飞机内襟翼舱裂纹和掉钉问题研究

田仕雄　黎振勃　魏宇莹　王斌

【摘  要】飞机内襟翼舱持续出现裂纹和掉钉现象，本文通过对故障现象和位置进行梳理统计，找出故障高发部位，并进行原因分析，制定解决方案。

【关键词】内襟翼舱;裂纹;掉钉;原因分析;解决方案

1引言

飞机内襟翼舱持续出现裂纹和掉钉现象，已严重影响了飞机的完好率和出勤率。为解决此问题，对外场飞机进行普查，并对普查数据进行整理、归类和统计，从而找出故障高发部位。本文针对内襟翼舱故障高发部位，从设计、制造、使用维护等方面进行了原因分析，并根据故障原因制定具体解决方案。

2结构概述

内襟翼舱由蒙皮（1、6）、隔板（2）、口盖（3）、尾边条（5）、纵向型材（4）等组成。内襟翼舱结构见图1。内襟翼舱蒙皮材料为LY12，上部蒙皮在1号到7号肋之间厚1.2mm，7号到10号翼肋间厚1.5mm，下部蒙皮厚0.8mm。翼肋隔板材料LY12，厚1mm。后缘用MB8镁合金型材加强。内襟翼舱上蒙皮与隔板连接选用铆钉为4A1-105-3.5×L（90°埋头铆钉，铆钉头高度1.4mm），采用单面埋头铆接;尾边条处选用铆钉为4A1-107-3.5×L（90°埋头铆钉，铆钉头高度1.4mm），采用双面埋头铆接。

3内襟翼舱故障普查结果

此次随机普查了多架飞机，普查结果表明：内襟翼舱出现故障的飞机占普查飞机的77.4%。内襟翼舱裂纹和掉钉数量随飞机飞行年限和飞机飞行小时呈增长趋势。内襟翼舱主要故障为上蒙皮裂纹和尾边条处掉钉，其中裂纹主要集中在上表面蒙皮靠近尾边条600mm的范围内，并且大多是从铆钉孔周边开裂。内襟翼舱各部位故障占整个内襟翼舱故障的比例为：内襟翼舱上蒙皮62.1%，内襟翼舱下蒙皮4.5%，尾边条处掉钉33.4%。

4原因分析

4.1 设计

内襟翼通过偏转不同角度为飞机提供额外升力和阻力。当内襟翼放下时，内襟翼与内襟翼舱之间存在较大的缝隙，飞机在飞行时高速气流可沿此縫隙流过。由于内襟翼安装和运动的需要，内襟翼舱下翼面开有较大的开口，高速气流可沿这些开口进入内襟翼舱内部形成强烈扰流，易在内襟翼舱周围形成复杂的振动环境。同时，内襟翼蒙皮、隔板厚度较薄，刚度较弱;蒙皮与隔板连接铆钉锪窝深度超过蒙皮厚度的三分之二，蒙皮上铆钉孔边产生锐边，锐边效应将导致连接孔的疲劳寿命大幅度下降，锪窝深度与应力集中系数Kt的影响见图2。

4.2 制造

内襟翼舱为钣铆组合结构，在铆接装配时，为了消除装配间隙，加大了压铆力，从而导致蒙皮与骨架之间存在较大的装配应力，这使铆钉始终处在受拉状态。飞机经过若干次飞行后，蒙皮与骨架之间出现间隙，铆钉孔边会产生初始裂纹，随着飞行次数的增加，孔边的初始裂纹会进一步扩展。

4.3 使用维护

内襟翼舱为薄蒙皮结构，仅承受气动载荷，无法承受较大集中载荷。在日常使用维护过程中，内襟翼舱存在被踩踏的现象，从而可能会造成内襟翼舱蒙皮裂纹、掉钉等故障。

4.4 结论

综上所述，内襟翼舱裂纹、掉钉的主要原因是：内襟翼舱蒙皮、隔板厚度较薄，刚度较弱;内襟翼舱上蒙皮锪窝过深，锐边效应极大的降低了内襟翼舱蒙皮的疲劳性能;钣金组件固有的装配间隙和装配应力降低了内襟翼舱的疲劳性能;日常使用维护过程中踩踏会导致内襟翼舱上蒙皮出现损伤;同时，内襟翼舱长期处于复杂振动环境中，并在上述因素的共同作用下产生疲劳裂纹和掉钉现象。

5解决方案

增加内襟翼舱上蒙皮和隔板厚度，提高内襟翼舱整体刚度;上蒙皮与隔板的连接铆钉及尾边条处双面埋头铆钉选用剪切强度高，锪窝深度浅的铆钉，从而提升内襟翼舱的疲劳性能。

参考文献：

[1]王文水.飞机结构设计实用手册.2000年5月.

[2]王宝忠.飞机设计手册（第10册  结构设计）.航空工业出版社.2000.

[3]董登科.军用飞机结构耐久性/损伤容限分析和设计指南（第一册  耐久性）.2005年11月.

[4]支良生，党光清.新编中外常用金属材料手册.陕西出版集团陕西科学技术出版社.

（作者单位：航空工业西飞）