A320系列飞机鲨鳍小翼改装介绍及技术难点分析

张斌辉

摘要：本文主要介绍了空客A320系列飞机鲨鳍小翼改装的主要内容，分析了主要技术难点及其解决措施，总结了改装中的关键点和风险点，可为同类改装提供参考。

关键词：结构改装；技术难点；鲨鳍小翼

Keywords：structural modification；technical difficulties；sharklet wing

1 改装概述

1.1 背景

A320系列飞机鲨鳍小翼由空客公司2012年研发推出，用于替代传统的翼尖小翼，在节能减排方面具有显著优势。2013年空客公司进一步推出了鲨鳍小翼的改装服务，分为产线改装和现役改装两类。本文所介绍的现役改装针对的是生产序列号在MSN1200之前的已交付飞机，工作内容包括大翼结构加强、加装小翼、飞行控制系统功能调试三部分。

1.2 小翼变化

如图1所示，鲨鳍小翼高2.44m，重91.98kg，由轻型复合材料制成，是A320系列飞机的选装配置，是A320neo系列飞机的标准配置。改装完成后，大翼长度由原来的34.1m增加到35.8m。

2主要改装内容

空客针对本改装共下发6份SB：SB1177（总纲），SB1179（结构恢复），SB1180（机械拆件与恢复），1181（电子拆件与恢复），SB1183（结构拆件），SB1193（小翼加装）。本改装以结构改装为主，所以SB1179和SB1183是本改装的核心内容；SB1180和SB1181为系统专业前期拆件和后期恢复；SB1193为鲨鳍小翼加装；SB1177是一份总纲，类似于目录清单，描述了改装的完整步骤和工序，其中每个工序的具体工作通过任务号索引到具体SB。

大翼结构加强主要是两部分内容，分别是翼尖区域改造和底部蒙皮长桁加强。翼尖区域改造的工作内容主要是：从RIB19-RIB20之间切割上蒙皮及长桁并报废，从RIB24-RIB25之间切开大翼前后梁及下蒙皮并报废旧外翼盒，拆除旧的RIB23和RIB24并报废，之后安装新的RIB23和RIB24，通过底部蒙皮和前后梁的加强补片安装新的外翼盒（bath tub）（见图2），然后通过渡长桁（upper stringers）安装新的顶部蒙皮（New top skin）。新外翼盒的外端是一排销孔，通过销子可以直接安装鲨鳍小翼。底部蒙皮长桁加强主要内容是：在大翼底部蒙皮的STGR8和STGR11长桁两侧，从RIB13至RIB25區域安装钢条（lower stringers），以增强大翼的纵向受力件。

3关键技术难点及改进

本改装处在大翼区域，其最主要的作用是产生升力，也起一定的稳定平衡作用。因此，大翼应保持足够的强度、刚度和寿命，必须具备在外部载荷作用下保持翼型形状的能力，且能够安全地承受使用载荷。大翼主要承受外部交变载荷作用，一个细小的裂纹或者缺陷都极易形成应力集中点，进而可能产生疲劳破坏。另外，本改装处于封闭油箱区域，非常容易引起漏油。因此，对施工中的整体精度提出了非常高的要求。

精度保证主要体现在两个方面，第一，装配精度：只有保证了装配精度，才能保证大翼准确的外形，保证左右大翼的对称性和一致性。装配精度主要从三个方面来保证，首先是定位精度，其次是孔加工精度，再有就是合理有效的工艺工序。第二，高效可靠的密封：在完成改装后，完整地重新密封，使油箱不漏油，改装才完全结束。

因此，本改装有以下四个关键技术难点：高精度定位；高精度孔加工；工艺工序明晰；高质量封胶。

3.1 高精度定位

高精度定位主要分为两个步骤。第一，切割旧件时，找准参考线，精确切割铣削。本改装需要切除上蒙皮及长桁，还有外部翼盒的前后梁及蒙皮，在此过程中，切割线的角度和准确定位都至关重要，包括施工中的修切和打磨都要逐步进行，以保证尺寸精度。

第二，新件准确定位。新件装配中，因为顶部蒙皮和外翼盒都属于大部件，误差传递后，失之毫厘，就会差之千里，所以必须区分固定定位孔与专用的定位销，因为所有的孔都是通过铰刀制孔到干涉配合的下限尺寸。日常都是使用拉玛对蒙皮进行定位，手动拉玛不可避免地会出现间隙晃动，且现有工具只有常用规格，无法满足本改装中的特殊规格和高精度要求。为此，开发设计一套专用定位销，根据不同规格的孔尺寸制作相应的定位销，以适应本改装高精度、大面积的定位需求。每次蒙皮预装配时，首先固定定位销，确定准确位置，然后再使用拉玛拉紧进行钻孔安装，以此来保障蒙皮的定位精度。

3.2 高精度孔加工

本改装采用的紧固件基本都是以EN6114和EN6115为主的高锁螺栓，所有的孔都是干涉配合，有明确的尺寸限制，最后必须通过铰刀来保证孔的尺寸。

在一般制孔过程中，通常是先钻底孔，然后逐级加大至最终尺寸，最多进行两次孔。但本改装中，新上蒙皮等位置涉及大量新的紧固件孔，其中多是日常较少遇见的5/16in、3/8in、7/16in等大尺寸孔，而蒙皮的底孔是根据大翼前后梁上的孔通过找孔器来确定的，底孔只有4/32in或者5/32in，所以这些孔的加工工序与平常工艺的差异较大，而且不同的孔还有不同的工序，有的孔需要两至三道工序，有的甚至需要四至五道工序才能完成。因此，必须将总计约1500多的孔分类，对同一类型的孔制定相同的制孔程序，加工与孔相匹配的高效铰刀，并进行明确标记，避免混用，必要时可提前对工作者进行培训。

此外，由于改装位于大翼油箱这样的特殊作业环境，不可避免地需要一些较长或较短的铰刀才能满足实际工作需求，特别是对与底部蒙皮STGR8和STGR11相联的长桁钢条的铰刀，必须使用空客专用的硬质钻头和铰刀。因此，设计铰刀时，除了考虑直径还应考虑在不同使用环境下铰刀的长度和材料特点，保证工作者能以尽可能舒服的姿势在狭小区域进行施工，同时也能完美地满足改装中对孔的高精度要求。

3.3 关键工艺工序改进

空客针对本改装提供的文件在部分关键技术难点处较为模糊、工艺繁琐，施工难度大且风险高，极大地影响了施工周期与质量。大型结构改装的施工工艺和工序对施工质量、风险、周期都非常重要，但是对工艺工序的改变应当持非常谨慎的态度，若能在知晓风险的前提下对工艺工序进行优化和改进，将极大促进施工的便利，提高施工质量。

为此，主要从两个方面进行明确。第一，对厂家出具的明确的工艺工序，坚决执行并予以细化，使之更具备可理解、可操作性。例如，外翼盒切割工序中，通过对切割工序的每一步进行细化并标注在视图中，说明每个步骤如此操作的意义和风险，有效规避其他MRO企业在此施工中产生的喇叭切口、装配间隙过大等现象。第二，对厂家出具的模糊的工艺工序，深入研究，通过改变施工工位、工序等方式提高施工效率和质量。例如，顶部蒙皮装配过程中，新蒙皮下部的长桁及加强板在飞机上进行钻孔装配安装封胶，只能通过两个接近口盖进行施工，接近难度大，施工难度大，而且接近口盖每次只能进去一个人，施工效率非常低，完成该工作需要14个班的工时，成为了严重影响施工周期和质量的关键工作。鉴于此，通过深入研究SB，分析后得出将部分工作的施工工位转移到工作台上，在工作台上完成安装封胶后，整体将顶部蒙皮插入安装位置，这样的改变使此工序仅需要3个班的工时即可完成，极大地释放了周期压力，而且施工质量得到了保证。

3.4 高质量封胶

结构改装完成后，不恰当的密封胶密封极易导致油箱漏油，会使改装成果功亏一篑。首先，参照空客提供的密封图纸571179A57161，对需要密封的区域按照要求完成密封，特别是针对大翼蒙皮接缝区域、大翼内外油箱連接处RIB15、外油箱与通气油箱连接的RIB22、以及顶部蒙皮的通气长桁处必须按要求重点关注；其次，在油箱封闭区域进行密封胶施工时发现，由于内部管路、线束以及狭小空间等因素，导致施工操作困难，效率低下，且封胶质量不可靠，效果不美观。基于此，可以定制开发引入紧固件封胶帽（见图3），针对不同规格的紧固件定制相匹配的封胶帽，通过实践总结形成封胶帽的使用方法和封胶流程，只需要一道工序即可完成封胶和成形两道工艺，使用该封胶模具可以达到封胶质量可靠、操作便捷、外形美观（见图4）和施工效率高等目标。

4结束语

本文简要介绍了鲨鳍小翼主要的改装内容和特点，分析了4个主要技术难点及注意事项和风险点，通过细化，明确了关键工艺工序，开发定制了专用工装设备，进而实现了高效施工、高精度定位、高精度制孔、高质量封胶，有效解决了该项目的风险点与技术难点，最终对改装项目达到了较深入地掌控，进而在保证质量的前提下使该项目的效率得以提高，周期得以缩短，具有一定的市场竞争力。