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西安航空职业技术学院毕业设计论文1西安航空职业技术学院毕业设计（论文）论文题目：飞机外部蒙皮变形及其预防和修理所属系部：航空维修工程系指导老师：曹建华职称：高工学生姓名：初明星班级、学号:12503102专业：飞机构造西安航空职业技术学院制20011年12月10日西安航空职业技术学院毕业设计论文2西安航空职业技术学院毕业设计（论文）任务书题目：飞机外部蒙皮变形及其预防和修理任务与要求：时间：2011年10月10日至2011年12月0日共8周所属系部：航空维修工程系学生姓名：初明星学号：12503102专业：飞机构造指导单位或教研室：西安航空职业技术学院指导教师：曹建华职称：高工西安航空职业技术学院制2011年12月10日西安航空职业技术学院毕业设计论文3毕业设计(论文)进度计划表日期工作内容执行情况指导教师签字2011.10.10至2011.10.16已完成（手写）（手写）2011.10.17至2011.10.23已完成（手写）（手写）2011.10.24至2011.10.30已完成（手写）（手写）2011.10.31至2011.11.06已完成（手写）（手写）2011.11.07至2011.11.13已完成（手写）（手写）2011.11.14至2011.11.20已完成（手写）（手写）2011.11.21至2011.12.09已完成（手写）（手写）教师对进度计划实施情况总评签名年月日本表作评定学生平时成绩的依据之一。西安航空职业技术学院毕业设计论文4目录西安航空职业技术学院毕业设计论文5飞机外部蒙皮变形及其预防和修理【摘要】本论文主要阐述了飞机外部蒙皮变形及其预防和修理方法。关键词：西安航空职业技术学院毕业设计论文11概述装备的维护和修理统称为维修，维修是使装备保持和恢复规定状态所采取的全部措施和活动。在实际工作中，修理和维护一般不能完全分开，在装备维护时，可能要进行某些必要的修理，而在对装备修理时，又往往要进行一定的维护。飞机是典型的航空装备。飞机的修理，是指对使用到规定时限或出现损伤的飞机所进行的恢复其规定技术状态的各种技术活动，有时又叫修复。主要包括飞机及其发动机、机体、机载设备的修理。飞机修理属于航空维修的范畴，飞机修理工作是航空机务工作的重要组成部分。本论文主要讨论飞机机体中的损伤和修理的方法。在现代化发展的条件下，为提高装备的效能和生存力，必须使大量的损伤装备能够在战场上得到修复，抢修性已成为装备的重要特性，并纳入到装备的设计、使用、维修的全寿命管理之中，历史经验表明，飞机损伤抢修是保持航空部队持续生存能力最直接、最有效、最经济的途径，是加快航空发展的“倍增器”。飞机作为航空运输的主要载体，飞机的修理就显得非常的重要。现代飞机广泛应用了金属蒙皮。金属蒙皮不禁能承受局部空气动力（吸力或压力）而且能承受扭矩和弯矩。蒙皮的主要功用是构成飞机的外形，保持飞机的良好气动性能以及承受和传递载荷。飞机在飞行训练中，由于过载或非正常使用、维护等原因，可能使飞机蒙皮产生变形、裂纹或破空等损伤。飞机蒙皮损伤后，不仅破坏了飞机的良好气动外形，影响飞机性能，而且还会使损伤部位的蒙皮强度降低，危及飞行安全。因此要及时修理飞机蒙皮上出现的各类损伤。2飞机蒙皮的类型飞机上使用的铝合金蒙皮主要有单板蒙皮和整体壁板两种。其材料主要有LY12、LC4和LC9铝合金等。单板蒙皮根据其厚度不同又分为薄板蒙皮和整体厚蒙皮两种。如果按照形状分类，单板蒙皮还可分为：平板蒙皮、局部单曲度蒙皮、双曲度蒙皮和复杂形蒙皮等（见图2-1）。整体壁板通常由腹板、筋条、孔及其周边加强凸台、搭接边等四部分组成，如图2-2所示。按筋条在腹板面上的分布特点分类，整体壁板可分为平行筋条类、网格筋条类、平行放射筋条类和点辐射筋条类五种。各种类型的平面形状见图2-3.整体壁板的搭接主要有内搭接、外搭接和内、外搭接三种形式，各种形式的搭接边形状如图2-4所示。飞机整体壁板蒙皮通常是在厚板的基础上，采用机加、化铣、轧制、挤压展平或锻造等方法加工而成的。由于其强度储备较大，通常情况下不易出现损伤。如果产生损伤，往往是采用更换或局部贴补的方法进行修理。因此，对整体壁板的修理不做详细介绍，而主要介绍单板蒙皮的各种损伤修理。西安航空职业技术学院毕业设计论文2图2-1图2-2图2-4搭接边形状西安航空职业技术学院毕业设计论文3图2-3各类整体壁板的平面形状3飞机外部蒙皮的变形及其预防现代飞机的金属蒙皮是机体结构主要受力构件之一，它在受力时可能产生鼓胀、下陷和曲皱等现象。3.1蒙皮的鼓胀和下陷在局部空气动力作用下，骨架之间的蒙皮将被吸起（鼓胀）或压下（下陷），使蒙皮在截面内产生拉伸应力(图3-1)。在正常情况下，蒙皮的这种变形比较微小，其应力不会超过材料的弹性极限，外力消除后，蒙皮能立即恢复原状。这种变形对飞机的空气动力性能影响不大。但是，如果作用在蒙皮上的局部空气动力过大，或因维护、修理不良，使它的强度、刚度减弱，则在飞行中蒙皮就可能产生明显的鼓胀和下陷，发生永久变形，使飞机阻力明显增大。图3-1在局部空气动力较大而蒙皮较薄或蒙皮在骨架上固定得较弱的部位，蒙皮的鼓胀和下陷比较严重。例如，某飞机进气道内的蒙皮就因厚度较小、固定较弱以西安航空职业技术学院毕业设计论文4及气流作用较强烈，而常常产生明显的鼓胀和下陷。3.2蒙皮的曲皱机体受力时，如果蒙皮截面内产生的压缩正应力或剪应力过大，蒙皮就会因失去稳定性而出现曲皱（斜波纹）现象。在一般情况下,蒙皮曲皱现象不多见，但在飞行中如果操纵飞机的动作过猛，使飞机受力过大；或维护、修理不良（如蒙皮的固定减弱），蒙皮的稳定性较差，则在一些受压或受剪较严重的部位就可能出现蒙皮曲皱现象。例如，某军用飞机机身后段的外蒙皮就曾因同时受到较大扭力M扭和剪力Q而出现斜波纹（图3-2）。图3-2蒙皮的曲皱蒙皮除了可能产生鼓胀、下陷和曲皱变形外，由于机务人员的工作不当也会产生一些其他的变形。例如，不按规定上、下飞机而踩坏蒙皮，以及拆装舱口盖工作粗糙使舱口盖发生变形等。蒙皮变形会大大减弱机体的承载的能力,增大阻力。例如，实践表明，某飞机修理前最大速度只能达到950km/h，将机体表面的各舱（窗）口盖修整以后，最大速度即可达到980km/h，当进一步对飞机外表面进行修整和喷漆后，其最大速度就达到了1010km/h，速度提高6%以上。另外，蒙皮变形还可以破坏飞机的平衡，如当一侧机翼的蒙皮变形严重时，就会导致两侧机翼的升力和阻力出现不对称分布，从而使飞机的飞行姿态发生变化。可以想见，蒙皮变形所引起的各种不良后果对于高速飞机来说将更为严重。因此，防止高速飞机的蒙皮变形就显得特别重要。为了防止蒙皮变形，维护工作中必须注意保持蒙皮的固定良好，防止蒙皮受到机械损伤和腐蚀，以保障蒙皮具有足够的强度和刚度。同时，对于已经产生永久变形的蒙皮，应及时予以修复。4飞机外部蒙皮变形的修理蒙皮的变形，是指蒙皮某些部位产生轻微的鼓胀、曲皱和下陷等。这些损伤虽然不会立即导致事故，但对蒙皮的空气动力性能和强度有不同程度影响，如果西安航空职业技术学院毕业设计论文5任其发展，也会由量变到质变，使蒙皮严重损伤。因此，必须及时修理。4.1蒙皮鼓胀和曲皱的修理蒙皮某处产生鼓胀或曲皱，说明该处蒙皮的刚度不足，均应进行修理。一般的鼓胀或曲皱、可采用整形加强的方法修理。如果鼓胀或曲皱严重，用加强方法不能排除时，可采用挖补或更换蒙皮的方法修理。加强修理通常是在蒙皮鼓胀或曲皱处的内侧铆补加强型材，加强型材的牌号见表4-1。如果蒙皮鼓胀或曲皱的面积较大，用加强型材不能满足要求时，可用等于或稍大于被加强蒙皮厚度的板材制作盒型材进行加强，盒型材的宽度根据鼓胀区的面积确定。表4-1加强修理时，加强型材的方向应垂直或平行于桁条，并至少与相邻的构件搭接一端。同时，应根据蒙皮的形状和搭接形式将加强型材制成相应的下陷或弧度，使之与蒙皮紧密贴合。（见图4-2）西安航空职业技术学院毕业设计论文6图4-2蒙皮的一般鼓动加强4.2蒙皮下陷的修理蒙皮上的下陷，主要是破坏了蒙皮的光滑表面。如果下陷微小，分布分散、且未破坏内部结构，则不必修理；如果下陷较浅，范围较大，应用无锐角而表面光滑的榔头和顶铁修理；如果下陷较深、范围又小，不易整平时，可在下陷处钻直径为4~5毫米的孔，用适当的钢条打成构型，拉起修平，然后用空心铆钉堵孔；如果下陷较深、范围较大时，可在下陷处开直径为10~16毫米的施工孔，用钩子勾着，锤击蒙皮的四周使其恢复平整（见图4-3），然后按图4-4所示选装堵盖铆钉。图4-3蒙皮压坑的修理西安航空职业技术学院毕业设计论文7图4-4堵盖铆钉的安装此外，有的突变小下陷，若不能钻孔整形，可将下陷处打磨光滑，用酒精和丙酮清洗后，用环氧树脂或黄腻子（Q07—5）填平下陷，等干燥后修平即可。5飞机外部蒙皮划伤和裂纹的修理5.1蒙皮划伤的修理飞机蒙皮上出现划伤后，如果划伤深度较浅，未超过规定划伤深度时，则划伤允许存在，不做修理。各型飞机对蒙皮的允许划伤深度都做出了相应的规定。例如歼七飞机对蒙皮允许划伤深度的规定为：机身和尾翼蒙皮的划伤深度不超过划伤处蒙皮厚度的20%；机翼和口盖的划伤深度不超过划伤处蒙皮厚度的15%；另外LC4材料蒙皮的划伤深度不超过蒙皮厚度的10%。如果蒙皮的划伤深度超过其规定值，此时，应用纱布将划伤部位打磨成圆滑过渡，避免应力集中。打磨后喷涂铝粉漆，填平损伤部位。如果划伤过深，除了磨喷漆外，还需要在其内部铆上一块加强片。加强片的材料、厚度与蒙皮相同。5.2蒙皮裂纹的修理蒙皮上的裂纹，降低了蒙皮的强度，而且在受力过程中，裂纹还会因应力集中的缘故，继续扩展。修理时，应根据裂纹的长短、深浅程度和所在位置等情况采用不同的修理方法。5.2.1在裂纹尖端钻止裂孔当蒙皮上的裂纹较短时（一般小于5毫米），可采用钻止裂孔的方法止裂。止裂孔的直径通常为1.5~2毫米。钻止裂孔时，止裂孔的位置非常重要。如果止裂孔没有钻在裂纹的尖端处，他就不能消除裂纹尖端应力场的奇异性，也就起不到止裂作用。图5-1所示的前三种情况，止裂孔位置都是不正确的，第1种情况是止裂孔钻在裂纹的中间，没有把裂纹前缘去掉，而且在钻孔过程中，又可能在裂纹尖端附近造成新的微裂纹，因而起不到止裂作用；第2种情况是止裂孔位置不正，没有消除裂纹尖端处应力场的奇异性；第3种情况是止裂孔的位置太靠前，这时裂纹的扩展方向捉摸不定，裂纹的扩展有可能偏到止裂孔的一侧去，止裂孔起不到止裂的作用；第4种情况的止裂孔位置比较合理，它消除了裂纹尖端应力场的奇异性，可起到止裂作用。为了准确的确定止裂孔的位置，钻止裂孔前，最西安航空职业技术学院毕业设计论文8好借助低倍放大镜确定裂纹尖端位置，通常，止裂孔的位置应是止裂孔的圆心超过目视看到的裂纹尖端2.0mm。图5-1止裂孔位置的可能几种情况5.2.2在裂纹部位铆补加强片当蒙皮上的裂纹较长时，如果只采用钻止裂孔的办法止裂，虽然钻止裂孔，能够消除裂纹应力场的奇异性，但止裂孔处有较高的应力集中。所以，止裂孔处在交变载荷作用下，原裂纹还会继续扩展。因此，对于较长尺寸的裂纹，除了裂纹尖端钻止裂孔外，还需在裂纹部位的内部铆补一块与蒙皮材料相同、厚度相等的加强片。如图5-2。加强片的形状和大小应根据裂纹部位蒙皮的形状和连接铆钉数量来确定。图5-2蒙皮裂纹的加强修理6飞机外部蒙皮破孔的修理蒙皮的破孔，有的发生在构架的中间，有的跨越构架，有的在不宜施工的地房，有的双层蒙皮损坏，有的处在机翼（或尾翼）的前缘，修理时必须具体分西安航空职业技术学院毕业设计论文9析，区别对待。下边先研究蒙皮破空的一般修理方法，在基础上在研究不同情况的修理。6.1破空的一般修理方法蒙皮破孔的修理方法，通常采用托底平补法。此法首先是将损伤部位切割整齐，然后用补片填补切割孔，用衬片托底，通过衬片将补片和蒙皮连成一体，如图6-1所示。托底平补法的施工步骤如下：图6-1托底平补法6.1.1确定切割范围切割线一般应超过损伤范围5毫米。为了便于制作补片和衬片，需将蒙皮损伤处切割成规则的形状，例如圆形、长圆形、矩形等。如图6-