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授课人：杨天贺一、本课程的性质、内容和任务本课程是介绍飞机结构修理的一门主要的专业技术课程。本课程的主要任务是介绍飞机的主要结构及其受力特点、飞机结构的损伤及其检测、飞机结构修理准则,飞机部件故障诊断的方法与流程，使学生对飞机结构修理的理论知识有一定的了解。平时成绩和一篇关于机务维修的2000字论文占30%。6月10号提交。期末卷面占70%。二、飞机结构的含义结构通常由几个到几千个零件组合在一起构成。组成结构的各零件相互之间没有相对的运动。飞机结构是指飞机能够承受和传递载荷的受力结构，它包含机身、机翼、尾翼、起落架、发动机短舱和机械操纵系统等受力结构。像机身、机翼这样的大结构，可称为部件结构。机身沿机身纵向或者机翼沿翼展方向可分成几个大段，这样的一大段结构通常称为组件结构。零件为不需要做装配的基本单元；构件则由很少几个零件装配而成。零件和构件也常统称为零构件。零构件在飞机结构中作为有一定功用的基本单元时，也常称为元件。飞机上只用以维持外形或仅供装饰用的元件不应包括在结构内。另外，若按材料来分，飞机结构还可分为金属结构和复合材料结构两大类。本书所讨论的是飞机的金属结构。三、飞机结构修理工作的类型计划性的修理工作—例行的、常规的工作。飞机结构修理工作临时性的修理工作—飞机受到意外损伤时进行。四、飞机结构修理的基本要求修理飞机结构时应满足下列基本要求：1．恢复原结构的强度、刚度和抗疲劳性能；2．恢复原结构的空气动力性能；3．恢复原结构的防腐性能；4．尽可能少地增加重量；5．修理时间短、费用低。五、飞机结构修理的基本程序第一步是检查损伤处，确定损伤的程度和类型；第二步是根据损伤的程度、类型及其位置，同时依据相应的飞机结构修理手册，确定修理工艺以及编制修理工艺卡；第三步按修理工艺卡实施修理，使之达到规定的要求。六、我国民航飞机结构修理工作现状、地位及前景飞机结构修理工作主要是在有能力进行C检或C检以上的大型民航飞机维修厂（基地）进行。中小型民航飞机维修厂（站）只作一些少量的、简单的飞机结构修理工作。民航飞机结构修理工作的主要内容是对民航飞机各类损伤的钣金结构件和复合材料构件进行修理使之恢复原有的功能并符合适航要求。它主要包括对机身、机翼和尾翼的结构件（如梁、桁条、隔框、蒙皮等）、各类舱门和燃油箱等的修理。六、我国民航飞机结构修理工作现状、地位及前景在进行飞机结构修理工作时，一般需对构件进行拆卸、检查、清洁、除腐等工作。如发现构件由于腐蚀、磨损、碰伤等损伤超出允许范围，修理工作就按飞机结构修理手册（即SRM）规定的工艺进行。如果修理范围超出SRM规定的范围，则该修理方案（工艺）需报飞机生产厂家和适航当局批准后才可实施。在进行飞机结构修理工作时，还常常需无损探伤、机加工、热处理和表面处理等其他工种配合。六、我国民航飞机结构修理工作现状、地位及前景民航飞机结构修理工作在飞机维修工作中占有很重要的地位。一般来说，飞机结构钣金修理约占飞机总修理工时的20—30％；复合材料修理约占飞机总修理工时的3—5％。飞机结构修理人员主要集中在各航空公司的飞机维修基地（航空维修厂）和大型的飞机维修工程公司。目前，与世界先进、发达的国家相比，我国的民航事业仍处于发展阶段，而且民航事业将有着很大的发展空间。首先，随着我国的经济发展，民航飞机将会越来越多，飞机增多则意味着飞机结构的修理工作量也将会随之增多；其次，伴随着我国现有民航飞机机龄的增长，民航飞机结构修理工作也将会随之大大增加；再者，随着先进复合材料在民航飞机上应用的增多，其新的修理工艺不断涌现，使复合材料的修理工作量也不断增加。还有一个重要因素，就是国内民航飞机维修力量不断地提高和增强使原来不能修理的飞机结构修理项目或者原来需送国外修理的飞机结构修理项目变得可由自己修理了。§1－1飞机结构形式一、飞机的组成（见图1）飞机结构：机体：机身（装载）机翼（产生升力）尾翼（使飞机具有操纵性与稳定性）起落架（起飞、着陆、滑跑）发动机（产生推力）操纵系统（保证操纵性与稳定性）机载设备（保证飞机可靠控制与飞行安全）等图1飞机的组成二、机身总体布局机身一般由两段或多段构成。图2为B737飞机的总布局图，它的机身分为四个生产段(或称制造段)。第41段──包括雷达整流罩、驾驶舱、前登机和前勤务门、前起落架轮舱和电气/电子设备舱。第43段──包括前部客舱、前货舱。在前货舱右侧有一个货舱门。第46段──包括客舱的中央和后面部分以及后货舱。它有两个机翼上方应急出口舱门、后登机门和后勤务门。这一段的后端点是后密封隔框。第48段──包括辅助动力装置和水平安定面构架。图2B737飞机的总布局图机翼上的主要操纵面1为翼尖小翼2为低速副翼3为高速副翼4为襟翼滑轨整流罩5为前缘襟翼——克鲁格襟翼6为前缘缝翼7为内侧襟翼8为外侧襟翼9为扰流板10为扰流板——减速板布置副翼、扰流片等进行横向操纵；布置襟翼、缝翼增升装置改善飞机起降性能。一、机翼的功用1．产生升力；2．当机翼具有上反角时，可为飞机提供一定的横侧安定性；3．安装或吊挂部件；4．贮放燃油。§1.1.1机翼的结构及受力特点二、机翼的典型结构构件：蒙皮纵向骨架：翼梁（缘条、腹板）纵樯桁条横向骨架：翼肋（普通肋、加强肋）三、机翼的结构型式有布质蒙皮机翼和金属蒙皮机翼(一)单层蒙皮结构机翼单梁式1.梁式机翼双梁式2.单块式(二)夹层蒙皮结构机翼和整体结构机翼(一)单层蒙皮结构机翼1．梁式机翼梁式机翼由翼梁、辅助翼梁（纵墙）、桁条、翼肋和蒙皮等组成。单梁式机翼装有一根强有力的翼梁；单梁式机翼少梁强梁薄蒙皮少桁弱桁（梁缘条剖面桁剖面）梁通常位于翼剖面高度最大处通常还有1、2根纵樯根部接头很强双梁式机翼少梁强梁薄蒙皮少桁弱桁（梁缘条剖面桁剖面）构造特点：（1）装有一根或两根强有力的翼梁；（2）蒙皮很薄；（3）桁条的数量不多而且较弱，有的桁条还是分段断开的；（4）便于在机翼上开口，方便检查；（5）与机身(或机翼中段)连接比较简便；（6）生存力较差，不适于作整体油箱。受力特点：（1）桁条承受轴向力的能力极小；（2）蒙皮几乎不能参与受力；（3）弯矩引起的轴向力主要由翼梁缘条承受。A．单梁式机翼特点：（1）装有一根强有力的翼梁和一根或两根强度很弱的纵墙；（2）翼梁装在翼型最大厚度处，翼梁充分利用了机翼的结构高度；（3）机翼内部容积不容易得到较好的利用；（4）结构重量较轻。B．双梁式机翼特点：（1）装有两根强有力的翼梁（2）机翼内部容积容易得到较好的利用；（3）比单梁式重。2．单块式机翼单块式机翼的构造如下图所示。单块式机翼是由蒙皮、桁条和缘条组成一个整块构件来承受弯矩所引起的轴向力的，所以叫做单块式机翼。弱梁（樯）、较厚蒙皮、多桁强桁（梁缘条剖面≈或略＜桁剖面）单块式机翼优点：（1）机翼的蒙皮有良好的抗剪稳定性和较好的抗压稳定性，所以能较好的保持翼型；（2）机翼的蒙皮能更好地承受机翼的扭矩，而且能同桁条一起承受机翼的大部分弯矩，所以抗弯、扭刚度较大；（3）受力构件分散缺点：（1）不便于开大舱口（2）接头连接复杂（3）不便于承受集中载荷。目前许多飞机的机翼，采用梁式和单块式复合的结构。即在靠近翼根而要开舱口的部分为梁式结构，其余都分为单块式结构。(二)夹层结构和整体结构机翼这两种新型的机翼结构，在较大的局部空气动力作用下，仍能精确地保持翼型，在翼型较薄的条件下，可以得到必要的强度和刚度。此外，超音速飞行时，机翼结构的强度和刚度受空气动力热的影响也较小。因此，它们在现代跨音速和超音速飞机上，已经得到广泛的应用。1．夹层结构机翼夹层结构机翼,如下图所示。构造特点：两层蒙皮/面板（硬铝合金）、中间芯层（由铝箔组成的蜂窝结构；铝箔厚度一般为0.025~0.05毫米）特点：（1）采用了夹层壁板来做蒙皮和其他构件。（夹层壁板由内外两层薄金属板和夹芯层组成。）（2）能够承受较大的局部空气动力而不致发生鼓胀、下陷现象；（3）能够在大速度飞行时很好地保持外形；（4）结构重量较轻；（5）这种机翼结构可以只用少数翼肋而不用桁条。机翼表面的铆缝大量减少。铆缝少，既能改善机翼的空气动力性能，又能减少由铆钉孔引起的应力集中现象。此外，铆钉孔少还提高了蒙皮的气密性。对整体油箱有利[不易漏油、简化密封措施]缺点：（1）很难在夹层壁板上开舱口；（2）不便于承受大的集中载荷；（3）损坏后不容易修补；（4）各部分连接比较复杂。宜采用部位：机翼尾翼舵面后缘、机头雷达罩等全高度蜂窝夹层结构（主要按刚度设计且本身结构高度小的舵面、调整片等操纵面、翼尖）不宜采用：对于高度很小的机翼，若内部用作油箱，夹层占去了油箱容积（整体壁板适合）夹层壁板的受力，如下图所示。2．整体结构机翼整体结构机翼是由整体壁板、纵墙和翼肋组成，如下图所示。整体板件就是把蒙皮、桁条和缘条等构件，合并成一块整体的板件。它是用铣切、挤压、模锻、化学铣切(腐蚀)等方法制成的。构造特点：整块铝合金或镁合金板材制造、蒙皮桁条缘条的合并体整体壁板蒙皮是一种有效的重量轻、强度高的结构。整体壁板蒙皮的优点：a在结构上便于按等强度分布材料（使壁板沿展向获得最佳变厚度分布）；b结构的总体和局部刚度好；c机翼表面更加光滑；d减少了连接件数量和重量；e便于密封，对整体油箱有利。缺点:在装配时，可能会产生残余应力，易引起应力腐蚀，并对裂纹扩展比较敏感。适用：超音速薄翼飞机、机翼结构整体油箱区四、机翼各构件的构造(一)翼梁在各种型式的机翼结构中，翼梁的主要功用都是承受机翼的弯矩和剪力。翼梁由梁的腹板和缘条(或称凸缘)组成，见下图。腹板式翼梁翼梁主要有整体式翼梁桁架式翼梁(现代飞机的机翼，一般都采用腹板式金属翼梁)1．腹板式翼梁翼梁由缘条和腹板铆接而成。缘条用硬铝或合金钢的厚壁型材制成，截面形状多为“T”或“L”形。腹板用硬铝板制成。薄壁腹板上往往还铆接了许多硬铝支柱，以增强其抗剪稳定性和连接翼肋。为了合理地利用材料和减轻机翼的结构重量，缘条和腹板的截面积，一般都是沿翼展方向改变的，即翼根部分的截面积较大，翼尖部分的截面积较小。腹板式翼梁的优点:(1)能够较好地利用机翼的结构高度来减轻重量；(2)生存力较强；(3)制造较方便。2．整体式翼梁整体式翼梁是一种用高强度合金钢锻制成的腹板式翼梁。它的优点是:刚度较大，截面尺寸可以更好地做得符合等强度要求。高强度合金钢刚度大加工成型难3．桁架式翼梁在翼型较厚的低速重型飞机上，常采用桁架式翼梁。这种翼梁由上下缘条和许多直支柱、斜支柱连接而成。翼梁承受剪力时，缘条之间的支柱承受拉力或压力。缘条和支柱，有的采用硬铝管或钢管制成，有的则用厚壁开口型材制成。(二)桁条1．功用：（1）支持蒙皮，防止产生过大的局部变形；（2）与蒙皮一起把空气动力传给翼肋；（3）提高蒙皮的抗剪和抗压稳定性，使它能更好地承受机翼的扭矩和弯矩；（4）与蒙皮一起承受由弯矩引起的轴向力。2．种类（1）梁式机翼的桁条，一般都用0.5～1毫米厚的薄铝板制成。它有开口和闭口两种(如下图a)。开口截面桁条的稳定性很差，而且不能参与承受机翼的弯矩。闭口截面的桁条，稳定性较好，可以参与承受一些机翼的弯矩。但是这种桁条与蒙皮铆接时，具有两道铆缝，对于保持机翼表面光滑不利。（2）单块式机翼的桁条，是用硬铝挤压而成的(图(b))，它的壁厚可达5毫米以上，稳定性很好。在机翼结构中用得最多的是带圆头加强边的桁条。圆头加强边可以增大桁条的抗弯刚度，提高其总的稳定性(桁条不易压弯)，还可以对桁条壁起支持作用，提高桁条的局部稳定性(桁条壁不易曲皱)。(三)翼肋翼肋按其功能分为普通翼肋和加强翼肋两种。1．普通翼肋（占机翼重量的8%~12%）普通翼肋的功能是：（1）维