B737-200飞机蒙皮开裂失效维修

B737-200飞机蒙皮开裂失效维修学院航空航天工程学部（院）专业飞行器制造工程（航空维修）班级34030104学号2013040301164姓名王永平指导教师郑双沈阳航空航天大学2016年12月课程设计任务书院（系）航空航天学部专业飞行器制造工程专业（维修）班级34030104学号2013040301164学生姓名王永平课程设计题目B737-200飞机蒙皮开裂失效维修课程设计时间2016年12月26日至1月13日地点校内课程设计内容及要求：内容：一、根据题目，到中国民航出版社出版，姚红宇等著的《民用飞机失效分析实例选编》中找相应的问题描述（即每个实例里面的“概述”）和相应的失效图片。二、给出原因分析的方法。三、进行分析，并给出结论。四、给出相应的维修方案。五、提出为避免该问题再次发生所要采取的措施。六、论文字数5000字。毕业设计步骤：1.调研，即查找相关书籍、期刊资料；2.撰写课程设计说明书；3.申请答辩。课程设计任务书参考文献：[1]姚红宇.民用飞机失效分析实例选编[M].北京：中国民航出版，2003.6.[2]李丽.飞机蒙皮裂纹缺陷检测算法研究[J].工程硕士学位论文，2010.30.[3]田秀云，杜洪增，吴志巨.MD-82型飞机蒙皮的丝状腐蚀与防腐改进措施[J].中国民航学院，47-49.指导教师签字年月日摘要通过对B737-200飞机蒙皮裂纹的宏观观察、实体显微镜观察、扫描电镜观察、金相检查以及硬度检测等，逐步分析B737-200飞机蒙皮开裂的原因。主要研究蒙皮的断裂性质因素，以及蒙皮断口的起源。同时给出了蒙皮裂纹的维修方法以及预防措施。关键词：B737-200、飞机蒙皮裂纹、裂纹维修目录第1章B737-200飞机蒙皮开裂概述...............................................................................................1第2章B737-200飞机蒙皮开裂实验分析.......................................................................................22.1宏观观察.......................................................................................................................................22.2实体显微镜观察...........................................................................................................................22.3扫描电镜观察...............................................................................................................................22.4金相检验.......................................................................................................................................32.5硬度检查.......................................................................................................................................3第3章B737-200飞机蒙皮开裂综合分析.....................................................................................7第4章B737-200飞机蒙皮开裂失效结论.....................................................................................8第5章B737-200飞机蒙皮开裂失效维修.....................................................................................95.1在裂纹尖端钻止裂孔...................................................................................................................95.2在裂纹部位铆补加强片...............................................................................................................9第6章B737-200飞机蒙皮开裂失效预防.....................................................................................11第7章课程设计总结....................................................................................................................12参考文献.........................................................................................................................................13沈阳航空航天大学课程设计1第1章B737-200飞机蒙皮开裂概述某航空公司2架B737-200客机在机场短停时，在机翼翼根处的机身蒙皮部位相继发现穿透性裂纹，具体位置在机身757站位，桁条18至桁条19蒙皮加强筋倒角处，平行桁条方向。蒙皮厚约1.0mm，内表面的加强筋是用化铣工艺加工的。材料牌号为2024-T3的包铝板。A号机左右机身各发现一处裂纹，该机飞行起落数为28077次；B号机只在一侧机身发现一处裂纹，该机飞行起落数为27194。沈阳航空航天大学课程设计2第2章B737-200飞机蒙皮开裂实验分析2.1宏观观察A号机有两条裂纹，1号裂纹断口长96mm，2号裂纹断口长49mm，B号机3号裂纹断口长66mm。3个裂纹断口表面均垂直于蒙皮表面。清洗前断口表面灰暗无光，用AC纸粘揭后，3个断口均可见磨平的亮痕。图1为A号机2号裂纹断口的宏观外貌，3个断口蒙皮内表面靠近断口处均有明显的漆层堆积，如图1中箭头所示；A号机1号和2号裂纹断口蒙皮内表面漆已有剥落，但绿色底漆仍完好无损，B机裂纹断口蒙皮内表面面漆则较完好，无剥落现象。2.2实体显微镜观察在实体显微镜下对上述3个断口进行观察，可见1号裂纹和3号裂纹两个断口表面擦伤较为严重，实体显微镜观察下不易判断源区位置。而2号裂纹断口损伤较轻，可看到整个断口靠蒙皮内表面一侧分布有大量密集的台阶，如图2所示，表明裂纹是由内表面一侧起始，向外表面扩展。实体显微镜断口观察显示，3个断口蒙皮内表面一侧（带有增厚漆的一侧）底漆层都均匀完好，如图2箭头所示。2.3扫描电镜观察对3个断口进行了扫面电镜观察。断口在未用AC纸粘揭前，3个断口表面均覆有一层腐蚀产物，3个断口表面均可见到泥纹花样。图3所示为2号裂纹断口表面泥纹花样。用AC纸粘揭断口后，断口表面的腐蚀产物层基本上被揭掉。图4为粘揭后的2号裂纹断口低倍形貌，可看到断口沿蒙皮内表面一侧分布有很多台阶，台阶起始于蒙皮的金属表面。图5所示为裂纹的中部位置，源区断口受到了磨损，但仍可看出裂纹起始于蒙皮内部的金属表面。其余两断口磨损严重，已看不到明显的源区台阶，但在靠近裂纹一端的断口，仍可清晰地看出断口类解理台阶（当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成了一个台阶）花样起始于蒙皮内表面的金属表面，如图6所示。对3个断口源区一侧（蒙皮内表面）表层金属进行能谱成分测试，谱图显示只有铝峰，无其他合金元素峰，3个断口蒙皮内表面表层金属均为纯铝，这表明蒙皮内表面有一包铝层，3个断口裂纹均起始于蒙皮内表面的沈阳航空航天大学课程设计3包铝层表面。3个断口的扩展区均为类解理断裂特征，如图7所示；同时扩展区均可见大量的疲劳条带，见图8。2.4金相检验在1号裂纹和3号裂纹断口上截取试块，沿垂直断口截面磨制金相试样，进行金相组织观察，两断口蒙皮内外表面铝层均有一包铝层，且包铝层均匀完好；两断口蒙皮金相组织正常，无过热和过烧现象。2.5硬度检查对1号裂纹和3号裂纹断口金相试样进行显微硬度测量，测量结果如表1所示。参照与2024相应的国产材料LY12，按中国国家标准GBn166-82《铝合金硬度与强度换算值》将显微硬度换算为抗拉强度值，列于表1中，其强度指标高于AMS4037中规定的最小抗拉强度值34.4kgf/mm2。表1蒙皮垂直断口截面显微硬度测量结果及强度换算值（kgf/mm2）测量值平均值换算抗拉强度1号裂纹垂直断口截面138.7,138.7,142.5140.058.82号裂纹垂直断口截面131.2，137.4,141.7136.857.0图2-12号裂纹断口宏观形貌沈阳航空航天大学课程设计4图2-22号裂纹断口实体显微镜形貌（26*）图2-32号裂纹断口表面的腐蚀泥纹花样（1000*）沈阳航空航天大学课程设计5图2-42号裂纹断口的扫描低倍形貌（15*）图2-52号裂纹断口源区形貌（200*）图2-63号裂纹一端断口源区形貌（500*）沈阳航空航天大学课程设计6图2-72号裂纹断口扩展区形貌（1500*）图2-82号裂纹断口扩展区疲劳条带（1500*）沈阳航空航天大学课程设计7第3章B737-200飞机蒙皮开裂综合分析3个蒙皮断口的微观特征表明，其断裂性质相同，均为腐蚀疲劳。3个蒙皮蒙皮断口裂纹起始于蒙皮内表面的包铝层表面，3个蒙皮内表面包铝层及底漆均完好无损。裂纹源区包铝层表面并未发现有腐蚀孔洞的存在，因此3个蒙皮断口的裂纹的起源与腐蚀无关。3个蒙皮断口均显示表面起源的线装多源特征，这种源区特征多与应力过大或表面应力集中有关，而蒙皮开裂部位恰好位于蒙皮内表面加强筋倒角处。该蒙皮加强筋是通过化铣工艺加工的，而化铣工艺表面通常较为粗糙尤其是在倒角部位，常常会形成倒角过小甚至形成负倒角，这样就会在该倒角部位产生很大的应力集中，是的蒙皮在使用过程中易在倒角部位发生开裂。随着裂纹扩展的延长，表面漆层破裂。飞机升空后内表面形成的冷凝水靠毛细作用渗入裂缝，对裂纹面产生腐蚀作用。由于蒙皮的裂纹扩展与飞机的起落循环有关，而该循环为——低频循环，在裂纹周期扩展期间同时伴随着冷凝水的腐蚀作用，腐蚀和疲劳相互促进，因而蒙皮断口的断裂性质为腐蚀疲劳。沈阳航空航天大学课程设计8第4章B737-200飞机蒙皮开裂失效结论（1）3个蒙皮断口的断裂性质均为腐蚀疲劳。（2）蒙皮断口的裂纹起源与腐蚀无关，而与蒙皮内表面加强筋倒角处应力集中有关【1】。沈阳航空航天大学课程设计9第5章B737-200飞机蒙皮开裂失效维修蒙皮上的裂纹，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。5.1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