飞机故障分析及预防案例

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1故障现象

某型飞机在外场飞行期间，共出现2起襟副翼根部下前缘与尾梁3号隔板蒙皮发生干涉裂纹故障的情况。一起为空某旅的该型号双座飞机在执行新作训大纲中的大机动飞行，在第二次起落着陆后检查中发现飞机固定于右尾梁34～35框处3号隔板下部壁板蒙皮裂纹长约8mm，在第3架次飞行着陆后发现该处裂纹扩展至35mm，裂纹故障。另一起为该型号单座飞机飞行后，检查发现左襟副翼运动时根部下前缘与尾梁3号隔板蒙皮相干涉，导致隔板蒙皮挤压变形。

2初步分析

发生干涉故障的部位为飞机襟副翼靠近机身内侧下前缘与尾梁34～35框处3号隔板下部壁的对接部位结构蒙皮[1]，襟副翼为飞机横向操纵活动舵面。在飞行过程中，襟副翼上下偏转，实现飞机横向操纵。其中，襟副翼在放下襟翼状态的最大向下偏转角度为27°，向上偏转最大角度为20°。该型飞机单双座襟副翼根部下前缘与尾梁3号技术性能指标相同。查看2架飞机进厂修理状态记录可知，进厂襟副翼和尾梁板片状态良好，并实施过襟副翼结构方面的修理。首先，检查发生干涉故障飞机襟副翼与机翼的安装固定情况。结果显示该部位结构技术状态良好，未发现存在因松动产生的活动间隙和结构变形等异常现象。从现场飞机裂纹故障情况来看，初步分析发生干涉故障的直接原因是襟副翼自上向下偏转时襟副翼振动较大，导致其根部下前缘与尾梁下壁板发生接触碰撞[2]。其次，故障排查分析，给飞机地面供压，操纵襟副翼在偏转过程中检查襟副翼部下前缘与尾梁3号隔板下蒙皮之间的活动间隙有无接触干涉情况。检查结果显示，襟副翼根部下前缘与尾梁隔板蒙皮之间的间隙，在襟副翼向上和向下偏转最大角度极限位置时增大，在中立位置时最小，测得右襟副翼根部下前缘与板片在中立位置间隙最小为7mm，未发现有干涉碰撞现象。最后，检查另一边襟副翼根部下前缘与隔板蒙皮间隙为10～11mm。因此，分析推断飞机执行大机动飞行任务时飞行过载大，导致右外翼向上弯曲变形量和振动增大，襟副翼振动幅度较大。由于右侧该处活动间隙变小，在襟副翼自上向下偏转时，襟副翼根部下前缘插入到尾梁隔板蒙皮下方与蒙皮板片发生干涉碰撞。因为隔板蒙皮强度低于襟副翼前缘蒙皮，所以板片固定蒙皮被襟副翼下前缘撕裂。经咨询，飞机从未在飞行中出现干涉裂纹故障，此次故障出现的原因是飞机未开展新大纲的作训大过载飞行训练，飞行强度过载较小。

3技术要求和现状

查阅该型飞机襟副翼设计图样可知[3]，对襟副翼蒙皮下前缘与后缘对接蒙皮后缘在中立位置的间隙要求为100+2mm。襟副翼工作运动偏转时绕固定交点轴线转动。对在厂修理3架该型飞机（代号J）和国外引进3架飞机（代号S）襟副翼与尾梁根部壁板蒙皮的间隙，在襟副翼舵面自然下垂状态、中立位置及偏转过程中3个位置的最小间隙进行测量对比分析。襟副翼与尾梁根部壁板蒙皮之间的间隙在自然下垂状态时比偏转时小，襟副翼在偏转活动时间隙变大。J机型原机该部位间隙普遍比S机型间隙大，S-03架飞机间隙最小为5mm，在中立位置和向上偏转到最大角度时间隙变大。此型飞机经过前2次大修后使用效果良好，未出现蒙皮干涉现象。对在修的J型飞机和S型飞机襟副翼与外翼安装第一悬挂点到内侧蒙皮之间的距离进行再次测量。J型飞机和JS型飞机比S型飞机襟副翼与外翼安装第一悬挂点到内侧蒙皮之间的距离偏大约20mm。飞机在大机动飞行大过载情况下，飞机襟副翼根部形变量变大，更容易出现襟副翼下前缘与尾梁隔板蒙皮出现碰撞干涉的问题。

4故障机理分析

查阅2起发生碰撞干涉故障飞机的进厂修理卷宗，未纪录该部位干涉损伤痕迹的信息。外翼、襟副翼以及蒙皮保持飞机的原机安装状态，未开展针对性的修理，且在修理过程中不会改变此处间隙。此外，工厂以前大修过的俄制飞机也从未出现此类干涉故障。飞行中飞行员左右偏转驾驶杆时，襟副翼舵面向上、向下偏转[4]。当襟副翼舵面向下偏转时，襟副翼蒙皮下前缘向上偏转运动，始终处于外翼对接下蒙皮上方，在航向方向上，向前超出外翼下蒙皮。此时其与尾梁下壁板蒙皮间隙减小，外翼翼面向上弯曲形变。当飞机进行大过载飞行时，襟副翼靠近机身内侧一端向下偏移。虽然活动间隙变小，但是襟副翼前缘下蒙皮始终在尾梁隔板蒙皮上方，不会因振动较大插入尾梁隔板板蒙皮下方发生交叉干涉。在襟副翼舵面向上偏转时，襟副翼蒙皮下前缘向下偏转运动。当偏转到一定角度时，在航向方向上，向后会超出外翼下蒙皮后缘，此时该处间隙减小。当飞机大过载飞行时，加上外翼向上弯曲形变，会使襟副翼靠近机身内侧一端向下偏移。偏移量较大时，襟副翼蒙皮下前缘可能向下超出尾梁隔板蒙皮并插入其下方，发生交叉干涉。因襟副翼蒙皮下前缘强度较高而尾梁隔板的隔板蒙皮强度低，襟副翼偏转振动幅度过大时，会导致尾梁隔板蒙皮损坏撕裂或变形。综上分析，该型飞机发生2起襟副翼与尾梁3号隔板蒙皮发生干涉裂纹故障和变形故障[5]，是因为飞机在大过载飞行状态下，外翼变形量增大和襟副翼偏转过程中的振动幅度变大，造成该处活动间隙余量不足，导致蒙皮之间发生交叉干涉而出现蒙皮变形和撕裂故障的现象。

5故障排除及预防

对发生2起干涉的裂纹和变形部位进行整形，对裂纹实施修理贴补加强。依据设计图样中的技术要求，验证飞机襟副翼偏转过程中的活动间隙，在中立位置检查襟副翼与板片间隙是否满足100+2mm的要求。将该隔板蒙皮进行挫修，控制最小间隙不小于10mm。修理后进行飞行验证，跟踪30h的飞行训练，显示该部位技术状态良好，未再出现碰撞干涉损伤[6-9]。为避免后续再次出现蒙皮干涉损坏问题，将襟副翼与隔板蒙皮最小间隙控制相关要求及检查控制内容补充到修理工艺文件中。在修理中增加对该处间隙的检查控制要求，做好修理检查记录，当检查间隙不符合技术要求时及时进行挫修修理。同时，做好外场飞行中该部位间隙控制的跟踪检查，保证飞机在新的飞行作训任务下能够正常使用。

6结语

该干涉故障在飞机进厂大修前的飞行训练中未曾发生过，而是在飞机新的作训大纲科目下发生的，暴露出原飞机在制造中一些不能适应新作训大纲的问题。因此，需要加强对飞行训练相关故障问题的收集，紧贴作训要求，提高修理保障能力和水平，做好新形势下飞行训练的维修保障服务。

参考文献

[1]贾连英，王树宏，赵龙.教八型飞机液压系统温升规律分析[C]//中国航空学会液压与气动专业学术讨论会，1999.

[2]张胜利，叶忱，曹平宽.飞机空气动力学[M].北京：航空工业出版社，2018.

[3]马凯超，徐岚玲，张建叶.舰载运输类飞机副翼飞行载荷设计[J].航空学报，2019（4）：58-66.

[4]迟颖君，刘军，李盛刚.某型飞机纵向平衡速度的调整[J].飞机设计，2008（4）：19-22.

[5]黄明俊，罗雁.电动机构卡滞导致襟副翼放下位置指示灯不亮故障分析[J].科技视界，2019（36）：131-132.

[6]郝天昊，郝琦.某型飞机左襟副翼小幅度颤动故障分析[J].航空维修与工程，2022（12）：88-90.

[7]雷灏，陈柏屹，刘燕斌，等.推力协同的大柔性飞行器纵向姿态控制[J].航空动力学报，2021（10）：2207-2217.

[8]王勇，刘庆灵.某型飞机纵向静稳定性试飞方法研究[J].民用飞机设计与研究，2016（3）：66-68.

[9]杨泽亮，罗福生，栗艳，等.管内纵向涡强化换热的阻力特性[J].华南理工大学学报（自然科学版），2005（8）：16-19.

作者：王蹦蹦 齐鹏 单位：国营芜湖机械厂