N5529308010，将中央隔框固定在轮舱（1）上。

2.2.13 用干净擦布沾丁酮（M.E.K.）擦掉多余的密封胶。

2.2.14 在加强片（3）的周围边缘、上下地板边缘涂密封胶PR 1776 B2（BMS 5-45）。

加装补片进行修理后的轮舱地板修理效果图，详见图4。

2.2.15 安装地毯锁扣。

3 结束语

对轮舱区域地板典型裂纹的修理，是对该机型的一个典型故障的彻底解决，消除了故障隐患，保证了飞行安全。通过原因分析，从理论上明白了裂纹成因，便于在今后的维护工作中更好地运用相关知识解决实际问题。

参考文献

[1]TB20 Maintenance Manual[Z].2007：725-742.

[2]工程力学14-1[Z].306-309.

[3]SOCATA OPT10 9299-53 Wheel well floor repair[Z].3-6.

[4]航空器结构修理（STR）第一册 STR01金属结构修理[Z].56-73.endprint