董航
中国民用航空飞行学院绵阳分院，四川绵阳 621000
摘 要：本文介绍了机翼前缘蒙皮损伤挖补修理方法、蒙皮变形的危害、构造、功用、检查方法，并结合具体案例进行分析，对于其它结构的挖补修复工艺具有一定参考价值。
关键词：裁剪；裂纹；铆接；硬铝；气动载荷
中图分类号：V234.1 文献标识码：A
一、引言
赛斯纳172R型飞机为全金属半硬壳式机身结构、4座、上单翼飞机。除翼尖采用复合材料，机翼其余部分为全金属结构。近期，某航校飞行人员反映疑似遭遇鸟击，并听到明显的撞击声。经维修人员现场初步检查，该机右机翼站位WS205.00处有一明显凹痕，凹痕长约15.4厘米，宽约9.4厘米，最深处约2.1厘米，凹痕上下边缘处有漆层脱落。由于赛斯纳172R型飞机主要用于飞行学员的起飞、着陆训练，且随着天气转暖鸟类活动较频繁，故鸟击情况时有发生。当鸟击造成航空器外观损坏时，维修人员应该严格按照维护工卡进行修复，恢复其适航性。
二、蒙皮的功用及变形的主要原因
机翼蒙皮由硬铝制成，通过铆接方式连接在隔框上。蒙皮主要用来承受局部气动载荷和构成机翼外形，其次还要承受通过翼肋和铆钉传来的机翼扭矩和弯矩。
蒙皮是用铆钉固定在骨架上的，飞行中，在局部空气动力作用下，骨架之间的蒙皮将被吸气或压下，使蒙皮在截面内产生拉伸应力。在正常情况下，蒙皮的这种变化比较微小，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。但是如果作用在蒙皮上的局部空气动力过大，或因维护、修理不当、蒙皮的强度、刚度减弱，则在飞行中蒙皮可能产生显著的鼓胀和下限，出现永久变形。
蒙皮变形后，不仅会减弱机身结构承受载荷的能力，而且会破坏飞机的空气动力外形，以致飞行阻力增大。下图一为某172飞机在训练中机翼前缘蒙皮遭受鸟击导致变形严重。
图一 机翼前缘蒙皮鸟击导致变形
三、机翼前缘蒙皮挖补修理
（一）、补片的形状和尺寸
对于用于加强的补片，在结构修理中，没有具体规定某一补片的大小，其尺寸大小通常更具其上面所安装的最外排紧固件孔的位置和损伤区域的大小进行调整。下图二为Cessna172R飞机结构修理手册（SRM）中规定的机翼前缘相关补片的材料和边距。
图二 机翼前缘蒙皮挖补修理
首先将损伤区域裁剪掉，根据裁剪区域的长和宽制作一个0.040inch厚度的与机翼蒙皮相同材料的衬板（doubler）。
（二）、补片的材料
结构加强补片的材料应该与原损伤结构件的材料相同。实际上用于结构加强修理的铝板备用材料一般为2024-T3或7075-T6，可能与被修理结构件材料不同。如果没有相同材料而采用替代材料，必须遵守SRM51章中替代限制条件并将加强件材料需要的厚度乘以相应的替代系数得到替代结构件的厚度。
（三）、铆钉选取
在航空器结构维修中要尽量选用与被连接件相同的紧固件。如果被连接件为铝合金，应选用铝合金铆钉，尽量不选用合金钢或不锈钢紧固件，以防产生电偶腐蚀。
在航空器结构修理中，通常采用以下方法确定铆钉直径：
1.当借用原铆钉孔或更换旧铆钉时，一般应将铆钉加大1级或2级。如原铆钉孔完好，也可不加大孔径，采用原尺寸的铆钉。
2.当修理中，施工连接部位没有原铆钉孔是，可根据周围受力状态和受力大小大致相同部位上的铆钉直径来确定所需的铆钉直径。
3.铆钉的钉头类型应该由安装位置确定，对具体修理作业，要选用的铆钉类型可参照周围区域上的铆钉头类型确定。
4.确定铆钉杆长度时，必须首先确定被连接件的叠合厚度。这个叠合厚度值称为铆接厚度。铆钉杆长度应当等于铆接厚度加上成型墩头所需要的钉杆长度。成型墩头所需要的钉杆长度取铆钉直径的1.5倍。
（四）、紧固件的边距和间距
根据结构修理手册中的要求确定铆钉边距和间距。
（五）、标准施工
我部在机翼前缘的挖补修理中在衬板上开两圈铆钉孔（内圈和外圈），铆钉最大间距不大于1.00inch，最大边距不大于0.32inch。在机翼前缘蒙皮按照衬板外圈铆钉孔的位置和尺寸开铆钉孔。弯曲衬板，使其与机翼前缘弯曲度一致，将衬板从内侧安装到位，衬板与机翼前缘蒙皮用MS20426AD4铆钉铆接。根据裁剪区域的长和宽制作一个同样尺寸的填充补片（和蒙皮同样的材料和厚度），在填充补片上钻铆钉孔（铆钉孔的位置与衬板内圈铆钉孔一致），弯曲填充补片使其与机翼前缘蒙皮弯曲度保持一致。使用MS20426AD4铆钉安装填充补片。修复完成后，使用砂纸打磨漆层脱落而裸露的金属表面，并在表面喷涂底漆和面漆。
四、总结
飞机腹板结构件和蒙皮的加强修理，其加强件多采用补片形式。本文主要介绍了挖补修理的标准施工过程，并结合具体飞机的结构损伤案例，阐述了挖补技术在飞机结构实际修理中的应用，对于其它部位或机型的挖补修理有很好的借鉴意义。实际工作中应该注意，在对Cessna172R型飞机进行挖补修理时要注意衬板（加强板）和补片的材料和尺寸应保持一致，同时注意补片和周围蒙皮弯曲度要一致，保持气动外形的连贯性。在铆接施工时应选择合适的铆钉和间距，将飞机恢复到适航状态。
参考文献
[1]阎成鸿.Cessna 172R型飞机机型培训教程[M].北京:航空工业出版社,2008
[2]CESSNA 172R Aircraft Maintenance Manual，R23:2020.4.1
[3]Single Engine Structural Repair Manual，2015
[4]任艳萍，邓红华.通用航空器结构与修理.西北工业大学出版社，2017