中国民用客运飞机货舱损伤分析

赵兵

摘 要：随着我国经济不断增速带来航空市场的蓬勃发展，航空客/货运输越来越多的走进了大众生活，而航空器的检修和防护问题则会直接影响到航空安全。该文重点介绍了民用客运飞机货舱的主要作用和结构组成，并通过对某机队一年的飞机定检情况进行统计，就飞机货舱损伤及其产生的原因进行了分析说明，以此希望在货舱防护方面能给航空公司、机场公司或维修单位提供针对性的参考。

关键词：客机 货舱设施 支撑结构 货舱损伤 统计 分析

中图分类号：V22 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（b）-0023-03

中国现有民用航空飞机的货舱大多是位于飞机的下半部机身，它主要是用来装载旅客行李、快件商品等货物。就整架飞机而言，货舱除了组成飞机整体的一部分外，有些还搭载了如机组氧气瓶、客舱声音记录仪（俗称黑匣子）等附属设备。另外，它还有一个重要的作用就是通过货物的装载对整架飞机进行配重调节。

在国内民用航空飞机的维护和定检中，飞机货舱设施（货舱地板和侧壁板）和货舱结构（主要是地板支撑结构）的损伤是比较常见的，尤其在较高级别的定检中，货舱设施和货舱结构件的损伤修理在整架飞机的修理中更是占据了相当大的比例。而导致货舱设施和货舱结构损伤的原因是多样的，而装载货物时的不当操作，也就是所谓的“野蛮装载”现象是一个关键的原因。

近年来航空货物野蛮装卸事件不断被爆出，网络上也曾出现过很多飞机货运人员野蛮装货的视频。汇总民航局2015年发布的《航空运输消费者投诉情况通报》来看，行李运输问题的投诉占总投诉的12.9%，而行李损坏和内物损坏类的投诉却占整个行李运输投诉的21%，从这方面也可以反映出一定的现实情况。

1 损伤统计

国内某航空公司波音机队共80余架客运飞机，笔者曾对该机队2014年8月1日～2015年7月31日这一年中的维护、定检记录进行过筛选分析，汇总该机队飞机货舱损伤的结果。参考表1。

该统计中，所有的飞机均为新型的波音737-NG系列飞机。这些损伤，有些已经完成了修理，有些尚在保留期限范围内，后续会择时停场修理。据不完全统计，修理这些损伤所需要的工时约为10 000个左右，而航材的费用约为40万美元，总费用折合人民币接近500万，这还没有计算航班延误、飞机非计划性停场、飞机整体寿命控制等对航空公司所带来的间接损失。

2 损伤分析

在货物装载时受直接影响的就是货舱设施和支撑结构，所以装载时不当操作而带来的后果主要体现在货舱地板、侧壁板、门口防磨板和货舱支撑结构的损伤上，下面大家一起来分析一下这些损伤的影响以及造成的原因。

2.1 货舱地板

货舱地板位于货舱的底部，材质为铝合金。从统计数据和现场维修中可以发现，地板的损伤是最多的，每架停场的飞机都会发现不同程度的地板损伤。其实早期的波音737系列的飞机上为了减少空重，货舱地板的配置只是轻便的复合材料地板，这也说明在波音最初的评估中，复合材料地板完全可以满足正常的货物装载需求。截止到现在日本等货运装载秩序良好的国家所运行的737系列飞机上仍然有配置复合材料型地板的，而国内最初引进波音737-300/400/500系列飞机的时候配置的也是复合材料地板，但随后发现复合材料型地板远远无法满足国内运营的要求，于是各航空公司不约而同的开始更换成了抗冲击和耐磨性更强的铝合金地板。现在国内运营的波音737系列飞机货舱里已经全部更换为了铝合金地板，但无奈的是若干飞行循环后，上面仍然会千疮百孔，凹坑随处可见、划伤不计其数。

在现场统计损伤的时候，发现其中有一架竟然在运营不到一个月的时间内就出现了货舱地板损伤的修理；还发现有的单块地板面积也就2 m2左右，但上面因撞击而造成的大小凹坑数量却达百余个之多；而修理最多的一块地板上修理补片的数量竟多达6个。这些损伤产生的直接原因就是重型硬质货物与地板的直接碰撞、刮擦造成的。

737-NG型客机的货舱相对狭小，货物的装卸在国内主要靠人工搬运，而该机型货舱高度最大值约为47 in（约120 cm）左右，也就是说一个成年人在货舱里是根本无法站直身体的，这也就很难做到轻拿轻放，因此金属材质包装箱或金属包边的木箱就更容易对地板造成划伤甚至穿孔。

根据波音737-NG系列的结构修理手册（SRM）显示：地板的材料为2024T3铝合金板材，厚度0 071 in（约1.8 mm）。这种板材的抗拉强度σb约为63 KSI（千磅力/平方英寸），约合430 MPa；σ0.2屈服强度约为47 KSI，约合320 MPa。虽然没有给出该板材的抗冲击强度，但可以想象在如此坚固的板材上造成穿孔，应该需要多么大的撞击力？要知道该系列飞机货舱外围区域机体蒙皮最薄的地方也就0.040 in（1.016 mm），同样的力量如果作用在该处的蒙皮上，足以造成小范围的蒙皮撕裂。

值得一提的是日本的一些航空公司的国际航班飞机也开始了地板的增强换装，某次跟一个日本ANA航空的监修人员聊天问及此事，他的回答竟是“日本国内的货运装载秩序无可挑剔，但国外的则不同”，隐晦的话语中透出的却是深深的无奈。

2.2 货舱侧壁板

货舱侧壁板位于货舱的两侧侧壁上，它的材质是新型复合材料（防火玻璃纤维增强型酚醛胶合板）。它虽然安装在货舱的两侧，但从统计数据上来看它的破损程度也是很高的。如此多的损伤是因为它的材料特性，复合材料虽然比重小、比强度大，且具有耐磨、耐腐蚀、抗疲劳等多重优点，但抗冲击性和断裂韧性明显低于一般金属，尤其在抵抗金属基材质物品的冲击上性能尤差。造成侧壁板损伤的最直接原因恰恰就是货物与壁板的直接碰撞，而造成的损伤往往是撕裂性的。

在统计中侧壁板虽然在损伤数量上少于货舱地板，但若按照更换的比例来说，却远远高于货舱地板。这也是取决与它的材料特性，复合材料板的损伤在一定尺寸范围内如果及时发现的话是可以用修理来解决的，但多数情况下损伤并没有被及时发现或没有在第一时间进行永久修理，因为大部分的外站或航线并不具备修理的能力。复合材料一旦出现损伤，那么它抵抗二次或多次外力伤害的能力将大大降低，尤其是在相对潮湿的环境中它的各项性能更是直线下降。等到飞机拖进大修厂定检的时候，侧壁板往往因为多次受损和潮气影响而没有了修理的必要，只能更换。

2.3 门口防磨板

货舱防磨板位于货舱入口处，每个门口均有4块，由于其所处的位置更易受到货物的撞击和摩擦，基于对飞机机体蒙皮和结构的保护，所以波音公司采用了具有更高耐磨性、更高抗冲击性、更高强度的新型钛合金材质。这种钛合金板材的抗拉强度σb大于130 KSI（约合893 MPa），σ0.2屈服强度大于115 KSI（约合790 MPa），单纯从材料的强度上来说超过了铝合金材质的1倍以上。虽然理论上来说它们只能算是保护性的消耗件，但它们的价格却超出等量铝合金的3～5倍，每块的售价在数千美元不等，而且无法修理，只能更换。

从统计的防磨板损伤数据可以看出，钛合金的超凡性能却仍然形成了较高数量的损伤，而从“裂纹”“凹坑”“穿孔”这3种主要损伤类型来看，好像全部是针对这种材料的优点来的，可以想象如果将材质换成铝合金的话，那么结果将更加的惨不忍睹。造成防磨板损伤的主因就是货物（尤其是较重和较硬货物）的频繁撞击和摩擦。对于737-NG型民航客机，国内大部分机场采用的是人工传递装卸货物，门口处是一个最佳的传递点，前者将货物先放在门口的防磨板上再转身搬运下一个货物，后者则将防磨板上的货物装进货舱或卸下飞机，而同样基于货舱高度的限制，货物与防磨板的每次接触几乎都是重量级的较量。

2.4 货舱支撑结构

货舱的支撑结构主要是指隔框（FRAME）和地梁（BEAM），它们位于地板、侧壁板和防磨板的下面，不仅仅对壁板起支撑的作用，也是组成飞机机身整体结构的重要环节，更是对飞机在飞行、起降、转弯等过程中所产生的各种力量载荷起到分散、传递、吸收的作用。这些支撑结构的材质也是轻便的铝合金结构，相较于板材来说，支撑结构均为折弯加强后的型材或角材，由于在飞机的整体中需要分散和传递各种拉、压、扭转等载荷，所以其结构的强度不言而喻。造成支撑结构损伤的主因有两个。

（1）频繁和过量的载荷传递而直接导致的裂纹。

货物与地板撞击产生的力量载荷通过支撑结构吸收和分散到与其相连的其他结构上，但由于货物的撞击属于局部集中载荷，长时间的承受此类载荷是单个支撑结构力所不及的，大部分支撑结构的损伤部位都是在与其它结构相连接的地方，也就是紧固件孔处出现裂纹。在统计中，有一条地梁的裂纹数量竟达9处之多，且全部是在与隔框交叉搭接的紧固件连接处。

（2）因货舱环境改变而间接造成的腐蚀。

飞机的货舱是经过防水、防潮处理的，在地板和侧壁没有损伤的情况下，水和潮气是很难渗透到下层结构里面去的。一旦地板和侧壁出现损伤，水和潮气将会随之渗透至地板下层的结构空间去，虽然飞机最外层的蒙皮上有漏水孔存在，但漏水孔设计的主要用途是针对货舱后部水箱的溢漏和部分冷凝水的排放，而货舱渗漏的水由于与蒙皮之间尚有一层隔热棉，所以少部分货舱渗漏的水、潮气很难排出机外。

航空器结构常用的铝合金虽然在一般大气中耐腐蚀性较好，但在潮湿大气中耐腐蚀性能则会下降。实际上在某一相对湿度下，金属即使长时间暴露在大气中也几乎不腐蚀，但是，如果大气相对湿度达到某一数值时，金属的保护层若遭到破坏，金属也将会很快腐蚀，这一相对湿度叫做金属腐蚀的临界相对湿度。铝合金大气腐蚀的临界相对湿度大约为65%，绝对光洁的金属表面在纯净的大气中，临界相对湿度接近100%，但当金属表面出现破损或紧固件孔壁磨损，就增加了金属表面的毛细管效应、吸附效应和凝聚效应，临界相对湿度将大大下降，其影响就是造成铝合金发生快速腐蚀。

如果飞机运送的是海产品，那对飞机结构而言就更致命了，海鲜中含盐量较高，即含有大量的氯离子，海洋大气中也含有氯化钠，这些氯离子沉降在结构上，而且容易吸潮，极易在金属表面上形成导致电化学腐蚀的液膜，对金属起到催化腐蚀的作用。

腐蚀具有蔓延性且难以及时发现，尤其是这种内层结构，对于航线检查和小级别的停场检修来说几乎是无法发现的，必须是较大级别的定检或飞机结构检时拆开货舱地板和侧壁板才能发现，但大定检和结构检的周期一般在1年左右甚至更长，所以等到腐蚀被发现的时候已经相当严重了。

3 结语

通过对民用客运飞机货舱损伤统计分析，不难发现，导致货舱设施和附属结构损伤的主因就是硬质包装的较重货物在装卸过程中的碰撞伤害，而基于航空器不断设计改进的优越性，如果在正常规范的运载情况下，其实超过80%的货舱损伤是可以避免的，但我国民航发展至今，很多机场的货运部门仍无法做到严格地规范装卸。目前有些航空公司已经意识到了“野蛮装卸”所带来的危害，所以在主基地都是自己的货运部门进行装卸，可一旦到了外站那也只能是鞭长莫及了。

最根本的解决之道，当然是在全民航范围内做好货运的规范装卸和监督机制，但就现在的国情而言，这仍是一项任重而道远的工程。鉴于此，对于航空公司和飞机维修公司来说，在做好针对性防范的同时，如何第一时间发现此类损伤，以及在损伤进一步蔓延之前及时的进行处理就成了至关重要的一环。

参考文献

[1]中国民用航空学院/中国北方航空公司维修基地编著.航空器腐蚀预防与控制[M].北京：中国科学文化出版社，2002.

[2]MIL-HDBK-5H，METALLIC MATERIALS AND ELEMENTS FOR AEROSPACE VEHICLE STRUCTURES（美国航空器结构金属材料基础手册）[S].1998.