民用飞机孔径偏离修理方法简介

陈晨+黄志荣+马世伟+杨云昭

摘 要：民用飞机作为现代化的交通工具之一，具有舒适、快捷等优点。同时，民用飞机也是一种高科技含量极高的尖端产品，精度要求很高。在飞机生产、维护的过程中，由于孔径精度高、紧固件干涉配合导致拆装使孔变大等因素，不可避免地出现紧固件孔径偏差的情况，需要工程评估处理。本文就孔径偏差处置的通用修理方案进行讨论研究。

关键词：民用飞机 孔径 修理

中图分类号：F562 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（b）-0019-02

1 问题简介

在民用飞机的生产和维修过程中，出现的孔偏差主要表现为孔径变大、孔椭圆、孔边裂纹、孔心偏心、锪窝尺寸偏离、装配孔错位、孔壁表面粗糙度不合要求等情况。偏离孔将改变原有孔轴配合精度甚至配合性质，在载荷作用下，结构件上疲劳敏感部位以及连接件将加速损伤，导致其强度、耐久性等下降，严重影响飞机的使用寿命。因此，对于孔的偏差，工程人员必须妥善处理。

2 修理原则

（1）必须按照相关民用飞机所依据的工程规定文件来对孔和紧固件进行合理的处置，使其满足生产图纸所依据的孔轴配合要求。

（2）修理孔时，必须考虑补加工的可行性。孔的补加工必须留有足够的工艺余量，便于现场修理过程中铰刀充分铰到孔的四周，保证扩孔后的质量。

（3）扩孔修理时，在保证精度等级和配合的同时，应尽可能减少扩孔量。

（4）孔偏离无法修理时，或理想修理后无法满足强度要求时，应予以报废或更换新件。

（5）在孔加工过程中，应保持孔的表面粗糙度，除去毛刺，避免产生初始裂纹。在检查过程中如发现裂纹，必须进行必要的打磨及探伤，消除隐患。

（6）而对于互换件上的偏离孔，修理后将失去互换性，对于此种情况，工程应慎重对待。

3 修理方案

方案一：根据孔径的实际情况，查询该机型所依据的工程文件，以尽量减少材料去除量为原则选择最合适的加大紧固件，对偏离图纸要求的孔进行扩孔更换加大紧固件的处置方案。

该处置方案首先需考虑所依据的工程文件是否包括需要的紧固件，其次依据扩孔尺寸来充分考虑边距、端距、间距变化的影响。

方案二：工程中还有一种常见的修理方案：加装衬套。工程修理中所用衬套的目的在于修理偏离孔，使之满足图纸上的容差要求。首先将偏离图纸要求的孔进行圆整，在其内安装实心衬套，然后在衬套上制孔并安装图纸所要求的紧固件，恢复图纸要求。该处置方案无法解决原偏离孔短边距问题，因为加衬套不仅不会增加边缘的剩余材料，反而进一步削弱构件的净边距。

衬套处置方案需要注意：衬套材料必须与结构材料相容，保证二者力学性能相当，避免出现电化学腐蚀。加衬套时应在保证衬套最小壁厚的前提下，使去除的基体结构材料最少，如图1所示方法示意图。当衬套穿过两层或多层结构时，应分层加衬套，避免衬套承受多层零件之间的剪切载荷。衬套与孔径有一定干涉量，安装时须冷冻安装。衬套表面应与基体材料表面保持齐平，必要时采用凸出表面铣平操作，并在安装后按图纸要求在露出表面涂底漆、面漆。

图1给出了部分典型偏离孔扩孔（安装衬套）方法的示意。

方法1：紧固件在衬套上孔必须与原孔同心（例如其他零件上已制孔，所以无法移动孔位，对应“扩孔A”）；此时。

方法2：紧固件在衬套上孔必须与原孔同心（例如其他零件上已制孔，所以无法移动孔位，对应“扩孔A”）；此时r≥d，L2=d，一边与偏离处相切。

方法3：紧固件在衬套上孔可重新定位（例如其他零件上孔未制孔或可借孔，或可以更换不带孔的新零件，对应“扩孔B”）；此时r≥2d，扩孔两边均与原孔相切；此时圆心可移动至或其周围（为圆心，半径为的圆），衬套上孔可偏心。

方法4：紧固件在衬套上孔可重新定位（例如其他零件上孔未制孔或可借孔，或可以更换不带孔的新零件，對应“扩孔B”）；此时；此时圆心移动到，衬套上孔不可偏心。

4 强度校核

扩孔换加大紧固件及加装衬套修理方法，均会不同程度地减少原结构的紧固件边距、间距和端距，可以保守地使用以下方法进行强度评估。

（1）静强度评估[1]。

边距评估：紧固件的许用载荷，紧固件边距，板材厚度，本体许用拉伸应力，旁路载荷应力，保守工作应力，若，则结构不会由于边距问题发生拉伸破坏，满足静强度要求。

端距评估：孔径修理后的直径为，端距为，本体许用剪切应力为，保守工作应力，若，则结构不会由于边距问题发生剪切破坏，满足静强度要求。

间距评估：孔径修理后孔间间距为，本体许用剪切应力为，保守工作应力，若，则结构不会由于边距问题发生剪切破坏，满足静强度要求。

（2）疲劳强度评估[2]。

按照计算疲劳损伤参量的不同可以将疲劳寿命分析方法分为：名义应力法、局部应力应变法、应力应变场强度法、能量法、损伤力学法、功率谱密度法等。在工程实践中比较实用的是前三种方法。

在名义应力法的发展中，除了传统的名义应力法外，还出现应力严重系数法（SSF）、有效应力法、细节额定系数法（DFR）等。一般民用飞机应力水平比较低，所以适合使用DFR进行评估。

从DFR方法的角度看，结构边距、端距、间距的变化对疲劳特性的影响体现在减小结构的DFR值，即：

上式的DFR值代入文献[2]第335页表7-1的相关计算公式，得到修理后的结构疲劳裕度，可判断是否满足疲劳强度要求。

5 结语

扩孔换加大紧固件和衬套修理是民用飞机领域针对孔径偏差常使用的修理方法，本文概述了两种方案在民用飞机生产维护过程中的应用范围及注意事项，简述静强度和疲劳强度的工程评估方法，便于工程人员遇到孔径偏差问题时有所参考，保证民用飞机的安全性和适航性。

参考文献

[1] 麦道联工手册[M].北京：航空出版社，1997.

[2] 民机结构耐久性与损伤容限设计手册[M].北京：航空出版社，2003.endprint