袁俊

摘要：結(jié)合國貨航B-2856飛機(jī)吊架后扭力隔框緊固件孔裂紋損傷的實(shí)例，分析了波音757-200飛機(jī)吊架裂紋的檢查方法和形成原因，重點(diǎn)討論了發(fā)現(xiàn)損傷后對(duì)超規(guī)范修理方案的實(shí)施、制定、批準(zhǔn)以及補(bǔ)充維修方案的檢查要求，為今后類似損傷的預(yù)防和處理提供指導(dǎo)，為超規(guī)范修理方案的設(shè)計(jì)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：吊架;扭力隔框;裂紋;超規(guī)范修理;維修方案

0引言

自1993年開始，波音陸續(xù)收到30多起波音757-200飛機(jī)安裝RB211發(fā)動(dòng)機(jī)的吊架后扭力隔框異常報(bào)告，主要位于后扭力隔框和吊架斜撐桿連接接頭，損傷跡象包括螺栓孔裂紋、螺栓松動(dòng)和斷裂、接頭墊片位移等。波音發(fā)布了服務(wù)通告SB-757-54A0047對(duì)吊架進(jìn)行檢查并多次改版，F(xiàn)AA先后頒發(fā)了多份AD要求對(duì)此處進(jìn)行強(qiáng)制性檢查。吊架后扭力隔框位于吊架扭力盒的最后部，與吊架斜撐桿和機(jī)翼側(cè)接頭相連，通過吊架斜撐桿將發(fā)動(dòng)機(jī)的巨大推力載荷傳遞給機(jī)翼結(jié)構(gòu)。本文結(jié)合實(shí)際案例，分析吊架后隔框的檢查方法、終止檢查措施、裂紋形成原因，重點(diǎn)從維修角度出發(fā)，以發(fā)現(xiàn)緊固件孔裂紋為例，討論如何制定超手冊(cè)修理方案，以獲得波音批準(zhǔn)，縮短波音的評(píng)估時(shí)間和飛機(jī)停場(chǎng)時(shí)間，節(jié)約維修成本。

1吊架后隔框的檢查

波音的最新版服務(wù)通告SB-75754A0047R05要求對(duì)吊架后隔框與斜撐桿的鈦合金接頭處進(jìn)行檢查，包括垂直邊的4顆緊固件、水平邊的16顆緊固件，檢查接頭與隔框之間的填隙片有無位移，檢查接近口邊緣有無裂紋等。具體檢查位置見圖1。

檢查時(shí)不需要拆下發(fā)動(dòng)機(jī)，可以從吊架后整流罩處打開后隔框接近口的蓋板，從前后方向進(jìn)行檢查。對(duì)于未執(zhí)行過吊架增強(qiáng)改裝（Strut Improvement Program）的飛機(jī)，具體的檢查位置、方法和間隔見表1，對(duì)執(zhí)行過增強(qiáng)改裝的飛機(jī)檢查間隔均為3000FC。

墊片邊緣四周有密封膠封邊，如果密封膠有松動(dòng)跡象表明有位移產(chǎn)生。每次檢查時(shí)需要記錄墊片位移量，累積不超過0.5in的可以切掉裸露的墊片，使用底漆和DowComning 93-006密封膠封邊;累積位移量超過0.5in的則需要更換新的墊片。此工作量較大，需要拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)或尾噴，以及拆卸接頭垂直邊的緊固件。

緊固件為濕安裝，需要檢查前后兩側(cè)的螺栓頭和螺帽，如果密封膠有松動(dòng)、間隙、殘?jiān)熔E象則表明緊固件有松動(dòng)。如果發(fā)現(xiàn)緊固件松動(dòng)，需要拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)或尾噴，拆下?lián)p傷的緊固件。對(duì)于垂直邊的緊固件孔可以分別鉸孔至0.4526～0.4536in或0.4682～0.4692in，安裝14/3 2in加大一級(jí)或兩級(jí)的海洛克螺栓;對(duì)于水平邊的緊固件孔可以分別鉸孔至0.3901～0.3911in或0.4057～0.4067in，安裝12/32in加大一級(jí)或兩級(jí)的海洛克螺栓。所有緊固件均使用BMS 5-63或DowComing 93-006濕安裝。

2原因及終止措施

波音757飛機(jī)的吊架實(shí)際承受的載荷比初始設(shè)計(jì)載荷要高，波音的飛行測(cè)試數(shù)據(jù)、疲勞試驗(yàn)以及運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)表明，在達(dá)到設(shè)計(jì)服務(wù)目標(biāo)DSO（50000FC）之前，吊架的主結(jié)構(gòu)會(huì)因疲勞源產(chǎn)生裂紋，且疲勞裂紋的擴(kuò)展速度比計(jì)劃數(shù)據(jù)要快。

波音推出的吊架增強(qiáng)改裝（SIP）通過更換新的機(jī)翼連接結(jié)構(gòu)、吊架后隔框、吊架機(jī)翼接頭、側(cè)連桿接頭、中梁等零件，可以解決吊架主體結(jié)構(gòu)的疲勞問題，但是并不能解決后扭力隔框緊固件松動(dòng)和潛在的孔邊裂紋問題，因此對(duì)于參照SB-757-54A0035R05之前版本進(jìn)行吊架增強(qiáng)改裝的飛機(jī)，仍需執(zhí)行SB-75754A0047R05的檢查或者終止檢查，而SB-757-54A0035R05及之后的版本已經(jīng)加入了SB-757-54A0047R05的終止措施。對(duì)于不適用增強(qiáng)改裝的飛機(jī)，直接執(zhí)行SB-757-54A0047R05的終止措施。

終止措施要求將后扭力隔框與連接吊架斜撐桿的鈦合金接頭上12顆連接緊固件更換成更強(qiáng)的螺栓。原先的緊固件類型為BACB30NX14K（垂直邊4顆，海洛克螺栓直徑14/3 2in）和BACB30YK12（水平邊8顆，海洛克螺栓直徑12/3 2in），新的緊固件類型為BACB30US8K（垂直邊4顆，海洛克螺栓直徑16/32in）和BACB30US7K（水平邊8顆，海洛克螺栓直徑14/32in），更換后的緊固件直徑加大，強(qiáng)度更高。

3吊架后隔框緊固件孔裂紋的修理

B-2856飛機(jī)安裝有RB211發(fā)動(dòng)機(jī)吊架，于18C定檢期間發(fā)現(xiàn)后扭力隔框垂直邊1顆緊固件有松動(dòng)跡象，拆下該緊固件對(duì)孔壁執(zhí)行高頻渦流（HFEC）開口孔檢查，發(fā)現(xiàn)裂紋從孔邊緣沿著3點(diǎn)鐘方向擴(kuò)展，長度約為0.3 6in（ 9mm）。發(fā)現(xiàn)裂紋時(shí)該機(jī)的總飛行小時(shí)為49660FH，總飛機(jī)循環(huán)為23635FC，吊架增強(qiáng)改裝對(duì)該架飛機(jī)不適用。根據(jù)B-2856飛機(jī)發(fā)現(xiàn)的情況和波音收到的反饋信息，吊架后扭力隔框典型裂紋位于隔框與鈦合金接頭相連的緊固件孔，隔框?yàn)殇X合金材料，垂直邊4顆、水平邊8顆緊固件孔邊緣通過旋轉(zhuǎn)孔高頻渦流檢查發(fā)現(xiàn)裂紋，鈦合金接頭未有裂紋報(bào)告。本文主要討論垂直邊緊固件孔裂紋修理方案的制定，水平邊孔裂紋的修理方案可以此為借鑒。

3.1超規(guī)范修理設(shè)計(jì)的基本思路

波音不允許吊架主結(jié)構(gòu)留有任何長度的裂紋，要求在下次飛行前必須完全去除裂紋并完成修理。由于現(xiàn)有的檢測(cè)手段對(duì)裂紋的長度不能準(zhǔn)確判定，高頻渦流僅能確認(rèn)裂紋的大致方向，所以對(duì)裂紋的去除都是1/64in逐級(jí)加大，保證最小的材料去除量。

現(xiàn)有結(jié)構(gòu)修理手冊(cè)和相關(guān)適航性資料的最大允許值是將損傷孔加大至0.4995～0.5005in并安裝16/3 2in海洛克螺栓，也就是說如果裂紋擴(kuò)展超過0.031in長即涉及到超手冊(cè)修理，需要局方批準(zhǔn)。如果裂紋可以通過對(duì)隔框進(jìn)行單獨(dú)擴(kuò)孔而消除，并且有足夠的邊距安裝冷凍塞，則可參照安裝冷凍塞的方法進(jìn)行修理;如果裂紋擴(kuò)展較長.則需考慮局部消除裂紋，按照等強(qiáng)度的原則進(jìn)行加強(qiáng)修理，修理后需要完成損傷容限的計(jì)算和檢查，該計(jì)算由廠家完成。

3.2裂紋長度小于0.031in

對(duì)于孔邊裂紋擴(kuò)展長度小于0.031in的損傷，可以逐級(jí)將原孔徑從0.437～0.43 8in加大至0.4995～0.5005in，鈦合金接頭和鋁合金后隔框一起鉸孔，每一級(jí)鉸孔1/64in。修理后的孔安裝BACB30US8K型號(hào)的螺栓，最大直徑16/32in，配合BACN10HR8CS螺帽，螺帽如與隔框腹板圓角有干涉，可以參照結(jié)構(gòu)修理手冊(cè)對(duì)圓角進(jìn)行锪平（Spotfacing）。锪平面要求0.875in直徑，0.062～0.090in圓角，O.OlOin最大深度。該修理滿足SB-757-54A0047R05的要求，可以直接執(zhí)行不需報(bào)波音批準(zhǔn)。

3.3裂紋長度小于O.101in

如果將孔加大至0.4995～0.5005in后裂紋仍然存在，則可對(duì)鋁合金隔框單獨(dú)鉸孔，每一級(jí)鉸孔1/64in并逐級(jí)擴(kuò)大，之后對(duì)孔壁進(jìn)行高頻渦流（HFEC）旋轉(zhuǎn)孔的檢查，確認(rèn)裂紋去除干凈，最大鉸孔直徑不能超過0.641in，HFEC檢查后完成1/16in的保險(xiǎn)切割。

對(duì)鋁合金隔框單獨(dú)鉸孔有一定施工難度，需要將吊架從飛機(jī)上拆下，在工作臺(tái)上進(jìn)行修理。加工特制鉸刀，使用限位器防止對(duì)鋁合金接頭造成損傷。最后需要測(cè)量孔邊距以及到隔框圓角的距離，在保證邊距和圓角距離足夠的情況下，可以參照SRM51-20-07的內(nèi)容，使用7075-T6與隔框腹板等厚的鋁材制作冷凍塞并安裝。以鈦合金接頭上的孔為引導(dǎo)，在冷凍塞上鉆0.4995-0.5005的緊固件孔，參照SB-757-54A0047R05的步驟安裝BACB30US8K螺栓及相應(yīng)螺帽和墊片，此方法需要獲得波音批準(zhǔn)同意并頒發(fā)8100-9表。使用冷凍塞修理的方法相對(duì)簡單，前提是必須有足夠邊距和圓角距離來安裝。

3.4裂紋長度小于0.149in

如果孔徑加大至0.641in后高頻渦流檢查孔壁裂紋仍然存在，則繼續(xù)對(duì)鋁合金隔框單獨(dú)鉸孔，每一級(jí)鉸孔1/64in并逐級(jí)擴(kuò)大，最大鉸孔直徑不超過0.7375in，之后對(duì)孔壁進(jìn)行高頻渦流（HFEC）旋轉(zhuǎn)孔檢查，確認(rèn)裂紋去除干凈后，再加大1/16in進(jìn)行保險(xiǎn)切割。

加強(qiáng)修理方案如圖2所示。使用7075T6鋁材制作填充塞，填充塞為間隙配合，直徑比孔內(nèi)徑小0/-0.0005in;用301 CRES l/4 Hard（或15-5PH CRES， H/T 180-200 KSI）0.90in厚板材加工角材，確認(rèn)最小彎曲半徑符合SRM 51-30-01的要求，不銹鋼角材進(jìn)行鈍化處理;用2024-T3加工圓角墊片，貼合面間隙不大于0.005in，墊片阿洛丁處理并刷兩層BMS10-11 Type I底漆;參照SRM 5120-07安裝填充塞，用BMS5-63或等效密封膠濕安裝不銹鋼角材和圓角墊片。以鈦合金接頭上的孔為引導(dǎo)，在填充塞上鉆0.4995～ 0.5005in的孔，參照SB-75754A0047R05的步驟安裝BACB30US8K螺栓及相應(yīng)螺帽和墊片。

該修理是B類修理，需要獲得波音批準(zhǔn)同意并頒發(fā)8100-9表格。

3.5裂紋長度大于0.149in

對(duì)于裂紋擴(kuò)展超過0.149in長度即擴(kuò)孔至0.7375in后裂紋仍然存在的損傷，由于此時(shí)孔邊緣離隔框圓角距離很近，所以只能沿著裂紋擴(kuò)展的方向局部去除材料，直至裂紋完全消除，如圖3所示。裂紋清除之后的修理方法與3.4節(jié)的修理原理基本上相同，需要注意的是保證新增緊固件孔邊距最小2D。HFEC檢查后在裂紋方向執(zhí)行0.04in的保險(xiǎn)切割，制作與切口形狀相同的填充塞，保證0/-0.0005in的間隙。加強(qiáng)板和圓角墊片的制作、以及緊固件的安裝均同3.4節(jié)的內(nèi)容一致。該修理同樣是B類修理，需報(bào)波音批準(zhǔn)后頒發(fā)8100-9表格。

局部消除裂紋方式的難點(diǎn)在于無法直接擴(kuò)孔，需要從吊架上部的觀察口接近隔框前部進(jìn)行打磨，或者拆掉封閉蒙皮接近隔框前部，使用手動(dòng)銑刀沿著裂紋的方向進(jìn)行銑切打磨。隔框前部的空腔狹窄，難以操作，需要慢慢小心打磨，保證切口的圓滑過渡，同時(shí)不能損傷鈦合金接頭和周圍其他結(jié)構(gòu)。

如果局部打磨仍然不能完全消除裂紋，則需要更換新的隔框組件，這需要增加10天左右的停場(chǎng)時(shí)間和數(shù)萬美金的器材費(fèi)用。

3.6維修方案的影響

B類修理是指修理完成后需在現(xiàn)有維修方案基礎(chǔ)上增加補(bǔ)充檢查內(nèi)容才能滿足持續(xù)適航要求的修理類型，屬于永久性修理。

3.4節(jié)和3.5節(jié)的加強(qiáng)修理方案均為B類，完成后需修改現(xiàn)有維修方案，增加一條專門的檢查條目。根據(jù)損傷容限計(jì)算的結(jié)果，該修理檢查間隔為修理后3000FC或24個(gè)月，先到為準(zhǔn)。

具體檢查方法為：拆下鋁合金隔框補(bǔ)片和填充塞，對(duì)隔框連接鈦合金接頭的區(qū)域詳細(xì)目視檢查，對(duì)加大孔進(jìn)行高頻渦流旋轉(zhuǎn)孔檢查，確認(rèn)無裂紋。

需要指出的是，F(xiàn)AA頒布了最新版AD 2012-26-04，對(duì)后隔框檢查進(jìn)行強(qiáng)制執(zhí)行要求，3.3節(jié)、3.4節(jié)和3.5節(jié)提到的修理方案均對(duì)適航指令A(yù)D 2012-26-04有影響，完成修理后按照損傷容限計(jì)算的結(jié)果，終止檢查或需要增加新的檢查方法，需要修改原有維修方案，所以構(gòu)成適航指令的替代符合性方法（AMOC），這需要波音在8100-9表格內(nèi)明確給出。

4總結(jié)

發(fā)動(dòng)機(jī)吊架后隔框裂紋是波音757飛機(jī)典型的結(jié)構(gòu)損傷之一。航空公司應(yīng)該根據(jù)裂紋的擴(kuò)展情況，預(yù)先制定合適的修理方案，縮短廠家的評(píng)估時(shí)間，在申請(qǐng)廠家批準(zhǔn)和頒發(fā)適航表格時(shí)贏得主動(dòng)，以節(jié)約大量的停場(chǎng)時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

[1] BOEING.B757-200 Service Bulletin（SB）： SB-757-54A0047R05 [Z]. BOEING，2011.

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